日本对西部沿海500kV线路冬季雷击的研究

日本从1983年冬季开始,用了4年时间,就位于日本海东岸35km以内的自新泻到东京的北南走向的500kV双回输电线路的冬季雷击情况开展了专项科研活动。就冬雷可能引起输电线路事故以及冬雷规律、特征为目标进行观测分析。按Armstrong—White—head屏蔽和行波理论为基础制订出观测、预想方案装置了37套35mm快开250ms的雷击自动摄影装置,以拍摄雷放电路径;32部     

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。     

喷射气体灭弧防雷间隙的灭弧机制

为解决架空输电线路雷击事故频发的问题,一种安装于架空输电线路上的喷射气体灭弧防雷间隙装置得到了开发和应用。当输电线路遭受雷击,雷电冲击电流击穿间隙,导致工频续流时,该装置能够迅速切断间隙两端电弧,有效保护绝缘子串免受工频电弧灼烧。依据现有电弧理论方程模型,运用ANSYS 10.0软件对高速气流和电弧进行仿真计算,同时利用高速摄像机和示波器观测电弧电流的变化过程。试验结果表明间隙电弧在高速气流作用之下能够快速熄灭。     

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。     

雷击输电线路时全波电磁暂态特性研究

研究遭受雷击时输电线路的全波电磁暂态特性,可以得出雷击时输电线路出现闪络现象的概率,避免输电线路发生破损,提高其安全性和稳定性。构建输电线路雷击仿真模型,包括杆塔、雷电流和输电线路模型,模拟输电线路受到雷击的情况,并分析其在雷击作用下所产生的2类电压,包括直接雷过电压和感应过电压,以此为依据分析输电线路在雷击作用下的全波电磁暂态特性。结果表明,当中间杆塔上相被60 kA雷电流击中时,导线相本基杆塔和邻近杆塔在受到雷击1 s内容易出现闪络现象;绝缘子被雷击时产生500~600 kA的电弧电流,造成绝缘子破坏;在输电线路的导线中安装避雷器,可避免其被雷击时的跳闸现象。     

输电线路跳闸雷电绕反击故障自动诊断系统的研发

为提升输电线路雷击故障判定的自动性与时效性,最大限度减少输电线路因雷击故障导致的停运时间,研发了输电线路跳闸雷电绕反击故障自动诊断系统。基于输电线路跳闸信息和雷电定位系统的广域监测数据,进行雷电流幅值与杆塔绕反击耐雷水平对比,实现了雷击故障杆塔区间准确定位和雷电绕反击性质自动辨别。该系统已在南方电网部署应用,将长期以来雷击故障点事后的人工查询和雷击事故判断提升为实时诊断,为输电线路雷击故障快速处置、差异化防雷评估改造工作提供了有效的技术指导,对于保障电网安全稳定运行具有重要的意义。     

爆轰气流耦合电弧的仿真与试验

为了有效地防止输电线路雷击跳闸,研究了一种主动、快速截断电弧的爆轰气流灭弧防雷装置,该装置并联安装在绝缘子两端,当发生雷击时,上下电极之间产生工频电弧,同时信号采集装置采集到雷电脉冲,雷电脉冲触发灭弧能量团爆炸产生的爆轰气流熄灭电弧。通过运用软件AUTODYN仿真分析得到近似理想状态下爆轰气流灭弧防雷装置在0.08 ms以内熄灭电弧;搭建试验电路进行灭弧试验,用摄像机观测得出爆轰气流灭弧时间为0.4 ms。仿真与试验得出的灭弧时间都小于继电保护动作的时间,从而说明爆轰气流灭弧装置具有良好的熄弧特性。     

输电线路新型防雷间隙灭弧时间特性的研究

为降低架空输电线路雷击跳闸率和事故率,研制出一种区别于传统防雷设备的新型灭弧防雷间隙。当线路遭受雷击时,雷电冲击电流击穿间隙瞬间,该装置能够迅速动作,喷射出大量电负性气体,切断间隙两端电弧,避免绝缘子因电弧灼烧损坏。要达到避免断路器不因线路遭受雷击而跳闸的目的,防雷间隙的灭弧时间必须小于继电保护装置动作时间。文中通过大量试验研究,着重深入探讨该装置的灭弧时间特性。     

雷电拦截新技术在高压输电线路的应用研究

输电线路雷电防护主要依据电气几何模型-保护角法进行设计,是用一次放电(单脉冲)、多次重复实验统计得出。雷击放电包含多个脉冲,单脉冲放电不能完全反映雷电多脉冲放电的物理过程。文中采用CIGRE授权出版的《雷电参数的工程应用》中的观测数据,给出了雷电放电的5个阶段及主要物理参数,同时就避雷针与雷电拦截器对雷电的接闪过程物理参数进行计算。最后,比较分析现有高压输电线路防雷技术的特点和局限性,提出了雷电拦截新技术的应用方法。     

输电线路雷击故障自动诊断方法的应用

提出了一种输电线路雷击跳闸故障的自动诊断方法,可扭转传统雷击故障诊断模式缺乏时效性的被动局面。该方法首先在雷电定位系统的基础上接入、匹配线路跳闸和台帐信息,进而判定雷击故障位置;再依据比对输电线路逐基杆塔绕反击耐雷水平和雷电流幅值大小判定雷击故障性质。基于上述方法所开发的信息系统已得到初步应用,实现了实时自动诊断雷击绕击、反击和雷击故障点,大幅减少了输电线路因雷击故障导致的停运时间。     

平原和山区同塔双回特高压输电线路雷击特性模拟试验

雷击是造成输电线路故障的主要原因之一,为研究平原和山区特高压输电线路遭受雷击的差异性,以1:12.5比例缩小的特高压SZ322型塔为研究对象,利用负极性80/2 500μs操作冲击电压.波,分别展开了平地和山区2种不同地形条件下的缩比线路雷击模拟放电试验,并结合空间静电场分布仿真计算对2种地形上放电路径分布的差异性进行定性分析。试验及仿真结果表明:平原和山区2种地形上放电路径选择性存在明显的差别,输电线路附近遭受雷击时,相对于平原上,斜山坡上输电线的电场强度更大,且下行先导头部的电场强度最大区域明显向输电线路侧偏移,因此山区的输电线更容易遭受雷击,大地的屏蔽效果差。当放电间隙尺寸增大时,结论依然成立,且2种地形上线路的绕击率差距增大,但两者的绕击率均下降,同时大地的屏蔽效果增强。研究结果对特高压输电线路雷电防护工作具有一定的参考意义。     

改进EGM模型对特高压输电线路的适用性与验证

为了更准确地分析我国特高压输电线路雷电绕击屏蔽性能,基于我国长空气间隙放电试验数据和雷电回击观测数据,建立考虑地形条件的适应于大尺寸输电线路雷电屏蔽性能评估的改进电气几何模型(electric geometry model, EGM)并进行验证,将击距公式修正为rs = 0.13(I 2+ 40I)0.814。改进EGM模型对超、特高压输电线路三相导线的雷电绕击率计算结果与日本实际线路雷击观测数据及我国平原、山区特高压输电线路雷击模拟试验数据具有一致性,验证了改进EGM模型的适用性。采用改进EGM模型评估了杆塔型式、山坡陡度对我国特高压线路绕击跳闸率的影响。计算结果表明,采用SZ322型杆塔的绕击跳闸率高于采用SZT1型杆塔,且特高压线路绕击跳闸率随山坡陡度的增大而增大。EGM模型的修正以及计算方法的优化,对我国特高压输电线路雷电屏蔽性能的设计具有一定的指导意义。     

输电线路雷击故障定位与识别

雷击故障是输电线路的主要故障,准确定位雷击故障并识别雷击故障能有效提高和改进输电线路的雷击可靠性水平。针对国内现有雷电故障指示装置不能有效识别雷击性质的不足,研究了雷击闪络后的电流信号特征及输电线路发生反击和绕击时的电位变化特征,提出了一种新的雷击故障定位与识别方法,同时开发出了输电线路雷电故障指示装置。仿真试验和实际运行结果表明,采用雷击闪络后的电流信号与输电线路发生绕击和反击时的电压信号相结合的方法能有效地进行雷击故障的定位与识别。     

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。     

应用灭弧防雷间隙抑制35kV架空输电线路雷击过电压的方法

针对我国南方部分地区35 kV架空输电线路雷击事故严重的情况,设计一种基于"疏导型"防雷理念和"气吹灭弧"相结合的灭弧防雷间隙,该间隙在输电线路发生雷击时能优先于绝缘子串闪络,将雷电流导入大地的同时熄灭工频续流。通过小电流灭弧特性试验和仿真建立的灭弧防雷间隙的PSCAD仿真计算模型,针对广西大化县35 kV架空输电线路的仿真计算结果和实际运行情况表明,输电线路安装灭弧防雷间隙可有效抑制雷击过电压,降低线路的雷击跳闸率。     

基于长间隙放电试验适用于大尺寸输电线路的改进电气几何模型

电气几何模型(electric geometry model,EGM)作为解决雷电屏蔽问题的工程模型,广泛应用于计算评估高压、超高压输电线路的雷电绕击性能。然而,随着特高压输电线路杆塔高度的提高和空气间隙的增长,运用现有EGM得到的绕击率和实际观测数据有较大出入。鉴于此,该文基于1~10m的棒-棒长空气间隙负极性20/2500μs操作冲击50%放电电压试验数据,并引入Idone的雷电通道回击速度概率分布,修正了现有击距公式;再根据棒-棒间隙和棒-板间隙的50%放电电压在4m处发生翻转的特点,结合试验结果修正了大地的击距系数,提出了一种适用于大尺寸输电线路的改进EGM。最后运用该文提出的改进EGM分别对日本500、1000和中国1000k V交流输电线路的绕击率进行计算,与日本长期的雷击观测数据对比表明:该文提出的改进EGM较现有EGM更加适合大尺寸输电线路,尤其是各相导线绕击比例和观测数据更加吻合。该文提出的改进EGM能为大尺寸输电线路雷电屏蔽设计提供参考。     

基于多重雷击防护的爆轰气流灭弧机理研究

当多重雷击连续向输电线路放电时,将会对电网安全稳定运行造成严重打击,雷击跳闸事故会造成重大的安全隐患与经济损失.由于目前对多重雷击的防护存在空白,故提出了一种通过雷电诱导爆轰气流的灭弧防雷装置,实现对多重雷击重复建弧防护的全覆盖.先对灭弧原理进行了简单分析论证;建立了数学模型,对爆轰气流在灭弧筒内的作用效果进行分析计算...     

对山区送电线路防雷问题的几点体会

我局110千伏沿麻线和麻沙线,地处云贵高原山区,路径地形复杂,雷电活动强烈。上述线路于1973年11月正式投入运行,至1977年7月两条线路共发生雷击跳闸事故23次,按40雷电日计算的百公里、年的事故率高达4.9,平均一年跳闸约6次。雷击放电杆塔的寻找和现场调查分析。我们在1977年5月至8月间对每基雷击放电杆塔因地制宜地采取了增装双耦合地线、加装放电装置或降低接地电阻等改进措施。经上述改进后,雷害事故有了显著下降。从1977年8月至1979年12月两条线路共发生雷击跳闸事故3次。与改进前比较,按40雷电日的百公里、年事故率由原来的4.9降至0.75。根据我们在沿麻线和麻沙线反雷害事故的运行实践,现对山区送电线路的防雷问题谈几点体会。     

雷击光学路径图像监测系统在山区输电线路的应用

为了实时在线获取高分辨率的雷击光学路径图像,为山区输电线路雷击故障性质研判提供必要的技术手段,开发了一种基于3G通信技术的嵌入式、低功率、远程在线雷击光学路径图像监测系统。最后,结合雷击光学路径图像监测系统、电网雷电定位系统和输电线路分布式故障诊断系统,对一次击中输电线路的闪电进行了分析。     

雷电绕击220kV高压线路跳闸故障分析

对一起220kV高压输电线路雷击跳闸的原因进行了分析研究,由于杆塔处于空旷丘陵半山坡处,山坡倾角大,雷电绕击导线概率较高,根据现场情况结合雷电定位系统数据采用规程法、改进电气几何模型法计算判定该杆塔发生雷击跳闸的原因为雷电绕击,并根据杆塔所处地形及雷害情况,提出可通过安装可控放电避雷针、防绕击预放电避雷针等措施来达到降低线路雷击跳闸率的目的。