考虑雷击过电压分布特性的特高压直流线路避雷器装设策略研究

避雷器是输电线路防雷保护的有效手段之一,特高压直流线路避雷器由于本体长度、荷载、安装难度等原因,一般采用杆塔立柱式及拉V式装设方案,为保障避雷器过电压保护可靠性,有必要对这两种方案下避雷器与绝缘子的绝缘配合关系进行研究。文中根据行波在导体上传播时的波过程,将直流特高压杆塔等效成多波阻抗模型,利用ATP-EMTP搭建雷击过电压仿真电路,分析了杆塔雷击过电压的分布特性。针对避雷器装设方案的保护性能,提出了一个保护裕度系数概念,经研究计算发现,这两种方案的避雷器保护裕度在相同线路绝缘水平和相同避雷器50%冲击放电电压情况下,采用杆塔立柱式避雷器装设方案的保护裕度最高,是特高压直流线路避雷器两种装设方案中的最优装设方案。     

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。     

±1100 kV特高压直流线路无间隙线路避雷器雷电防护适用性研究

为抑制操作过电压，昌吉-古泉±1 100 kV特高压直流输电线路在线路中部安装多对无间隙避雷器，但针对无间隙避雷器兼顾雷电防护适用性的研究较少。本研究基于EMTP-ATP建立了雷电过电压瞬态传播模型，计算了特高压直流线路的雷击闪络率，分析了避雷器对雷电过电压的抑制效果和保护范围。结果显示无间隙避雷器对雷电过电压幅值、波形存在抑制作用，安装避雷器后，线路绕、反击耐雷水平增加。未加装避雷器的邻近杆塔依旧可发生雷击闪络，避雷器只可保护加装级杆塔。本研究基于计算结果提出了无间隙线路避雷器的优化配置原则，建议在满足操作过电压抑制要求的前提下，适当调整避雷器至地面倾角大于15°的中、高雷区、接地电阻较大的杆塔上。     

110 kV架空输电线路避雷器优化布置方式仿真分析

为了探究如何优化配置线路避雷器数量,达到防雷保护效果又不失技术经济性问题,以110 kV架空输电线路为研究对象,采用电磁暂态仿真计算软件ATP/EMTP,分别搭建输电线路雷电反击和绕击仿真模型,计算出几种不同避雷器安装方式下的线路耐雷水平。分析表明:相对于线路不安装避雷器,每基杆塔安装避雷器线路的耐雷水平提高了73%~83%,每隔两基杆塔安装避雷器线路的耐雷水平提高了31%~36%。     

110kV线路避雷器在输电线路防雷中的应用研究

对于雷电活动强烈、地形复杂、土壤电阻率高的山区线路 ,采取各种传统综合防雷措施有时难以奏效。由于近些年 1 1 0 k V及以上电压等级的复合外套金属氧化物避雷器 (简称线路避雷器 )的研制成功 ,为解决线路的防雷提供了一种新的手段。从分流的角度 ,通过对雷击杆塔时 1 1 0 k V线路避雷器的仿真实验 ,在理论上分析了线路避雷器在输电线路防雷中的作用效果及其影响因素 ,指出了线路避雷器在实际运用中应该考虑的一些问题     

35kV线路耐雷水平影响因素仿真研究

开展输电线路耐雷水平影响因素的研究是科学的输电线路防雷设计的基础。由于我国规程规定,35 k V的配电网是不需要全线架设避雷线的,这对农网35 k V配网的线路防雷工作带来了非常大的困难。选择雷击事故较为严重的35 k V某线作为研究对象,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。利用所建立的仿真模型,针对接地电阻、绝缘子片数、有无避雷线、杆塔呼称高度、线路档距等因素进行了仿真,分析了其对35 k V输电线路耐雷水平的影响。同时,分析研究了加装线路型避雷器以及避雷器多种不同布置方式下,对输电线路绕击和反击线路耐雷水平的影响,为工程实际中35 k V线路的综合性防雷提供理论依据。     

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。     

避雷器配置方式对220kV同塔多回输电线路防雷效果研究

为了研究不同避雷器配置方案的防雷效果,有选择地加装线路避雷器来减少雷电引起的绝缘闪络。本文利用ATP软件建立了先导闪络判据模块,选取了典型的220k V同塔双回和220/110 k V同塔混架四回杆塔结构,研究不同避雷器配置方案下的线路单回及多回闪络耐雷水平,为同塔多回输电线路的前期设计和后期运维改造提供参考和依据。     

特高压输电线路重冰区荷载及荷载组合研究

分析研究了±800 k V线路输电杆塔的荷载作用特点,总结了特高压输电铁塔的荷载计算方法和荷载组合。在保证输电线路工程安全运行的前提下,经济合理的解决了重冰线路设计难题。     

雷电绕击下线路避雷器的仿真计算研究

避雷器作为一种有效的防雷设备常被用于雷害严重地区的输电线路中。利用电磁暂态仿真计算软件(EMTP-ATP)建立典型110kV输电线路雷电绕击导线模型,仿真分析了安装三相避雷器情况下杆塔和避雷器的分流电流以及影响其分流作用的几个因素的影响;仿真了不同避雷器配置方式对线路绕击耐雷水平的影响。仿真结果表明冲击接地电阻大小对避雷器的分流作用影响较大;安装单相避雷器只能保护该相,不能保护未安装相;安装两相避雷器相对于单相的情况对耐雷水平提高并不显著,并且在两边相安装的情况下效果最佳。     

±1100kV直流输电线路基础选型设计

针对特高压输电线路工程"点多线长、地质复杂多变"的特点,介绍了我国输电线路杆塔基础工程的选型原则,并结合某±1 100 k V特高压直流工程的实际情况,介绍了硬塑粘性土与岩石地基两种地质条件的铁塔基础选型设计方法,为今后各种地质条件的基础设计积累了经验。     

±500kV线路避雷器用在直流线路防雷中的运行分析

安装直流线路避雷器是提高直流输电线路耐雷水平、降低其闪络率的重要措施。以国网电力科学研究院研发的挂网在±500 k V宜华直流线路用复合外套带串联间隙金属氧化物避雷器为研究对象,简要探讨了该类型避雷器的主要性能,并从避雷器挂网运行后的安全风险、电晕情况、避雷器伞裙及金具锈蚀等方面进行了可靠性分析,同时重点对比研究了挂网前后该结构完整±500 k V直流线路的跳闸情况。结果分析显示:该类型避雷器在挂网运行中未发生频繁跳动情况;未发现放电电极和线路金具有明显电晕噪声;未发现避雷器对线路电场分布产生不良影响;避雷器外绝缘和电气连接部分结构完整;多雷雨季所安装避雷器的直流线路未发生雷击跳闸事故,与以往同期相比,雷击跳闸次数降为零。由此表明:该类型避雷器具有良好的电气特性和机械特性,且防雷效果显著,由此可为大规模推广应用该类型避雷器、提高直流线路的耐雷水平提供运行经验支持。     

风电场中直击雷的防护和研究

风力发电场中输电线路是防雷保护的重要部分,当直击雷击在输电线路上时,不仅会对线路本身带来破坏,其产生的侵入波过电压将顺着线路传递至风电机组,可能会引起变压器的损坏,从而导致风电机组的停运。以某风力发电场雷击事故为例,将通过电磁暂态软件程序ATP/EMTP建立雷电直击输电线路的模型(雷电流模型、杆塔模型、输电线路电缆模型、避雷器模型、绝缘子串模型和变压器模型),通过仿真计算出升压变压器上的暂态过电压和流过电缆的最大雷电流,并仿真了在安装线路避雷器和降低接地电阻时,雷击点处的雷电过电压和过电流值。最后通过综合对比提出了在1号、2号杆塔安装避雷器和降低杆塔接地网电阻值的两种保护措施来对风电场场内输电线路进行有效防雷。     

线路型避雷器在110kV玄石线的应用研究

以泸州110 kV玄石线为例,介绍了如何最大限度提高输电线路耐雷水平的方法:一分析线路的杆塔参数和地势,找出需要进行重点防护的地区;二通过理论分析和电磁暂态仿真,比较不同避雷器安装方式的防雷效果。分析了冲击接地电阻对耐雷水平的影响以及线路避雷器吸收的雷电放电能量,确定了线路型避雷器的参数要求。对玄石线110kV输电线路耐雷水平进行仿真计算,易击杆塔的耐雷水平可从76kA提高到410kA。因此,在特定区段合理安装线路型避雷器,大大提高了输电线路的耐雷水平。     

山西某35kV线路进线段防雷隐患及误区分析

针对山西某110 k V变电站主变压器被雷电打坏的事故,分析出事故原因主要是35 k V线路进线段保护不完善,雷电波侵入所致。在分析了35 k V线路进线段杆塔接地电阻高、串联间隙金属氧化物避雷器不动作等防雷隐患以及杆塔塔顶安装避雷针保护误区的基础上,提出了对杆塔的接地装置进行改造,使用无间隙线路型金属氧化物避雷器保护,更换"零值"和"低值"绝缘子以及拆除杆塔塔顶避雷针这些进线段完善措施。通过上述改造之后,消除了该线路进线段的防雷隐患及误区,提高了供电可靠性。     

输电线路防雷措施的仿真与分析

使用ATP-EMTP电磁暂态分析软件选取了矿区常用的110 kV级的输电线路作为仿真研究对象,根据实际参数模拟了雷电流、输电线路、杆塔、绝缘子串和避雷器,建立了雷击输电线路的仿真模型。本文主要针对110 kV输电线路在遭受雷击时,加装与不加装避雷器情况的比较和接地电阻的变化对雷击过程的影响进行仿真分析。得出:输电线路加装避雷器和降低杆塔的接地电阻可以有效保护输电线路的安全,保证煤矿电网的安全稳定运行。     

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。     

基于ATP-EMTP的配电线路避雷器防雷效果及保护范围仿真分析

由于10～35 kV配电线路的绝缘水平普遍较低,因此在我国配电线路雷电保护设计中经常采用氧化锌避雷器进行雷电防护。通过建立模型开展数值仿真计算,进行10 kV配电线路安装线路避雷器的雷电防护效果研究,分析不同避雷器类型、不同杆塔冲击接地电阻以及雷击位置等对避雷器防护效果的影响并并分析其保护范围。结果表明,加强线路绝缘、增加配电线路中的避雷器数量可显著提高整条配电线路的耐雷水平,是提高配电线路防雷效果的两个重要措施;雷击位置对线路耐雷水平的影响则与避雷器雷电保护范围密切相关,当雷击位置距离线路避雷器较远时,线路耐雷水平的下降较为明显;具有避雷器的配电线路,由于避雷器存在一定的保护距离,因此单纯依靠安装线路避雷器来提高耐雷水平则需要每隔6～8基杆塔安装一组避雷器。     

±800kV特高压直流输电线路带电更换V型绝缘子串进出电场方式研究

±800 k V特高压直流输电线路一旦投入运行,则很难停电检修。为保证±800 k V特高压直流输电线路带电更换V型绝缘子串作业人员的安全,基于特高压直流输电线路及相应工具的实际参数,分别建立了采用软梯法和吊篮法进出电场的带电作业仿真模型。在不同的等电位作业人员与导线距离下,利用有限元法计算了不同进出电场方式的作业人员体表场强,从不同路径上作业人员体表场强大小这一角度,通过分析对比确定了基于吊篮法的进出电场方式;同时利用有限元法计算了等电位位置处作业人员体表场强,提出了带电作业人员的安全防护措施。现场应用表明:通过采用提出的进出电场方式圆满完成了带电更换特高压直流输电线路V型绝缘子串作业,可为后续特高压带电作业进出电场方式的选取提供参考。     

污秽绝缘子串对超高压输电线路绕击耐雷性能影响分析

超高压输电线路雷电绕击危害严重,且绝缘子串长期工作于室外暴露环境导致绝缘水平下降,因此必须详细研究绝缘子串污秽情况下线路绕击耐雷水平。本文利用EMTP软件搭建500 k V输电线路模型,考虑绝缘子串污秽对线路闪络的影响,分析接地电阻、绝缘子片数量、安装避雷器对线路绕击耐雷水平的影响。分析结果表明:污秽绝缘子串的冲击放电电压低于正常情况,导致线路绕击耐雷水平下降,绝缘子串污染程度越重,耐雷水平下降越明显。线路绕击耐雷水平随着杆塔接地电阻的增加而增大,但是增大幅度不是十分明显;增加绝缘子片数量能够提高线路绕击耐雷水平,但是绝缘子串污秽的存在削弱了其保护效果;即使绝缘子串污秽情况较严重,安装避雷器后也能够显著提升线路绕击耐雷性能。需要尽可能保持绝缘子串的清洁以有效确保线路雷电防护效果。