特高压±800 kV直流输电线路用避雷器的研制

±800 kV特高压直流输电线路是中国大电网的重要组成部分,其运行安全与否直接影响中国电网的稳定。特高压直流输电线路输电距离长,沿线地形地貌复杂、雷电活动频繁,雷击闪络已成为影响线路安全运行的一个关键风险点。目前,±500 kV直流线路避雷器已实现开发应用,并且防雷效果显著,但±800 kV直流线路避雷器的研制及应用仍然是空白。为了提高特高压直流输电线路抵御雷击风险能力,研制出了国内首台特高压±800 kV直流输电线路用避雷器。文中设计了±800 kV直流线路避雷器结构,提出了相关技术参数,选择了合乎规格的电阻片及生产工艺,研制出了直流参考电压为960 kV、8/20μs标称放电电流30 k A下残压为1 900 kV、正极性雷电冲击50%放电电压为2 700 kV的±800 kV直流线路避雷器,并通过校核计算及型式试验进行了验证。校核计算及试验结果表明,研制出的±800 kV直流线路避雷器电气性能、机械性能良好,能够有效保护±800 kV直流绝缘子及塔头空气间隙免遭雷击闪络。±800 kV直流线路避雷器的成功研制及应用将为特高压直流线路防雷工作提供强有力的手段。     

三峡—上海±500kV同塔双回直流输电用线路避雷器的雷电防护效果分析

为研究线路避雷器对±500kV三峡—上海双回直流输电线路的雷电防护效果,对该线路典型杆塔雷击闪络率进行了仿真计算,拟定了线路避雷器的加装方案,分析了加装避雷器后线路的耐雷水平、线路避雷器的最大吸收能量和放电电流。结果表明,16号单回路G1-39型杆塔正极性线路、1383～2123号双回路SGV2AP-45型杆塔上层正极性线路、1725和1737号SGV2AP-45型杆塔上层正、负极性线路雷击总闪络率均>0.14次/(100km.a),建议在上述杆塔上安装线路避雷器。加装线路避雷器后,上述杆塔耐雷水平均得到明显提高,反击耐雷水平>400kA,绕击耐雷水平大于最大绕击电流,且线路避雷器能够满足耐受最大吸收能量1 200kJ和放电电流58kA的技术要求。因此线路避雷器能够可靠保护直流输电线路不发生雷击闪络。     

高海拔地区±400kV直流线路型避雷器设计EI北大核心CSCD

±400 kV青海柴达木—西藏拉萨直流输电线路(简称柴拉线)是西藏电网的主受电通道,是国内外第一条途径5000m海拔等级地区的直流输电线路。为有效提高其抵御雷害风险的能力,结合现行的交直流线路避雷器技术标准,针对高海拔地区环境要求,设计了±400kV直流线路避雷器的结构型式和关键技术参数,并进行了试验验证。研究结果表明:±400kV直流线路避雷器的额定电压为±480 kV,标称放电电流为20kA,雷电冲击放电电压≤2100 kV,雷电冲击残压≤960 kV,外绝缘的统一爬电比距≥32.5 mm/kV,直流湿耐受电压为480 kV,复合外套的雷电冲击耐受电压为1344 kV和直流湿耐受电压为480 kV,统一空气串联间隙距离为2.8~3.2 m。研制的±400 kV直流线路避雷器填补了高海拔直流线路避雷器的技术空白,为该避雷器在±400 kV柴拉线上的推广应用打下了基础。     

±1100 kV特高压直流输电线路防雷保护

±1 100 kV特高压直流输电线路的防雷保护对±1 100 kV特高压直流工程的安全运行至关重要。该文依托正在建设的准东—华东±1 100 kV特高压直流示范工程,通过统计该工程沿线所经6省区运行线路的雷击跳闸率,确定了该线路的雷击闪络率参考值;根据该工程沿线的年平均雷暴日、地形及采用的典型杆塔,计算了该线路在不同地线保护角下的雷击闪络率;通过与±800 kV特高压直流输电线路耐雷性能的比较,论证了所用计算方法的合理性。研究结果表明,全线地线保护角采用-10°设计时,该工程的雷击闪络率可满足雷击闪络率参考值要求,且全线的雷击闪络次数可控制在3次/a。研究结果已应用于准东—华东±1 100 kV特高压直流输电线路的防雷保护设计,并将指导±1 100 kV特高压直流输电线路防雷保护标准的制定。     

武汉南瑞±500kV直流线路避雷器填补高压直流防雷空白

日前，武汉南瑞自主研制生产的我国首批共9套“±500kV直流输电线路用复合外套带串联间隙金属氧化物避雷器”分别在湖南公司所辖的±500kV江城线与湖北公司所辖的±500kV宜华线上成功挂网试运行。该避雷器属国内外首创产品，有效填补了国内在高压直流输电线路防雷领域的技术空白。     

±500 kV直流线路不良绝缘子带电检测技术研究

研制了直流输电线路不良绝缘子带电检测装置,并对±500kV直流输电线路绝缘子上的分布电压进行了检测。检测结果表明,直流输电线路绝缘子串的电位分布与交流输电线路的基本相同,均呈U形分布,但受串中单个绝缘子性能影响更为明显;研制的不良绝缘子带电检测装置可满足±500kV及以下电压等级直流输电线路不良绝缘子带电检测的要求。该研究成果对于减少直流输电线路的停电检修时间,促进电网的安全稳定运行具有重要的意义。     

±800 kV直流线路避雷器在锦苏线上的应用

为了提高±800 kV特高压直流输电线路抵御雷害风险能力,研究了±800 kV直流线路避雷器安装选点、基本参数、安装方案和工程应用。文中以±800 kV锦苏线浙江段为工程背景,对其线路走廊落雷情况进行了分析及差异化防雷评估,提出了安装选点原则,开展了避雷器的关键技术参数的理论计算及试验研究,分析了线路避雷器的安装要求,根据安装选点原则配置了避雷器,设计了一种复合绝缘子斜拉式安装方法,成功实施了±800 kV直流线路避雷器的大规模工程应用,对±800 kV直流线路避雷器在其余±800 kV直流输电线路的推广应用具有重要的实践和借鉴意义。     

±500 kV直流线路避雷器工程应用研究

雷击是影响±500 k V直流架空输电线路运行的重要因素,±500 k V直流线路避雷器的挂网试运行成功,为直流线路防雷改造提供了有效技术手段,但大规模的工程应用仍是空白。笔者结合±500 k V江城线直流线路避雷器安装项目,研究了±500 k V直流线路避雷器选型、选点原则,给出了不同塔型下直流线路避雷器的安装方案,并提出直线塔宜采用悬挂式安装方案,耐张塔宜采用地面支柱式安装方案。运行数据表明,笔者提出的±500 k V直流线路避雷器选型、选点原则防雷改造效果明显,安装方案达到线路安全运行要求,对±500 k V直流线路避雷器的推广应用和在运直流线路防雷改造工作具有重要的实践和借鉴意义。     

±500 kV 宜华直流输电线路雷电性能评估研究

宜华线±500 kV 直流输电线路具有塔身高、引雷面积大、易遭雷击的特点,需对其防雷性能进行科学的评估.文章采用改进的电气几何模型,计算了±500 kV 超高压直流输电线路的绕击闪络率,并利用 EMTP 建立并分析了反击耐雷性能研究模型,计算结果表明各种极线布置方式的绕击耐雷性能和反击耐雷性能存在差异,其中极线排列方式、地面倾角、保护角、杆塔高度和结构等因素对线路雷电性能有显著的影响     

带串联间隙1000kV特高压交流输电线路避雷器关键技术参数分析

为提高交流特高压输电线路的耐雷水平,调研收集了交流特高压输电线路的研究成果。结合中国交流特高压示范工程运行经验,并采取仿真计算和试验验证的方法,从本体参考电压、标称放电电流、能量吸收能力、放电电压、保护水平等方面对交流特高压线路避雷器的关键技术参数进行了分析。根据研究结果,提出对于特高压交流线路避雷器,其本体直流参考电压应≥1 086kV;标称放电电流应为30kA;2ms方波通流能力应≥1 500A;雷电冲击50%放电电压应≥2 900kV;雷电冲击残压≤2 150kV。     

银东线雷电防护线路避雷器开发与应用

为提高±660 k V电压等级直流输电线路的耐雷水平,通过对线路避雷器基本要求和结构型式的研究,从额定电压、直流参考电压、雷电冲击残压、通流容量、压力释放能力、绝缘配合和串联间隙距离等方面对±660 k V直流输电线路避雷器的关键参数进行了设计计算和试验验证,成功研制了±660 k V直流输电线路避雷器,并设计了线路避雷器的支架支撑式安装方式。研究结果表明:线路避雷器的额定电压应为±800 k V,直流参考电压应≥800k V,标称放电电流应为30 k A,雷电冲击残压应≤1 583 k V,波形为1.2/50μs的正极性雷电冲击50%放电电压应≤2 600 k V,串联间隙距离应为(1 900±100)mm,2 ms方波通流容量应为2 k A。研制的±660 k V直流输电线路避雷器已在±660 k V银川—山东直流输电线路(简称银东线)挂网应用,积累了±660 k V直流输电线路避雷器的挂网运行经验,为大规模批量应用提供了依据。     

500 kV线路避雷器保护失效分析及改进措施研究

线路避雷器是防止输电线路雷击跳闸的有效手段,随着高电压等级线路避雷器的使用,出现了因安装方式导致的线路避雷器保护失效问题。针对某500 kV输电线路发生的线路避雷器在大幅值雷电流反击下对绝缘子串保护失效的问题,采用电磁暂态分析软件ATP-EMTP建立了仿真分析模型,分别对雷电流绕击和反击情况下绝缘子串和线路避雷器两端承受的电压进行了量化,得出了导致反击情况下线路避雷器保护失效的原因;提出了对现有500 kV线路避雷器安装方式的改进方案,并对改进方案下反击雷电流导致的绝缘子串和线路避雷器两端电压波形进行了比较,验证了改进措施的有效性。所研究成果对于500 kV及以上电压等级线路避雷器的使用具有重要参考价值。     

±800 kV直流线路故障过程中电磁耦合特性与保护研究

为提高直流输电系统运行的可靠性,实现直流线路保护的有效动作,避免误动,必须对直流输电系统的电磁耦合特性进行研究。以云广特高压直流输电工程为研究对象,并参照其线路参数,建立了包含杆塔、输电线路、避雷器、绝缘子串闪络以及换流站内各种设备的仿真模型。采用EMTP,以雷击直流输电线路极导线、一极接地故障后对另一极的影响为具体算例进行仿真计算。对仿真结果进行分析,结果表明在故障情况下,对直流输电线路感应电压影响较明显的是土壤电阻率、极线间距与接地故障位置,而线路运行电压对感应电压的影响不大。比较研究了不同故障过电压仿真结果,对于雷击故障,可以用电压突变量的比值来确定故障极;对于接地故障,用分别对金属性接地和阻抗接地故障波进行小波变换分析的结果作为区分依据。最后,依据故障区分特性,提出了考虑电磁耦合的高压直流输电线路保护判据和保护整定方案,经过验证表明,所提出的保护判据可有效地区分输电线路故障。     

四川±500 kV德宝线雷击高风险杆塔防雷改造设计

随着直流输电线路的大规模建设,输电距离和输送容量已有相当规模,雷害防治是直流输电线路运维管理面临问题中的重点和难点。四川±500 kV德宝直流输电线路沿线地形复杂,雷击闪络尤为明显。对四川±500 kV德宝线运行至今雷击跳闸数据统计,结合线路走廊地闪密度,采用输电线路差异化防雷评估技术,筛选出20基雷击高风险杆塔,并提出防雷改造方案,为运维部门后期开展防雷工作提供一定的参考和依据。     

通化、白山地区220 kV输电线路雷害事故分析

通过对通化、白山地区2005年4至5月末发生的10起220 kV输电线路雷击跳闸故障发生闪络杆塔的实地调查,以及接地电阻的实地测量,经理论计算并结合运行经验对雷击闪络原因进行了分析,结果表明10起220 kV输电线路雷击闪络主要为线路绕击,提出了对运行的220 kV输电线路的易击段、易击点采取金属氧化物避雷器及降低接地电阻等防范措施。     

±500 kV超高压直流输电线路雷击成因分析及防雷措施探讨

通过对运行的±500 kV龙政线、宜华线两条超高压直流输电线路遭受雷击时所显示出来的特征,并经过计算杆塔接地线的保护角、统计线路区域内的雷暴日以及遭受雷击的杆塔所处在地理环境来验证输电线路在山区遭受雷击的可能成因以及雷击杆塔的种类,为今后的超高压输电线路防雷工作提供意见和建议。     

特高压直流输电线路暂态能量保护

在分析±800 kV特高压直流输电线路区内外故障、雷击等暂态过程的基础上,提出了一种特高压直流输电线路暂态能量保护新原理。该原理根据各种暂态过程中线路两侧低频能量差值的故障特征,实现了区内故障及其故障极的快速准确识别。基于PSCAD/EMTDC的大量仿真验证,结果表明该保护原理简单、可靠、实用性强,具有绝对的选择性,不受雷击干扰、两极线路电磁耦合和换相失败的影响,高阻接地故障仍具有足够的灵敏性,能满足特高压直流线路对保护性能的要求,可在当前高压直流控制保护系统硬件条件下实现。     

±500 kV线路避雷器运行情况及其绝缘底座缺陷分析与建议

直流线路避雷器于2013年首次应用中国输电线路,为了解其运行状况及运行过程中存在的问题,笔者跟踪了某直流±500 k V输电线路试运行线路避雷器的运行情况,发现自安装直流避雷器后,该线路雷击故障明显下降,然而大多数避雷器计数器却并未动作。对该线路在运直流避雷器进行了现场抽样检测,结果表明:仅1个计数器存在缺陷,现场抽测的13基避雷器底座绝缘电阻值下降明显。分析认为,避雷器绝缘底座绝缘性能过低可能是计数器未正常动作的原因之一,而绝缘部件老化、外部积污及绝缘瓷件损坏均可导致缘底座绝缘性能急剧下降。提出了将瓷质绝缘底座更换材质或在瓷套外加装柔性绝缘护套来减小外界对绝缘件本体的压强,及统一避雷器底座绝缘电阻值判断标准的建议。     

输电线路雷击故障原因分析及预防措施建议

运行情况统计表明,输电线路故障大多与季节有关,其中雷击故障占有很大比例。基于对保定供电公司110~500 kV输电线路历年雷击闪络故障的分析,详细分析了雷云放电机理,雷击闪络与接地装置的关系,合成绝缘子不利因素以及雷击的选择性。并有针对性地提出了防止雷击闪络事故发生的技术措施。     

直流输电系统的防雷保护

针对我国高压直流输电线路的雷击闪络率较高的问题,深入研究了直流输电系统的防雷保护。由于其结构和控制保护不同于交流系统,直流输电线路的雷电性能与交流输电线路有所不同,通过对国内外计算方法的分析研究,结合我国正极性导线容易发生雷击闪络的运行经验,提出了直流输电线路的计算方法和计算用参数的建议并对直流换流站的防雷措施进行了分析,提出了合适的直流输电系统的防雷保护措施。