基于地理信息的配网感应雷闪络风险评估

感应雷过电压是10kV配网跳闸和停运的主要原因。为评估其风险,首先,建立了感应雷过电压的电磁暂态仿真模型,分析了雷击距离、雷电流幅值、土壤电阻率对过电压幅值的影响,据此提出一种感应雷过电压幅值简化计算方法;然后,根据输配电线路杆塔坐标、土壤电阻率和雷电流幅值概率密度,建立配网杆塔闪络概率计算模型,最后,结合地闪密度构建感应雷闪络风险评估模型。     

500 kV架空线路雷电过电压与冲击接地电阻关系

为考虑雷击架空输电线路后,雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程,建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型,计算冲击接地电阻和反击过电压。基于全波电磁暂态模型,从冲击接地的概念出发,将土壤电阻率、雷电流波前时间和幅值对输电线路的影响直接反映在雷电过电压上,对雷电过电压与冲击接地电阻计算公式进行拟合。研究表明：波前时间减小和土壤电阻率增大均会使冲击接地电阻值与雷电过电压增大。不考虑火花效应时的冲击接地电阻值与雷电流幅值无关,雷电过电压随雷电流呈正比例增大。在进行接地网设计时,应考虑能使雷电过电压值下降的接地网射线的有效长度。     

10kV配电网感应雷过电压的计算及影响因素分析

为了研究10 kV配电网感应过电压的影响因素,基于先导放电到雷电回击阶段的电磁场原理,通过研究多种计算感应雷过电压的数学模型,在不考虑温度、湿度、地形等环境因素的影响下,确定最佳计算模型方案,采用MATLAB仿真分析感应雷过电压的影响因素,得到各个影响因素与感应雷过电压的关系。结果表明,雷电流幅值越大、线路高度越高、雷击距离越近,过电压幅值越大、波头陡度越大。     

城区配电线路感应雷过电压的防护措施研究

以城区10 kV配电线路为研究对象,建立雷电回击过程中配电线路感应雷过电压的数值计算模型,对配电线路感应雷过电压分布特性进行仿真计算,分析了并联保护间隙和避雷器对配电线路感应雷过电压的限制效果,并对比了5种不同安装密度下并联保护间隙和避雷器的感应雷过电压限制效果。仿真计算结果表明,采用并联保护间隙和避雷器均能降低10 kV配电线路的感应雷过电压;距离落雷位置最近的杆塔上装设保护间隙或避雷器,可有效降低配电线路上的感应雷过电压幅值;距离落雷位置最近的杆塔上未装设保护间隙或避雷器,配电线路感应雷过电压的降低效果不明显。     

基于PSCAD的配电线路耐雷水平建模研究

基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC研究了不同杆塔模型、绝缘子闪络判据模型、雷电流模型对配电线路直击雷和雷电感应过电压耐雷水平的影响,并最终建立了精确的配电线路雷电过电压仿真分析模型。     

杆塔模型对同塔双回110kV高杆塔雷电反击过电压的影响

杆塔模型对同塔双回110kV高杆塔上的雷电反击过电压幅值影响较大。为准确评价输电线路上雷电过电压的波特性,参考国内外输电线路反击耐雷性能中有关杆塔模型的研究,采用集中电感、单波阻抗、多波阻抗3种杆塔模型和9种波阻抗的计算方法,用ATP-EMTP建立雷击输电线路模型,计算并分析了实际运行同塔双回110kV线路中的一种高杆塔上的雷电反击过电压幅值与不同杆塔模型的适用性。计算结果表明,不同杆塔模型的计算结果存在一定的差异。     

500kV架空线直击和感应雷暂态过电压计算

目前中国大多省区已形成以特高压和超高压为骨干的输电网络,输电线路距离长、跨度大、分布广,所经过地域气象条件十分复杂,遭受各种雷电过电压的概率很高。通常将雷击过电压划分为直击和感应过电压,针对直击和感应过电压进行系统对比研究,对预防雷击事故、保障电网安全运行具有重要意义。将架空线等效为无限长载流导体,并在直击雷频域模型下采用ATP-EMTP建立500 k V架空线雷击瞬态响应模型,考虑多根导线的耦合关系,分别得出同塔双回和单回路杆塔上载流导线过电压波形及幅值。另一方面,利用Agrawal方程组建立了雷电电磁辐射模型,计算得出了雷击点附近线路上感应过电压。通过所计算结果,表明考虑线路耦合等多因素后,所得计算结果较经验公式计算结果偏低,符合实际情况。     

10kV架空配电线路避雷器感应雷保护特性分析

笔者首先根据电磁场理论分析雷击大地时在导线上产生的感应过电压分布情况。其次,通过引入击距的概念计算各种雷电流幅值在导线上产生的感应雷过电压最大值,并得出造成感应雷过电压的最小雷电流幅值。结合以上两者分析,提出在绝缘子串发生闪络之前,附近避雷器率先动作以达到防止绝缘闪络的目的,因此根据感应雷过电压分布情况和避雷器动作条件求取避雷器的感应雷过电压保护范围,得出避雷器感应雷保护范围与雷电流幅值存在正相关性的结论。最后,根据计算实例和实际情况得出不同避雷器安装密度对感应雷和直击雷的防护效果,为电力部门对10 kV配电线路避雷器的配置提供依据。     

雷击杆塔塔顶雷电反击过电压仿真分析

为了分析研究雷击杆塔塔顶雷电反击过电压的影响因素,在查阅大量文献的基础上,通过对不同雷电流波形的对比,结合杆塔、线路、绝缘子实际情况,以一段实际线路和实际杆塔参数为例,利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了符合实际情况的雷电流双指数模型、杆塔单一波阻抗模型、线路Frequency Dependent(Phase)模型、绝缘子闪落判据模型.在所建模型的基础上,利用PSCAD/EMTDC软件仿真分析了雷电流波形和幅值在雷击杆塔塔顶反击情况下的雷电过电压暂态特征,以及对雷电过电压和耐雷水平的影响.仿真结果表明雷电流波形和幅值对反击过电压和耐雷水平有较大影响,可为日后的防雷工作提供理论依据及重要参考.     

雷电诱发500kV变电站5台电流互感器故障分析

为分析某500 kV变电站5台电流互感器故障是否可能因雷电过电压激发而产生,针对故障时站内避雷器放电计数器均未动作的情况,分析了避雷器的动作特性,搭建了线路及变电站雷电过电压计算模型,研究了雷击导线及杆塔时可触发避雷器放电计数器动作的最小雷电流幅值与传导距离的关系,计算了雷击杆塔时传导至变电站各故障点的过电压幅值。研究结果表明:雷击导线及杆塔时,可触发变电站避雷器放电计数器动作的最小雷电流幅值与传导距离基本都呈线性关系;雷击杆塔时,导线上感应到的过电压难以触发变电站避雷器放电计数器动作,而相比之下,绕击导线时则容易的多;当雷击杆塔时,雷击处三相导线均感应出过电压,传导至变电站时,即使线路间隔装设有避雷器,故障电流互感器承受的过电压最高仍可高达666 kV。如果5台故障设备此前均已存在绝缘缺陷时,有可能在此过电压的激发下加速故障过程。     

不同配网支线拓扑结构下电能采集终端雷电感应过电压防护分析

配电网面临较为严重雷电感应过电压威胁,需要分析不同支线拓扑结构下电能表等采集终端设备的过电压防护。利用EMTP软件搭建配网模型,通过model模块编程计算不同支线拓扑结构下电能表雷电感应过电压,讨论终端过电压幅值统计特性,分析土壤电阻率、220 V线路长度等因素的影响,最后讨论入户处安装SPD对电能表感应过电压的抑制效果及其受接地电阻的影响。研究结果表明:电能表感应过电压随着距雷击点距离的增加而降低;不同拓扑结构下,同一节点分支数量越多,邻近电能表过电压越低,但过电压波形震荡越剧烈。相同条件下,电能表受雷电感应过电压威胁程度从高到低依次为链形结构、H形结构和星形结构。电能表终端过电压出现高幅值的概率随着土壤电阻率和220 V架空线长度的增加而增大。入户处安装SPD后,电能表感应过电压能够得到有效抑制,但为了更有效防护内部芯片等敏感设备,需要尽可能维持较低的SPD接地电阻。     

110 kV绝缘杆塔输电线路雷电侵入波过电压研究

为充分发挥复合材料杆塔效能,研究取消架空地线和接地引下线,形成全绝缘杆塔;考虑绝缘杆塔失去原有泄流路径,雷电过电压沿导线传播可能危害到变电站设备,在进线段采用铁塔以增加雷电侵入波的泄流。通过ATPEMTP仿真计算110kV复合材料绝缘杆塔和进线段铁塔的耐雷水平,研究雷电侵入波对进线段铁塔及变电站设备的影响和在铁塔安装避雷器的必要性。结果表明:不安装避雷器时,110kV绝缘杆塔线路段由幅值9kA的雷电流造成的过电压可导致进线段铁塔闪络,传播至变电站的过电压幅值约800kV;在进线段两端铁塔三相安装线路避雷器,可有效抑制雷电侵入波过电压,进线段铁塔可耐受40~45kA雷电流侵入波过电压,同时110kV变电站内过电压低于300kV,满足规程要求。     

10kV配网综合防雷技术研究

感应雷引起的跳闸事故已经成为危害10 kV配电网输电线路的主要原因。本文通过搭建配电网感应雷数字仿真模型,仿真并分析了雷电流幅值、杆塔高度等对感应雷过电压大小的影响。并结合不同防雷措施的优缺点,提出10 kV配网综合防雷方法。     

不同地形地貌的雷电流幅值概率分布对输电线路雷击跳闸的影响

为了分析不同地形地貌条件下的雷电流幅值概率分布特征,首先以1999—2008年的雷电定位数据为样本,统计分析了广州市平原和山区的雷电流幅值概率分布特性和差异及其原因,然后根据平原和山区不同的雷电流幅值概率分布计算了不同电压等级下典型杆塔输电线路的绕击和反击危险电流概率。研究结果表明,造成广州市平原雷电流幅值比山区大的主要原因是土壤电阻率和海拔因素。此外,雷电定位系统测量雷电流幅值的办法存在一定误差,对研究结果会产生一定的影响。     

避雷线绝缘架设对杆塔雷电流分配的影响

建立了避雷线全线绝缘架设的输电线路雷击模型,研究了雷电流幅值、杆塔接地电阻和杆塔档距对杆塔处雷电流分配特性的影响规律。研究结果发现:雷电流较小的情况下,雷电流分配主要受避雷线绝缘间隙击穿个数的影响;如雷电流幅值为1 k A时,避雷线绝缘架设和直接接地时的分流系数最大差别为9%;雷电流幅值大于20 k A,击穿间隙个数等于或大于5个时,雷电流分配不再受避雷线绝缘架设的影响,而是主要受杆塔接地电阻的影响。因此计算线路的耐雷水平时不需要考虑避雷线绝缘架设的影响。     

输电线路雷电绕击过电压仿真分析研究

为了分析研究影响输电线路绕击雷电过电压的因素,在查阅大量文献的基础上,通过对不同雷电流波形的对比研究,结合杆塔、线路、绝缘子实际情况,利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了2.6/50μs的雷电流双指数模型、杆塔单一波阻抗模型、线路Frequency Dependent(Phase)模型、绝缘子闪络判据模型。在所建模型的基础上,利用PSCAD/EMTDC软件仿真分析了雷电流波形和幅值在绕击情况下的雷电过电压暂态特征,以及对雷电过电压和耐雷水平的影响。仿真结果表明雷电流波形和幅值对绕击过电压和耐雷水平有较大影响,可为日后的防雷工作提供理论依据及重要参考。     

配电线路感应雷过电压防护措施仿真研究

配电线路雷击跳闸事故主要由感应雷过电压引起,目前线路的雷电防护常采用装设线路型避雷器和保护间隙。为了评估线路防雷措施的雷电防护效果,采用H覬idalen的仿真计算模块,搭建10 k V配电线路感应雷过电压的仿真模型并仿真线路的感应雷过电压幅值及其沿线分布,确定感应雷过电压最严重时的工况条件,并仿真研究了装设避雷器及保护间隙对线路感应雷过电压防护作用以及安装密度不同时线路感应雷过电压的影响。     

基于改进Agrawal模型和FDTD法的感应雷过电压算法

为了计算架空配电线路雷电感应过电压,利用Nucci提出的雷电回击通道模型(MTLE模型),计算雷电回击电流产生的空间电磁场,采用Cooray-Rubinstein公式计算大地电导率影响的水平电场分量,并改进Agrawal场线耦合模型,建立架空配电线路雷电感应过电压方程,基于时域有限差分(FDTD)法,计算10 kV架空线路的雷电感应过电压数值。结果表明,大地电导率对计算结果影响较大,大地电导率使线路上的感应电压幅值降低接近20 kV;不同回击传播速率也影响感应雷过电压的数值。定量计算雷电感应过电压,需要分析各种因素对计算感应雷击过电压的影响,完善计算方法,保障计算准确性,使理论与计算方法适用于实际的配电线路防雷设计,提供有价值的参考依据。     

杆塔冲击接地阻抗的有限元分析

电力系统的运行经验表明,大多数输电线路事故是由雷击输电线路或杆塔引起跳闸所致。经由输电线路杆塔接地体流入大地的雷电流可达数十甚至上百千安,此时接地体周围土壤出现非线性火花放电现象。为了提高输电线路耐雷水平,降低雷击故障率,考虑实际工况下土壤非线性火花放电效应进行杆塔接地体参数计算对降低杆塔接地电阻的优化设计至关重要。文中基于电磁场理论,考虑土壤中的火花效应特性,采用有限元数值计算方法建立了仿真模型,实现了高幅值冲击接地电流下接地体入地散流过程的模拟。研究表明,该仿真模型与试验结果偏差小于10%;随着雷电流幅值的升高,冲击接地阻抗降低且有饱和趋势;接地体阻抗随雷电流频率增大而增大。     

雷击特高压交流同塔双回杆塔对油气管道的影响

线路雷击杆塔会对附近埋地金属油气管道产生电磁影响,而雷击杆塔时大部分高能量的雷电流直接经过故障杆塔接地体入地,对管道的阻性耦合最为严重,为此研究了1000kV特高压同塔双回交流线路,雷击杆塔塔顶时对附近埋地金属管道的电磁耦合。通过建立雷击暂态电磁场简化计算模型,计算分析了雷击杆塔时特高压同塔双回线路与管道间距、交叉角,土壤电阻率/杆塔接地电阻,以及雷电流幅值等因素对管道干扰电压的影响规律。