超/特高压输电线路耐雷性能计算方法探讨

防雷电性能是输电线路安全运行的关键。通过对行波法、蒙特卡洛法、故障树法、EMTP法、绕击耐雷水平的规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、雷电绕击的先导发展模型法和输击概率模型等架空线路反击耐雷水平计算方法的归纳比较,分析超/特高压输电线路的反击耐雷性能、绕击耐雷性能,最后对上述诸计算方法评价和展望。     

应用雷电参数统计分析220kV同塔双回输电线路绕击性能

为全面反映城市主干电网220kV同塔双回输电线路防雷性能差异性,研究多雷地区输电线路的防雷特征,提出了应用雷电定位系统(LLS)长期监测数据统计的雷电参数,对输电线路进行雷电性能分析和研究的方法。以雷电活动强烈的珠海市220kV同塔双回输电线路为例,统计分析1999～2008年共10a的LLS监测数据,利用改进电气几何模型(EGM),结合风险等级评估的方法研究了输电线路绕击雷电性能,并与运行经验进行了对比。分析计算结果表明:高雷暴区线路的地闪密度远大于规程推荐值,所计算得到的绕击跳闸率比采用规程推荐参数计算的要高,与运行经验能很好地符合,采用的计算方法适合雷电活动强烈地区输电线路绕击防雷性能评估。     

输电线路雷电防护技术研究(二):分析方法

防雷分析是对线路防雷性能和各种防雷措施效果进行评价的基础及防雷决策与设计的前提。为此,讨论了国内外输电线路防雷分析方法的发展状况及其存在的问题,特别研究了输电线路的雷电反击特性和绕击特性分析方法及其综合应用,提出了适当的线路防雷分析计算模型和方法。研究表明:在输电线路反击特性分析时,应建立充分反映输电线路雷电暂态特性的全波过程分析方法,绕击分析则应根据电压等级的不同选用电气几何模型、先导发展模型和分形模型。防雷分析应充分考虑微地形及雷电区域特性的影响,综合评估不同区域线段的防雷特性。     

建议用屏蔽效率作为杆塔和输电线路防雷电绕击的指标

针对按<电力设备过电压保护设计技术规程>(下简称<规程>)计算绕击率,实际线路所受雷击,特别是山区线路所受雷击(包括绕击)造成的跳闸率均大大高于计算值.文章从雷电绕击的角度,参考日本、美国等国家对线路屏蔽效率的计算方法,采用电气几何模型方法求证杆塔的屏蔽效率来确定输电线路绕击率.示例证实计算方法比<规程>推荐计算绕击率的方法科学,为此提出了用屏蔽效率作为杆塔和输电线路防雷电绕击的指标建议.     

输电线路雷电绕击率的三维计算方法

绕击率是计算输电线路耐雷水平的重要参数,传统计算方法以导地线平均高度估算线路的绕击率,存在一定的误差,难以反映线路绕击的真实情况.本文对传统方法进行改进,得出基于三维曲面的输电线路雷电绕击率的计算方法.该方法以导线的高度为变量,给出了绕击率随垂直于线路的截面与杆塔间距离的变化规律及计算式,通过将该计算式沿线路档距方向进行积分,得出单个档距三维模型的雷电绕击率计算式.本文的分析基于电气几何模型,但该方法同样可以应用于先导法或其他分析方法,可得到基于不同方法的输电线路三维绕击率计算式.该方法从三维空间角度对输电线路绕击率进行考虑,因此更能反映输电线路的真实雷电绕击率,为提高输电线路耐雷性能评估的精度提供了基础.     

基于改进电气几何模型同塔多回输电线路绕击跳闸率计算

由于传统的电气几何模型基于单根导线和地线进行分析计算,对输电线路绕击跳闸率计算结果不够准确,提出一种基于改进的电气几何模型的新算法。该算法计及同塔多回输电线路避雷线、多导线系统以及大地之间的相互屏蔽作用,并考虑了雷电流的幅值和雷电流入射角等对绕击跳闸率的影响。     

超特高压输电线路绕击屏蔽模型及计算方法

大量线路运行经验和雷电跳闸故障统计资料表明,雷电绕击是引起500k V及以上超特高压电压等级输电线路雷击跳闸的主要原因。本文较为详细地介绍了目前用于分析输电线路绕击耐雷性能的规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、先导发展模型法、基于分形理论的先导发展模型法等各种绕击屏蔽模型和计算方法,并就今后的研究方向与侧重点提出了自己的见解。     

超高压输电线路雷电绕击探讨

为计算、评估超高压输电线路防雷电绕击性能,基于改进的电气几何模型对超高压输电线路绕击跳闸率进行了相关计算.应用自编程序对锦屏一级电站一西昌换流站500 kV同塔双回输电线路进行计算,结果表明随着保护角、地面倾角、杆塔高度的增加,雷电绕击跳闸率明显增加,超高压同塔双回线路推荐采用负保护角运行.     

雷电屏蔽模型在线路雷击分析中的应用

绕击是输电线路雷击跳闸的主要原因,研究雷电屏蔽模型对线路雷电绕击计算及分析具有重要意义。详细阐述了几何法、电气几何模型法和物理模型法在绕击计算中的特点和应用条件,并对220 kV输电线路典型杆塔进行了绕击耐雷性能计算分析和比较。结果表明,几何法来源于小模型试验,与实际应用有一定差距;电气几何模型和物理模型计算得到的结果基本一致,都具有较强的工程应用性。     

复杂地形下输电线路绕击跳闸次数3维计算方法

实际线路参数超出其有效计算条件的范围时,传统耐雷性能评估方法便不能反映弧垂和输电线路走廊复杂地形对线路绕击耐雷性能的影响。为此,提出了一种计算分析复杂地形下输电线路绕击防雷性能的方法,该方法基于改进电气几何模型(EGM),考虑3维空间内导、地线相对于地面的高度变化以及输电线路走廊复杂地形的影响,以单个档距线路为研究对象,通过求取导线暴露面的水平投影面积来直接计算出该线路的绕击跳闸次数。以某复杂地形下的500 kV输电线路为例,绕击跳闸次数计算结果为0.000 77次/a,与实际运行数据相符较好。结果表明该方法能更准确简便地计算出单个档距输电线路的绕击防雷性能,并能较好地反映出线路走廊地形的影响,可为输电线路差异化防雷研究提供参考。     

远距离光缆通信线路的防雷研究

为预防雷电入侵光缆线路并造成危害,从雷电的形成和通信光缆遭遇雷击的机理,得出在电阻率均匀的土壤中雷击点周围会形成一个等电位的半球体,半球体外地电位呈漏斗形下降的结论,且给出了相应的计算公式,并通过典型雷击示例的分析得到验证。结合光缆线路遭遇雷击的规律,提出了对地电位悬浮式接续、消弧线、地下防雷线、架空防雷线等有效的通信光缆线路防雷措施以及工程勘测设计中应该考虑的防雷问题。这些措施在实际应用中有效减少光缆遭遇雷击的几率。     

基于不同观念的电力线路防雷措施的改进

不同的电力线路防雷的观念,直接影响到可采取的防雷措施。分析了在传统的电力线路防雷观念下所采取的防雷措施存在的不足及其原因,阐述了“雷电先导放电临界击距和暴露弧”这一观念对电力线路防雷的重要影响,提出了相应的对传统防雷措施的改进方案。     

浅析1000kV特高压输电线路防雷

特高压输电线路防雷,是保证特高压输电线路安全运行的重要环节之一。介绍并分析了利用规程法和电气几何模型法对1 000 kV特高压输电线路绕击、反击以及雷电直击中线进行雷击计算的结果,并据此提出了减小1 000 kV特高压输电线路雷击跳闸率的具体措施。     

导线电压对其雷电绕击耐雷性能的影响

雷电绕击是高压线路的雷击事故的主要因素。为了提高压输电线路绕击耐雷性能,考虑雷击大地、避雷线和导线的差别,分析了导线工作电压对击距的影响,推导出最大击距的计算公式,从而得到最大击距与雷电的正负极性、导线电压的大小及正负极性、击距系数的关系,并以实例论证了可以通过平衡塔高、地面倾角、击距系数和保护角的取值有效地提高线路的绕击耐雷性能。     

500kV同塔4回输电线路绕击的耐雷性能

为研究同塔4回输电线路绕击耐雷性能,采用改进电气几何模型对其进行了分析。同塔4回输电线路导线数目多,避雷线需同时保护多相导线,因此必须通过确定雷电绕击的范围以得到绕击计算时所需的击距系数k、临界击距rsc、最大击距rsmax、年落雷次数N和雷击击距为r的概率等基本条件。在实际分析验证典型塔型的基础上建立了计算模型,改变相应参数得出绕击跳闸率n与杆塔高度hc、避雷线保护角θs、地面倾角θg、击距系数k等的对应变化关系。结果表明,n随hc增加、θs增大、θg增大、k减小而增大,采用负θs和降低hc是提高500kV同塔4回线路绕击耐雷性能的有效办法。     

大跨越特高杆塔线路防雷设计中EGM的应用

为确保大跨越特高杆塔的耐雷可靠性,在经典电气几何模型(EGM)的基础上,利用击距理论计算了线路等效受雷宽度,并利用改进的电气几何模型计算了大跨越特高杆塔线路的绕击跳闸率。计算中分析击距公式、击距系数、雷电先导入射角对线路受雷宽度和绕击跳闸率影响的结果表明,在大跨越特高杆塔线路的情况下,利用击距法计算的受雷宽度远远小于规程法所得结果,击距系数越大,线路受雷宽度越小,EGM法计算所得绕击跳闸率相应越小。计算结果可为设计线路部门提供依据。     

500 kV紧凑型线路防雷特性研究

紧凑型输电线路的防雷是保证其线路安全运行的一项重要内容。基于冀北地区500 kV紧凑型输电线路防雷运行的统计数据分析,得出结论认为,相比于常规输电线路,紧凑型输电线路的防雷性能具有明显的优势。由于紧凑型线路特殊的塔窗结构,塔窗内局部位置空气间隙距离较短、雷电冲击放电电压低,造成紧凑型线路反击跳闸率相对较高。     

基于长间隙放电研究雷电屏蔽问题的进展

长间隙放电是研究地面物体雷电屏蔽问题的最有效手段之一。首先介绍了国内外在雷电击距、直击雷防护措施的屏蔽性能试验和雷电迎面先导过程研究3个方面所取得的进展,并结合最新开展的长达6 m间隙尺度的放电试验观测,对现阶段上述3个方面研究所存在的问题进行了分析。认为基于雷电击距建立的电气几何模型(electric geometry model,EGM)仅适用于小尺度目标物的雷电屏蔽性能分析,现有的雷电屏蔽模拟试验方法仅能近似模拟不存在雷电迎面先导时的雷击过程,无法完全证明以提前流注发射模型装置为代表的非传统防雷装置具有比传统措施更优越的屏蔽性能。大尺度目标物的雷电屏蔽问题应聚焦于雷电迎面先导过程的研究,建立并完善雷电迎面先导过程的模拟试验方法和物理仿真模型。     

基于改进电气几何模型的输电线路雷电屏蔽性能的研究

为了提高线路绕击耐雷性能,笔者研究了高压输电线路绕击耐雷性能的分析方法,对考虑击距系数K和地面倾角θ后的电气几何模型,以杆塔中心线与大地交点作参考点,推导了最大击距的计算方法,同时探讨了最大击距不存在情形下击距系数K、避雷线保护角α、地面倾角θ的关系问题,论证了可以通过平衡K、α、θ的取值而有效提高线路绕击耐雷性能。     

山区典型地形雷击地闪密度分布差异研究

地闪密度是各项防雷设计的基础参数,研究一定范围山区内不同地形地闪密度分布的差异可以获取更准确的山区地闪密度分布图。文中首先定义了表征山区不同地形落雷密集程度的落雷分布系数这一概念,利用电气几何模型(EGM)中的击距理论推导了山顶、山谷、山脚地区的落雷分布系数理论计算公式。然后对比了山区典型地形落雷分布系数理论计算公式的差异,研究了不同因素对山区典型地形落雷分布系数的影响。最后利用某省不同地区10年的雷电定位系统数据做了实例验证。研究结果表明:山顶地区地闪密度大于山谷、山脚地区地闪密度;山体坡度越大不同地区的地闪密度差异越明显;50%雷电流幅值越大的地区地闪密度差异越明显;地形宽度变大地闪密度差异逐渐减小并趋于稳定。