特高压直流同塔混压输电线路绕击耐雷性能研究

特高压直流同塔混压输电线路可有效解决日益增长的电力需求和输电走廊资源紧缺的矛盾,准确评估其绕击耐雷性能,对线路设计和施工具有重要参考价值。基于电气几何模型计算绕击跳闸率,考虑了导地线、大地的相互屏蔽效应、地面倾角、雷电入射角和工作电压等因素的影响,并通过算例进行了分析验证,研究了特高压直流同塔混压输电线路的绕击耐雷性能及其影响因素。同时应用该模型对800 kV直流单回线路和500 kV直流同塔双回线路的绕击耐雷性能进行了研究对比,得出了特高压直流同塔混压输电线路绕击耐雷性能的特点。结果表明:500 kV线路的绕击耐雷性能优于800 kV线路;特高压直流同塔混压输电线路绕击耐雷性能与800 kV直流单回输电线路绕击耐雷性能近似相同,但比500 kV直流同塔双回输电线路绕击耐雷性能差。     

基于ATP-EMTP的交直流同塔多回输电线路耐雷性能分析

电网规模的扩大,已面临着输电线路走廊资源以及基础设施造价高的问题。近年来提出的交直流线路同塔多回架设的输电方式,成为了一种节约资源的选择。然而这种同塔混合多回输电线路的耐雷特性尚需进一步研究以确保输电安全。基于电磁暂态仿真软件ATP-EMTP,搭建了±800 kV/500 kV交直流同塔多回输电线路的仿真模型,分析在不同接地电阻以及杆塔高度情况下的反击耐雷水平,与单独架设的±800 kV直流线路以及500 kV交流线路进行对比;采用改进EGM和EMTP相结合,计算了交直流同塔多回输电线路的绕击跳闸率,根据仿真计算结果,提出了提高交直流同塔多回输电线路的耐雷水平的措施;降低接地电阻或者降低杆塔高度都能提高线路的反击耐雷水平; 500 kV上层外侧导线的绕击跳闸率最高,建议针对此条线路加强绝缘。     

酒湖线湖南段特高压直流输电线路耐雷性能分析

酒湖线±800 kV特高压直流线路湖南段沿线路段地理复杂,属于雷暴频发区域,线路良好的耐雷性能是安全可靠运行的基础。本文基于ATP-EMTP软件,搭建了酒湖线特高压杆塔多段波阻抗模型,基于相交法的绝缘子闪络模型,以及考虑火花效应的接地电阻模型,构建了酒湖线特高压线路反击耐雷模型,分析了湖南段线路反击耐雷性能。利用电气几何法与规程法相结合,计算了绕击闪络率。研究表明:减小接地电阻和降低杆塔呼高以及提高线路绝缘水平,有利于提高特高压直流输电线路反击耐雷水平;采用负保护角有利于提高特高压直流线路绕击耐雷性能。     

基于先导法的同塔混压输电线路绕击耐雷性能

为准确评估500 k V/220 k V同塔混压四回输电线路的耐雷性能,,采用先导法研究了500 k V/220 k V同塔混压输电线路的绕击耐雷性能。以SZ600直线塔为例,计算了输电线路的绕击跳闸率,分析了杆塔高度、保护角和地面倾角等因素对该线路绕击耐雷性能的影响。仿真结果表明:雷电绕击主要发生在500 k V线路最上方的导线上;杆塔高度增加、地面倾角增大,线路的绕击跳闸率均会增大;随着保护角的减小,500 k V双回路的绕击跳闸率明显减小,220 k V双回路的绕击跳闸率变化不大;发生绕击的最大雷电流幅值随着侧面距离的增大而增大,在某一侧面距离下,只有一定范围内的雷电流幅值能够绕击导线。对线路绕击耐雷性能的改进提出一些建议,为同塔四回线路的设计和架设提供参考。     

±500kV直流输电线路耐雷性能研究

直流架空输电线路的耐雷特性不同于交流系统,特高压直流输电线路杆塔高、跨度大,且工作电压幅值、极性不变,使得雷击直流高压输电线路的概率增大,有必要对直流架空输电线路耐雷性能进行研究。针对近年来葛南±500 kV直流输电线路多发的雷击故障,以葛南±500 kV直流单、双回架空输电线路为工程背景,采用ATP-EMTP和电气几何模型法分别对线路的反击和绕击耐雷性能进行了仿真计算研究,并与交流输电线路耐雷性能进行了分析比较。研究表明:±500 kV直流输电线路的雷电绕击跳闸率远高于反击跳闸率;工作电压对雷电先导发展、建弧率以及导线绕击距的影响比交流更大,使得直流输电线路正极性导线的雷击跳闸率高于负极性。     

特高压直流同塔混压输电线路反击耐雷性能计算方法研究

绝缘子串的绝缘闪络判据是线路耐雷水平计算中的关键因素,本文基于EMTPATP软件,提出了模拟绝缘子闪络过程的先导发展反击闪络模型,通过算例进行了分析验证,研究了3种闪络模型对特高压直流同塔混压输电线路反击耐雷水平的影响,比较了3种方法的特点。在以相交法作为绝缘闪络判据时,选取两种典型的800 k V伏秒特性曲线进行耐雷水平计算,计算结果一致。通过对线路架设参数变化进行了仿真分析,并提出了相应的防雷建议。研究结果表明:500 k V线路是特高压直流同塔混压双回线路的反击薄弱所在,需进行重点防护;与相交法相比,特高压直流同塔混压线路反击耐雷水平研究推荐采用先导发展法模拟绝缘子闪络。     

220kV复合绝缘材料横担防雷性能研究

运用电磁暂态软件ATP-EMTP建立220kV复合材料横担输电线路模型,分析对比了复合横担输电杆塔和酒杯塔A、B、C三相临界反击闪络雷电流的大小,并分析了不同冲击接地电阻、不同工频相角下复合材料横担塔反击、绕击耐雷水平以及最大绕击电流,验证复合材料输电杆塔耐雷性能优于常规酒杯塔,为复合横担的结构设计与优化提供参考。     

500kV双回路直线转角塔输电线路的防雷保护分析

针对江苏省的典型500kV双回直线转角塔输电线路,杆塔型号为SZJ1、SZJ2和SZJ16,采用电气几何模型,分析杆塔呼高和绝缘子串偏角对直线转角塔输电线路绕击耐雷性能影响。计算结果表明,随着杆塔的呼高增加,直线转角塔输电线路的绕击跳闸率逐渐增大;随着绝缘子串偏角的增加,SZJ1和SZJ16直线转角塔输电线路的绕击跳闸率逐渐增大,而SZJ2直线转角塔输电线路的绕击跳闸率先降低后增加,在40°左右达到最小值;SZJ1和SZJ16直线转角塔输电线路的绕击跳闸风险降低,SZJ2直线转角塔输电线路的绕击跳闸风险较高。选取江苏省500kV兴斗5294线的56号杆塔(SZJ2型)处输电线路进行仿真计算,结果表明56号杆塔的内侧中相导线最易遭受雷电绕击,绕击跳闸率最高,与实际运行经验比较符合。通过分析减小保护角对SZJ2直线转角塔线路绕击耐雷性能的影响,给出不同高度直线转角塔线路所需采用的保护角推荐值。     

±400kV柴拉直流线路雷害风险评估及治理策略研究

基于线路自身参数、海量雷电监测数据及高精度地形地貌参数,综合改进后的电气几何模型及ATP/EMTP方法,完成±400kV直流输电线路绕、反击跳闸率计算,结合跳闸率指标实现线路雷害风险评估。利用线路坐标、合理划分网格,获取各基杆塔实际地闪密度值;以杆塔为单位挖掘度地形地貌信息,计算获得针对导线侧的地面倾角值;利用改进后的电气几何模型方法,基于线路自身参数搭建ATP/EMTP仿真模型,计算线路最小绕击耐雷水平及反击耐雷水平;结合雷电流入射角及导线侧地面倾角值,获得极I、极II最大绕击耐雷水平;以杆塔实际地闪密度值及绕、反击耐雷水平为基础,计算青海±400kV柴拉直流输电线路杆塔绕击(极I、极II)、反击雷击跳闸率,并结合实际跳闸率指标,实现线路逐基杆塔的雷害风险评估,并根据线路特性提出针对性的治理策略,实现柴拉直流防雷有效治理。     

耦合地线架设方式对220kV同塔双回输电线路反击防雷效果的研究

架设耦合地线是一种有效降低线路反击跳闸率的防雷措施。本文选取了典型的220 kV同塔双回线路杆塔结构,利用ATP软件建立了输电线路建立了输电线路Jmarti模型和绝缘子先导闪络判据模块,研究不同杆塔接地电阻下耦合地线的不同配置方案时同塔双回输电线路单回及双回闪络耐雷水平,为同塔双回输电线路的前期设计和后期运维改造提供参考和依据。     

不同电压等级同塔多回线雷电反击性能研究

利用电磁暂态仿真软件EMTP-ATP对110kV、220kV、500kV同塔并架多回线路进行仿真,考虑到结合同塔双回线路的特点,建立杆塔的多波阻抗模型,输电线路的JMarti模型。仿真计算中计入了雷击时瞬时的工作电压、导线上的感应电压、避雷线对导线的耦合电压等因素。对不同电压等级的同塔并架双回线路的反击闪络情况进行分析。研究了雷电流幅值、线路运行电压、导线的排列相序对闪络情况的影响。     

基于改进EGM的±800 kV输电雷电屏蔽性能优化配置研究

特高压直流输电线路沿途地形复杂、雷电活动差异大,雷电绕击已成为其安全运行的首要威胁。建立了一种综合考虑导线工作电压、风速、杆塔高度、地面倾斜角、地线保护角等因素的改进电气几何模型,开展了杆塔地面倾斜角与输电线路雷电屏蔽影响因素间优化配置关系的研究,仿真计算了±800 k V直流输电线路雷电屏蔽失效率及绕击闪络率。计算结果表明:不同地面倾斜角下导线电压极性、杆塔高度、风速、避雷线保护角对线路雷电屏蔽性能的影响存在差异,对于保护角,倾斜角不大于15°、保护角不大于10°或者倾斜角范围在15°～30°、保护角不大于-5°时,可满足地闪密度为6. 85次/km~2·a时±800 kV直流输电线路绕击闪络率不超过0. 197次/100 km·a的要求。     

基于先导发展模型的±800kV直流输电 线路的雷电屏蔽性能评估

基于先导发展模型,分析了±800 kV输电线路直线塔的雷电屏蔽性能,并研究了工作电压、杆塔高度、地形地貌和线路保护角的影响规律,结果表明,正极性工作电压使得最大绕击电流和绕击率增加,而负极性工作电压使得最大绕击电流和绕击率有所降低,但整体而言,考虑工作电压的线路绕击率高于不考虑工作电压的情况,前者约为后者的两倍;随着线路杆塔高度和保护角的增加,直流线路的雷电绕击跳闸率逐渐增大;大地平面朝着线路侧倾斜,会增强地面的屏蔽效应,使得雷电绕击线路的概率降低。考虑直流输电线路的实际参数,评估了四川省±800 kV锦-苏直流输电线路、±800 kV宾-金直流输电线路和±800 kV复-奉直流输电线路的雷电屏蔽性能,发现了直流输电线路的雷电屏蔽性能的极性效应,并获得了3条直流输电线路的高风险杆塔分布,为线路的防雷改造提供了指导。     

影响同塔四回线路雷电反击闪络性能的因素分析

对影响西安南输电线路工程中同塔四回线路(双回750 k V线路和双回330 k V线路同塔架设)反击耐雷性能的因素进行分析。利用电磁暂态计算程序EMTP建立了不同塔形杆塔以及系统其它部分的反击计算模型,研究了不同塔形、不同导线排列方式、不同接地电阻、不同悬挂绝缘子绝缘强度等各种因素对输电线路耐雷性能的影响。     

考虑工作电压的66 kV同塔双回线路雷击闪络因素研究

同塔双回输电线路多相故障会严重威胁电网的安全稳定运行,雷击杆塔具有随机性,不同雷击时刻工作电压的变化对线路耐雷性能有很大影响。选择66 kV某线路作为研究对象,结合该线路的具体参数,利用电力系统电磁暂态计算程序(ATP-EMTP)进行仿真计算。分析杆塔高度、接地电阻、工作电压中相角和导线相序排列方式等因素对雷击杆塔时闪络雷电流大小以及闪络相的影响,其中同相序排列耐雷性能最差应尽量避免。综合比较出耐雷性能最优的情况,为工程实际中66 kV线路差异化防雷提供理论依据。     

交流1000kV同塔双回输电线路反击耐雷性能分析

架设同塔双回输电线路可有效解决线路走廊紧张的问题,而雷击是危及线路安全运行的主要原因。基于ATP-EMTP对1000 kV同塔双回输电线路反击耐雷性能进行仿真计算和分析时,考虑更接近现场实际的多波阻抗杆塔模型,利用在频域中用有理函数近似处理和的J.Marti线路模型,同时用非线性电感模型替代单值电感进行先导闪络模型的仿真研究,考虑了前驱电流的同时避开了参数的预计算,提高了计算精度,利用统计法计算分析了冲击接地电阻、杆塔高度和工频电压因素对反击耐雷水平和跳闸率的影响。研究结果表明:随着接地阻抗的减小,杆塔高度的降低,线路反击耐雷水平提高,反击跳闸率降低;同时工频电压对线路耐雷水平有很大的影响,应予以考虑。     

500kV交流线路避雷器不同配置方案对同塔双回线路防雷性能的影响

为了研究500kV交流线路避雷器在同塔双回输电线路上不同配置方案下的防雷效果,选择500kV交流输电线路典型双回线路杆塔,对配置2支、3支和4支线路避雷器的不同安装方案下的雷击跳闸率及单相单回、双相单回和双回闪络耐雷水平进行仿真计算,结果表明,在配置2支、3支、4支线路避雷器后,不同的安装方案,雷击闪络耐雷水平均有所提高,但雷击跳闸率有持平和降低,因此需要根据仿真结果,优化配置方案,为同塔双回线路后期防雷改造提供参考和依据。     

±800kV直流线路避雷器关键技术参数设计及防雷效果分析

为提高特高压直流输电线路的防雷保护水平,借鉴了±500 k V直流线路避雷器的设计经验,并结合实际线路运行情况,设计计算了±800 k V直流线路避雷器关键技术参数。最后,通过仿真计算分析,从理论上考察了所设计的线路避雷器对特高压输电线路的防护效果及吸收能量情况。依据研究结果,提出了特高压直流线路避雷器额定电压为为960 k V,避雷器雷电冲击50%电压取值2 900 k V,标称放电电流为30 k A,外串间隙距离最大为2.0 m。仿真结果表明,所设计的避雷器能够显著提高杆塔反击和绕击耐雷水平,可靠保护该基杆塔,雷击极端情况下其通流容量为3.645 MJ,避雷器通过最大雷电流为72.3 k A。     

雷击交流侧同塔双回线路时换流站过电压特性

超高压电网多采用同塔双回或多回线路,由于杆塔较高,遭受雷击时可能造成多回线路闪络。依托某换流站500 kV交流侧系统,利用EMTP/ATP建立电站雷电侵入波过电压计算模型,研究换流站交流侧同塔双回线路遭受雷击时站内设备上过电压特性以及与单回线路的区别。结果表明:雷击同塔双回线路杆塔时,在两回线路均闪络的情况下,换流站设备上反击侵入波过电压在双线运行方式下幅值远高于单线运行方式,且过电压最大值一般是在雷击进线段第二基杆塔TW_2时出现,反击过电压特性与雷击单回线路差异较大;而同塔双回线路绕击侵入波过电压规律与单回线路类似,单线运行方式下设备过电压高于双线运行方式,且过电压最大值一般出现在雷电绕击距离换流站最近的TW_1附近线路。     

不平衡绝缘配置防治同塔四回输电线路雷击同时跳闸效果仿真研究

同塔多回线路遭受雷击容易出现多回线路同时跳闸事件,对电力系统安全运行造成极大威胁,研究如何防治同塔线路雷击同跳措施具有重要意义。本文采用EMTP-ATP软件,针对典型220 kV同塔四回线路、220/110 kV同塔混压四回线路和500/220 kV同塔混压四回线路,采用增加绝缘子片数、安装线路避雷器、安装并联间隙这三种典型不平衡绝缘配置方案和降低杆塔接地电阻措施,对上述四种措施防治雷击同时跳闸效果进行仿真分析。研究表明:不平衡绝缘配置方式和降低杆塔接地电阻措施,可有效提高同塔四回线路反击耐雷水平,降低雷电反击跳闸和雷击同跳故障比例,对于我国多雷区、强雷区同塔多回线路防雷保护具有重要参考价值和指导意义。