直流输电线路绕击耐雷性能及防护措施试验分析

为论证直流输电线路工作电压对其绕击耐雷性能的影响,并评估在避雷线上安装水平侧针和减小保护角两种防护措施的防护性能,针对士500 kV直流输电线路G4-40型杆塔开展了1:40的雷电绕击模拟试验研究.试验结果表明:在极导线施加正极性直流工作电压后,模拟输电线路的绕击空间明显增大,直流工作电压增强了迎面流注的起始能力是造成...     

高压直流输电线路的雷电性能

本文应用电气几何理论,研究了高压直流输电线路极线工作电压对避雷线屏蔽作用的影响。在通常负极性雷击条件下,具有25°保护角的单避雷线±500kV线路,其正极绕击闪络率约为负极的6倍。双避雷线几乎不会出现绕击。 雷击塔顶一般正极首先反击,接地电阻不高时,双极反击的概率甚低。双避雷线线路具有良好的耐雷性能;单避雷线线路推荐用于雷电活动不强烈地区。     

±1100kV输电线路雷电屏蔽特性的模型试验及观测EI北大核心CSCD

雷害是输电线路故障的主要原因之一,而当前±1100 kV特高压直流输电线路雷电屏蔽系统的设计主要借鉴较低电压等级输电线路的运行经验,因此有必要开展模型试验为对±1100 kV直流输电线路的雷电屏蔽性能进行研究。首先针对铁塔表面发生电晕时的电场强度幅值和变化率确定了采用负极性250/2500μs操作冲击电压波,然后开展了以±1100 kV特高压直流输电线路Z38102AL型铁塔为对象的模型比例为1:12.5的平原情况下雷电屏蔽模拟试验,并开展高速摄影观测。进行试验绕击概率统计分析,得到±1100 kV输电线路绕击概率的空间分布近似为抛物线,且正极性工作电压下,线路的屏蔽性能差;杆塔另一侧的负极性导线对靠近高压电极一侧的正极性导线的引雷能力有一定削弱作用,但对避雷线和大地的屏蔽性能影响不大。并将试验结果与交流500 kV线路模型试验进行对比,说明在缩比模型试验中应尽可能采用大的缩比比例,以在负保护角情况下有效避免夸大避雷线的引雷能力,提高模型有效性。根据高速摄影机观测结果分析了绕击输电线路放电过程,并开展电压波形同步分析,说明了导线的负极性电压对迎面流注起始和发展以及下行先导发展的抑制作用。     

基于先导发展法的特高压直流输电线路绕击特性分析

雷电绕击是影响高压输电线路安全稳定运行的关键因素之一,特高压直流线路对雷电防护的需求与常规线路相比更加迫切。为此介绍了基于先导发展法的特高压直流线路雷电绕击跳闸率分析方法;利用该方法针对±800 kV特高压直流线路绕击特性开展仿真研究,分析了绕击跳闸率随绝缘水平、保护角的变化规律,研究了典型地形条件下雷电绕击路径和绕击电流的分布特性,分析了山坡、山脊和跨谷地形条件下线路的绕击跳闸率,研究了线路极性对跳闸率的影响。研究表明,减小保护角可明显降低绕击跳闸率,在山坡地形条件下,外侧导线由于受屏蔽减弱更易受到雷击,雷电先导可从近似水平的方向击中导线;跨谷深度增加时,由于地面屏蔽作用减小,雷击跳闸率明显提高;理论分析和运行经验都表明,直流线路正极导线遭受雷击的概率远高于负极,线路位于山脊时雷电绕击基本发生在正极导线侧。     

±1100kV输电线路雷电屏蔽特性的模型试验及观测

雷害是输电线路故障的主要原因之一,而当前±1100kV特高压直流输电线路雷电屏蔽系统的设计主要借鉴较低电压等级输电线路的运行经验,因此有必要开展模型试验为对±1100kV直流输电线路的雷电屏蔽性能进行研究。首先针对铁塔表面发生电晕时的电场强度幅值和变化率确定了采用负极性250/2500μs操作冲击电压波,然后开展了以±1100kV特高压直流输电线路Z38102AL型铁塔为对象的模型比例为1:12.5的平原情况下雷电屏蔽模拟试验,并开展高速摄影观测。进行试验绕击概率统计分析,得到±1100kV输电线路绕击概率的空间分布近似为抛物线,且正极性工作电压下,线路的屏蔽性能差;杆塔另一侧的负极性导线对靠近高压电极一侧的正极性导线的引雷能力有一定削弱作用,但对避雷线和大地的屏蔽性能影响不大。并将试验结果与交流500 kV线路模型试验进行对比,说明在缩比模型试验中应尽可能采用大的缩比比例,以在负保护角情况下有效避免夸大避雷线的引雷能力,提高模型有效性。根据高速摄影机观测结果分析了绕击输电线路放电过程,并开展电压波形同步分析,说明了导线的负极性电压对迎面流注起始和发展以及下行先导发展的抑制作用。     

云广±800 kV直流输电线路雷电绕击特性研究

基于下行雷闪发展的物理过程,采用模拟电荷法,建立了计及工作电压的直流输电线路雷屏蔽性能仿真模型。应用该模型分析了云广特高压直流输电线路ZV2型杆塔的绕击特性。     

云广±800kV直流输电线路雷电绕击特性研究

基于下行雷闪发展的物理过程，采用模拟电荷法，建立了计及工作电压的直流输电线路雷屏蔽性能仿真模型。应用该模型分析了云广特高压直流输电线路ZV2型杆塔的绕击特性。     

±500 kV直流输电线路雷电屏蔽模拟试验研究

模拟试验是研究超/特高压输电线路绕击特性的一个重要手段,针对直流线路标称电场对线路雷电绕击特性的影响问题开展模拟试验研究,首先从模拟试验比例尺的确定、地闪先导过程近区电场的模拟和模型线路标称电场模拟三方面论证了试验的物理等价性;在计及直流电压的条件下,通过放电试验得出了±500kV输电线路G4–40型杆塔绕击空间分布;试验中观测到主放电击中导线(或避雷线)的同时,避雷线(或导线)上残存的迎面流注。依据试验现象,定性分析了标称电场对绕击特性的影响机理;对试验结果定量分析表明,计及直流电压后G4–40型杆塔正极绕击率为不考虑直流电压时的1.79倍。     

交直流同塔混架下输电线路绕击耐雷性能分析

电网规模的扩大和线路走廊的缺失,使得某些特殊条件下的交直流线路同塔架设成为可能,而绕击是特高压输电线路雷击跳闸的主要原因.通过综合分析国内外现有的交流同塔双回、直流双极以及交直流同塔混架的杆塔结构模型与参数,针对1000 kV 交流特高压双回和±500 kV 直流超高压双极同塔混架输电,提出了一种新的混架杆塔模型.针对交流双回和直流双极的同塔混架线路,采用改进的电气几何模型,考虑长间隙放电特性和导线工作电压的影响,同时纳入极线和相线之间的相互屏蔽关系,对输电线路的绕击耐雷性能进行了分析.基于构建的 ATP-EMTP 仿真模型,获取了直流极线和交流相线的绕击耐雷水平.通过编程计算,分析了不同杆塔呼称高度、地线保护角和地面倾角等参数对交流、直流线路各自绕击跳闸率的影响,为改善交直流同塔混架输电线路的绕击耐雷性能提供了参考依据     

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。     

导线电压对电气几何模型的雷电击距的影响

使用击距描述的电气几何模型广泛用于输电线路的雷电绕击分析。由于没有考虑导线工作电压的影响，导致其分析超高压及特高压输电线路的雷电绕击概率与实际运行数据存在一定的偏差。本文采用基于电磁场理论和模拟电荷法的雷电先导发展模型模拟向下发展的雷电先导的发展过程，分析了雷电击距与雷电流、导体高度和导体电压之间的关系，提出了考虑工作电压后水平导体雷电击距的修正方法。     

输电线路地线上安装水平侧向短针的防绕击效果分析

为评估在地线上安装水平侧向短针对输电线路的绕击保护效果,提出并建立了三维的电气几何模型(EGM)来计算水平侧向短针对导线的保护距离,总结了其安装和使用的规律。对110～500kV典型杆塔的计算结果表明:水平侧向短针具有一定的保护作用,但每根水平侧向短针的保护距离有限,其防绕击效果较依赖于安装数量;并且水平侧向短针对导线的保护距离受到导地线相对位置的较大影响,仅对部分保护角和塔头尺寸都较小的单回线路有效;而对于同塔多回输电线路,水平侧向短针无法起到实质上的防雷保护作用;此外,安装水平侧向短针后还会对地线的机械性能产生负面影响。因此可以认为,水平侧向短针的绕击保护效果有限,适用范围较窄,限制了它在输电线路防雷保护中的应用,该防雷措施还有待进一步的提高与完善。     

架空线路防绕击避雷针实用化技术

为了探讨输电线路防雷新技术、新方法,降低雷击电跳闸率,结合国内外输电线路及特高压的运行经验,着重分析了引起高压输电线路故障跳闸的主要原因—雷电绕击问题,并在输电线路防雷经典理论的基础上,利用电气几何模型和雷电先导理论的最新成果,研究了架空线路防绕击避雷针实用化技术。研究表明,在架空地线上合理装设防绕击避雷针,可有效地增强其屏蔽性能和引雷作用,将可能遭受的绕击控制转化为反击,大幅度降低雷击故障跳闸率。实际运行的情况和初步取得的效果为输电线路防雷治理及特高压电网建设积累了经验。     

±800 kV直流输电线路Z型边坡塔结构特性研究

针对特高压直流线路所经山区雷电活动频繁,大地屏蔽作用差,提出一种适用于山区直流特高压输电线路的Z型边坡塔。与常规T型塔相比,Z型边坡塔对左右两极导线横担进行阶梯布置,降低下山坡侧的导线横担对地高度,充分利用杆塔有效高度,降低雷击跳闸率,提高特高压直流线路耐雷水平。通过通用有限元软件对铁塔结构的内力分布进行了线性和非线性分析,并以塔重和混凝土等指标对比分析Z型塔的经济可行性,研究揭示了Z型塔的结构受力特点,结果表明,铁塔内力与T型塔相当,工程造价与T型塔基本一致,可为Z型塔在多雷山区特高压直流线路中的应用提供参考。     

Lightning-induced voltages on multiconductor overhead lines

The effects of other conductors in a multiconductor overhead line on the voltages induced on a conductor by a nearby lightning strike are analyzed on the basis of previous studies on long single-conductor overhead lines. It is shown that the presence of other conductors affects the induced voltage of a conductor, particularly for vertically configured lines; however, the amount is less than that originally predicted. Ground wires reduce the magnitude of the induced voltages, thus acting as partial shields. The amount that the ground wires reduce the induced voltages on the conductors is dependent on the position of the ground wires in relation to the ungrounded conductors     

Estimation of shielding failure number of different configurations of double-circuit transmission lines using leader progression analysis model

The protection of overhead transmission lines from lightning strokes is one of the most important tasks of safeguarding electric power systems. In order to do this job effectively, the lightning performance of the transmission lines has to be evaluated accurately. This paper presents the development of a method for estimating the shielding failure number of power transmission lines in different configurations by using the charge-simulation method. The effects of towers, sags of conductors, and a perfectly conducting ground are represented in a 3-D computation. In addition, the stepwise descending nature of a downward negative leader-streamer systems is taken into account by using an appropriate progression model. Upward leader inception and propagation is also modeled utilizing critical equivalent streamer-length criterion. The method is applied to compute the shielding failure of power transmission line for different configurations.     

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。     

高压输电线路先导发展绕击分析模型研究

雷电绕击是关系到特(超)高压输电线路安全稳定运行的关键问题之一。针对特(超)高压输电线路的特点,在总结前人研究结果的基础上,提出适用于特(超)高压线路的雷电上行先导起始判据,建立了基于先导发展法的绕击模型,并以日本特高压同塔双回线路的运行经验对模型进行了验证。基于该模型,对不同地形条件下、考虑线路运行电压的特高压直流线路的雷击问题进行研究,为改善线路的防雷性能提供帮助。     

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。