计及多脉冲回击电流及电晕电流效应的输电线路耦合雷电过电压特性

目前在输电线路耦合雷电过电压的理论计算研究工作中,大多均考虑单一回击电流源的情况,忽视了现实中闪电主要以多脉冲的形态存在居多,忽略了导线电晕放电效应对过电压抑制作用的影响。因此,对双Heidler回击电流源进行改进,建立一次放电过程包含3个峰值电流的多脉冲电流源,并对单脉冲作用下电晕放电模型进行优化,使其满足多脉冲作用下电晕放电效应,同时采用leap-frog算法对Maxwell方程组进行二阶高精度差分,提高其模型的稳定性。研究结果表明：单脉冲作用下所计算出的过电压峰值与IEEE标准结果相对误差仅为2.11%,同时多脉冲使线路耦合过电压峰值较单脉冲抬升17.08%;电晕效应抑制了多脉冲作用下输电线路过电压峰值7.29%;与雷击点较远相位导线耦合的过电压峰值与离雷击点最近相线过电压相差17.5%。研究结论能够为输电线路差异化防雷设计提供更加精确的理论支撑。     

输电线路多脉冲雷电响应探讨

架空输电线路在电力系统中作为用户与发电厂的连接枢纽,线路可靠防雷与安全运行尤为重要。分析由输电线路上测得的雷电数据,证实了多脉冲雷电的存在,统计并分析雷电波前时间、波尾时间、极性及幅值参数。电磁暂态仿真软件ATP-EMTP对多脉冲雷电、架空输电线路、杆塔、绝缘子串、避雷器建立仿真模型。仿真分别计算在线路是否安装避雷器时,在单脉冲和多脉冲下发生直击和反击时的响应情况。比较两种不同脉冲雷电下线路过电压的差别。仿真分析表明:避雷器能有效的限制雷电过电压的幅值,并且在多脉冲雷电冲击时,输电线路会出现更高的雷电过电压,且持续时间更长的现象,使其防雷形势更加严峻。     

高压输电线路雷电绕击分析方法及模拟试验研究*

大量线路雷电跳闸故障统计资料显示,雷电绕击是引起电压等级为500 kV及以上输电线路雷击跳闸的主要原因。综述了几种有代表性的输电线路雷电绕击分析方法,并介绍了在南方电网昆明特高压基地开展的雷电绕击模拟试验研究。试验模拟了下行雷电先导接近线路时输电线路上行先导起始和发展的过程。试验结果表明,导线、地线会产生上行先导放电,且地线上行先导放电起始易于导线,导线、地线上行先导发展速度约为1.2～2.4 cm/?s。该结果可为雷电绕击分析提供了试验基础和物理参数。     

雷电先导分形特性及其在特高压线路耐雷性能分析中的应用

从对雷云放电过程的观测以及研究可知,雷电放电通道的发展具有确定性及随机性的特点。如何描述这两种特性在雷电先导发展过程中所起的作用以及规律,是输电线路分形先导发展屏蔽模型中需要解决的关键问题之一。为此,应用分形理论对放电通道进行了描述,同时建立了基于分形特性的雷电屏蔽模型,将该模型应用到我国第1条特高压直流输电线路—云广±800 kV特高压直流输电线路的雷电屏蔽性能的分析中。运用盒维数法对雷电模拟路径的分形维数进行计算,研究了分形参数η值对雷电发展路径的分形维数的影响,通过与实际雷电先导路径的分形维数相比较,确定了模型中分形参数η值。在该模型的基础上提出了采用输电线路空间绕击概率曲线对输电线路的雷电屏蔽性能进行分析。结果表明:这种分析方法可以有效地反映出空间分布对输电线路雷击的影响,能够更准确地、全面地对雷击导线事故进行分析。采用基于分形先导发展模型的绕击耐雷性能评估方法,对不同线路参数下特高压直流输电线路的绕击耐雷性能进行了评估,为超特高压输电线路的防雷设计提供依据。     

基于实际雷电参数的输电线路差异化防雷研究

针对输电线路实际雷电参数的差异性,提出了差异化防雷概念。选取某一典型220 k V输电线路的雷电参数,基于实际雷电活动参数对输电线路雷击跳闸率进行分段计算,确定雷击薄弱点,并针对性采取杆塔降阻、加装线路避雷器、加装可控放电避雷针等措施,该线路的雷击事故明显减少,防雷效果良好。     

基于先导放电理论的雷击上行先导起始研究

作为输电线路雷电屏蔽分析模型中的关键物理过程,关于上行先导起始机制及其判据的研究尚待深入。基于先导放电物理机制,建立了导线表面稳定上行先导起始仿真模型,并利用模拟电荷法计算分析了导线周围电场分布特征。结果表明,稳定先导起始时,导线周围平均电场强度达到流注场强的区域几乎不受雷电参数和导线参数的影响,由此提出一种上行先导起始新判据,即当线路周围一定区域内的平均电场强度达到流注场强时,稳定连续的上行先导起始。长间隙放电观测结果及对国内外典型线路雷电屏蔽性能的计算结果与运行数据相符,验证了该判据的有效性。通过与以往上行先导起始判据的比较分析,指出已有的输电线路先导起始判据可能会夸大上行先导的引雷作用。     

输电线路雷电绕击评估方法分析及展望

随着我国超/特高压输电线路建设工程的发展,由雷电绕击引起的跳闸事故愈发频繁,严重影响到超/特高压输变电系统的安全可靠运行。现有的众多雷电绕击评估方法受计算模型和雷电观测手段的限制、以及各种关键性参数与判据的不确定性等因素的影响,无法满足对输电线路雷电屏蔽性能分析准确性的需求。因此,详细阐述了当前各种雷电绕击评估方法的研究现状与进展,归纳了各方法存在的问题,并基于此分析了输电线路雷电绕击评估方法的机遇与发展趋势,指出随着长空气间隙放电理论和雷电观测手段的研究发展,未来关于输电线路雷电绕击评估方法的重点在于根据雷电绕击微观物理过程和相应关键参数的测量,建立更为完善和准确的绕击评估方法,为输电线路差异化防雷工作的开展提供重要的理论支撑。     

地形对特高压同塔双回输电线路雷电屏蔽性能的影响

为研究地形条件对特高压输电线路的雷电屏蔽性能及山坡对放电过程的影响,采用最大距离为11 m的放电间隙进行雷击模拟试验。以型号为SZ322的铁塔为研究对象,将杆塔缩比取为1:12.5,研究了斜坡对放电路径走向及放电参数的影响。采用波形参数为80/2 500μs的负极性操作冲击电压波来模拟雷电先导,统计分析了平地与山坡2种地形条件下的放电路径选择概率、放电电压、放电时间等参数。研究结果表明:山坡改变了空间电场的分布,增大了特高压输电线路的雷电绕击空间;当高压棒电极与斜坡的垂直距离小于其与输电线路侧面的距离时,斜坡将影响放电路径的走向,且缩短放电先导与输电线路之间的距离会增大输电线路的绕击概率;当高压棒电极与斜坡和平地之间的垂直距离相同时,地形条件对该间隙的放电电压均值基本无影响,但会影响放电时间和放电的分散性。该研究结果对不同地形条件下特高压输电线路的雷电防护设计具有一定的参考价值。     

特高压电网的雷电过电压与保护

<正>1雷电过电压雷电放电的物理过程很复杂,但从防雷保护的工程角度,可以把它看成是沿着一条存在波阻抗的雷电通道向地物传播的电磁波过程。雷电过电压是雷云放电时在输电线路导线或电气设备上所形成的过电压     

输电线路雷电屏蔽模拟试验研究综述

输电线路雷电屏蔽模拟试验是研究输电线路雷电屏蔽性能最为直接有效的手段。文中从国内外输电线路雷电屏蔽模拟试验的研究现状出发,分别对缩比试验模型合理性、缩比模型导线接地方式、工作电压和施加电压极性4个方面进行理论分析和探讨。分析认为缩比试验模型与原系统应尽量在几何尺寸和物理参数具有相似性,推荐采用短波头操作冲击电压波进行大尺寸真型塔模拟试验;初步研究了导线接地方式对棒—缩比导线50%放电电压的影响,认为可通过光学观测等方式,研究缩比模型导线接地方式对放电过程的影响机理,这为今后输电线路雷电屏蔽性能试验研究奠定理论基础;缩比导线上工作电压的模拟方式应根据线路的具体类型而有所不同,指出交流线路宜采用三相同时施加电压;应施加不同电压极性,根据雷电屏蔽模拟试验结果为特高压输电线路雷电屏蔽性能设计提供参考和依据。     

中国电网雷电定位系统与雷电监测网

雷电定位系统是近20年来在雷电工程技术领域应用最广泛的雷电监测技术手段。在雷电定位技术及其系统自主研发以及雷电监测网的建设上,中国属起步早、持续性好、已建的监测覆盖区域大、积累监测资料长的雷电监测大国,我国电力系统率先并持续开展了雷电监测,并建有覆盖国土面积大部分的全国雷电监测网。为了总结其经验,全面介绍了我国电网雷电定位系统和雷电监测网的发展概况和现状;详细阐述了我国电网雷电监测技术、水平以及雷电监测网。从雷击故障点快速定位、雷击事故鉴别、雷电参数统计、防雷水平评估和雷电预警5个方面论述了雷电监测网在我国电网中发挥的重要作用,并对今后雷电定位系统和雷电监测网的发展提出了展望。     

Lightning occurrence characteristics in Japan for 17 years: observation results with lightning location systems of electric power utilities from 1992 to 2008

We summarize the lightning data for 17 years from 1992 to 2008 obtained with lightning location systems of nine electric power utilities in Japan and analyze them. The observed annual number of lightning flashes of which the current is more than 10 kA is 400 000–800 000 and the 50% value of the cumulative distribution of lightning peak currents is about 23 kA in recent times. The variation of lightning occurrence characteristics by areas, seasons, and so on, is clarified. Comparison of the obtained data with those obtained by another lightning location system is also made. The relationship between lightning occurrence and climate is discussed. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Lightning occurrence data observed with lightning location systems of electric power companies in Japan: 2009–2013

Nine electric power companies in Japan have been collecting lightning data with lightning location systems. Five years of the lightning data (2009–2013) are summarized and analyzed in this paper. The recent annual number of lightning flashes of which the current is more than 10 kA in Japan is around 1 million. The variations of lightning occurrence characteristics by areas, seasons, and so on, are clarified. Meteorological conditions that may affect lightning occurrence are also discussed. Furthermore, we show that there is a clear correlation between the number of lightning strikes and the outage rate of transmission lines. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

江西电网雷电定位系统运行分析

江西电网雷电定位系统是一套有益于电网安全生产和管理的系统。本文介绍了江西电网雷电定位系统的组成及基本原理,并结合实际运行情况,说明了其在江西电网中的应用。应用效果表明,该套系统在江西电网防雷工作中发挥了重要的作用,是江西电网生产工作中不可或缺的一部分。     

关于雷电及“消雷器”研究的思索

对目前雷电、雷电危害防护及“消雷器”研究中的某些问题提出了看法,对今后在这方面的研究方向提出了自己的观点。     

High‐current lightning discharges in winter

Lightning electric‐field waveforms related to power line faults in winter have been identified. Most of those waveforms appear to be associated with upward lightning discharges with absolute peak currents of over 100 kA. They are quite different from common return‐stroke waveforms, and the lightning discharges which produce these characteristic waveforms are called GC (Ground to Cloud) flashes. These high‐current lightning discharges are distributed around the coastline in different ways depending on their polarities. The spatial distributions of high‐current lightning discharges around Japan are also investigated. It is revealed that the region of Honshu Island along the coastline of the Sea of Japan belongs to the area in which the density of high‐current lightning flashes is the highest in Japan through the year. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 170(1): 8–15, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20874     

中国电网雷电监测与防护亟待研究的关键技术

为了加强电网的雷电监测与防护,减少雷害事故,保证电网安全,建设坚强电网,全面介绍了中国电网雷电监测与防护技术水平的现状,提出了电网雷电监测与防护技术领域亟待开展研究的6项关键技术,包括雷电流直接测量、雷电辐射电磁场传播特性、全数字化雷电探测、雷电参数统计、防雷差异化分析方法以及雷电屏蔽模拟试验技术。详细介绍了开展这些关键技术研究的目的、意义和思路。指出尽快开展这些关键技术研究将获得目前全世界都普遍缺乏的雷电流实测参数,提升中国雷电监测网的探测效率和定位精度,描绘出中国不同区域的雷电活动特性,更准确地分析和评价输电线路防雷性能,为科学评价输电线路雷电屏蔽措施的屏蔽效能提供有效手段,并为中国相关防雷标准和规程的制修订提供基础参数和依据。     

避雷针和半导体消雷器的火箭引雷试验分析

介绍了对普通避雷针和半导体消雷器进行的火箭引雷试验,列出了全部试验结果,包括用普通照相机的B门进行静态拍摄所得的典型照片以及用示波器记录的雷电流波形。讨论了雷击半导体消雷器和普通避雷针间的显著差别,说明半导体消雷器具有极大的限流能力。     

计算机机房综合防雷分析

简述了雷电灾害机制、计算机房的防雷措施及其注意事项。机房防雷措施主要包括内部防雷措施和外部防雷措施。外部防雷措施主要是指防直击雷措施,内部防雷措施主要包括电源和信号防雷措施、屏蔽、接地、等电位联结、设备防静电处理、雷电电磁脉冲防护。内部防雷措施与外部防雷措施必须综合起来,形成系统防雷,从而达到最佳效果。     

220 kV新杭线Ⅰ回路27年雷电流幅值实测结果的技术分析

根据220 kV新杭线Ⅰ回路全线1962—1988年实测得到的716次雷击记录,分析了该线雷击闪络原因,求得了绕击率和雷击跳闸率;并根据雷击跳闸率的变化和雷电流在杆塔中的分流情况,说明改进防雷措施。根据全线雷击点位置的统计确定了多雷区和易击点,为该线有重点、有选择性地加强防雷措施提供了实测依据。此外,还对这些实测数据进行分类统计,得到了该线雷电流幅值累积概率分布等雷电自然参数。