±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。     

基于改进电气几何模型的某500kV山区输电线路差异化防雷改造

雷电是造成高压输电线路故障的重要原因,为确保输电线路的安全可靠运行,准确评估线路耐雷性能具有实际意义。从绕击计算模型等方面出发,综合考虑地面倾角、雷电入射角等影响,采用了改进的电气几何模型来进行防雷评估计算。并对500 kV山区输电线路进行差异化防雷改造,首先统计该输电线路的雷电、地形地貌、杆塔等参数,基于改进的电气几何模型逐基杆塔计算绕击跳闸率,评估雷害风险等级及耐雷性能,根据评估结果有针对性的选择防雷措施进行防雷改造,为保证供电的安全可靠,提高防雷改造的经济性奠定了基础。     

±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。     

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。     

基于蒙特卡罗算法的输电线路绕击跳闸率研究

依据蒙特卡罗法的随机性过程与统计学思想,随机生成雷电流幅值大小与雷电先导位置,结合改进后的电气几何模型,对绕击结果进行判断,随后对雷电绕击线路所引起跳闸的比率进行计算。依据我国实际情况,以110 kV、220 kV、500 kV三种不同电压下的典型输电线路参数作为依据进行数据计算,分析了复杂地形各个要素以及杆塔本身保护角对于雷击跳闸率的影响。结果表明,该计算方法误差低,效率高、并具有较强的分析判断能力,可以为实际电力工程提供帮助。     

云南高海拔地区雷电活动分布规律的研究

为获取云南省的雷电活动规律,结合雷电定位系统2005年—2008年的雷电监测数据,对整个云南省的落雷次数、雷暴日、落雷密度等雷电参数进行统计分析,并对雷电流幅值分布进行拟合。结果表明,采用IEEE推荐的表达式比雷电定位系统测量的雷电流幅值累积概率曲线和概率密度曲线拟合效果比采用我国现行规程中推荐公式要好,规程推荐的雷电流幅值累积概率在大于29 kA时比实际值大,而规程推荐的典型杆塔反击耐雷水平大于41 kA,这使得反击耐雷水平的设计趋于保守。根据电气几何模型的基本原理,对输电线路的绕击跳闸率进行计算,结果表明实际雷电流幅值概率密度计算得到的绕击跳闸率将比规程推荐公式计算值大,当最大绕击雷电流达到80kA时,所有电压等级的绕击跳闸率将是规程计算绕击跳闸率的4倍以上,这与目前高压输电线路雷击跳闸率比设计值偏高的事实基本相符。     

架空配电线路雷击闪络率改进算法

配电线路雷击闪络率作为线路跳闸、断线等故障的前提,能够对线路可能引起的跳闸、线路断线等故障风险做初步评判,可有效表征配电线路耐雷性能。目前,对于配电线路受雷宽度的计算套用输电线路的计算方法,不符合配电线路实际情况。笔者依据静电场理论分析定义了线路等效闪络宽度,该值综合考虑了雷电流幅值、线路高度和线路耐雷水平等参数的影响,相较于输电线路等效引雷宽度的算法更加全面、准确;提出了基于配电线路电气几何模型的线路闪络率改进算法,并计算了典型10 kV配电线路的雷击跳闸率,通过与实际统计值进行比较,验证了该方法的准确性。     

输电线路绕击耐雷性能计算方法综述

着重介绍了输电线路防雷中绕击耐雷性能的5种计算方法:规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、基于先导发展法的线路雷击模型法和基于分形理论的雷电通道模型法。分析了各种方法的基本原理、适用条件和优缺点,提出基于先导发展法的线路雷击模型中雷击随机性的分析,以及基于分形理论的雷电通道模型法中分形系数的确定是目前研究的两大难点,也是今后研究和发展的重要方向。     

基于监测雷电流的输电线路雷击实时风险评估

针对传统雷击风险评估没有反映雷电对输电线路时变影响的特点,提出了基于监测雷电流的输电线路雷击实时风险评估新方法。该方法首先通过规程法计算反击耐雷水平,并对历史雷电定位数据进行筛选统计,拟合出极端雷电流的GEV概率分布,采集实时监测的雷电流数据,建立了基于GEV分布的反击闪络时变概率计算模型。联合改进电气几何模型和风险等级划分方法,实现了从杆塔到线路的雷击实时风险评估。最后,将该模型应用于惠州电网线路,通过实际案例验证了该评估模型的有效性和可行性。     

考虑全雷击过程架空配电线路防雷性能计算分析

架空配电线路分布广泛且线路绝缘水平低,易发生直击雷和感应雷闪络故障,为了考虑配电线路受直击雷和感应雷过电压的综合影响,建立了配电线路耐雷性能计算模型。首先基于ATP-EMTP建立线路直击雷和感应雷过电压模型对线路耐雷水平进行仿真计算,然后通过电气几何模型并结合线路感应雷耐雷水平关于雷击点至线路距离的拟合关系式,对线路直击雷和感应雷闪络区域进行划分,进而计算得到线路直击雷和感应雷跳闸率,最后,计算分析了杆塔高度和大地电导率对配电线路耐雷水平以及雷击跳闸率的影响规律。计算结果表明,杆塔高度与大地电导率均会不同程度的影响直击雷和感应雷跳闸率,进而影响总跳闸率,降低杆塔高度和增大大地电导率可降低配电线路雷击跳闸率以提高配电线路耐雷性能。     

计及雷击随机性的输电线路最优相序排列方式探究

对于220 k V同塔双回输电线路来说,此电压等级输电线路的工作电压对线路耐雷性能的影响不容忽视。同时,雷电作为一种随机性的自然现象,雷击输电线路的随机性对输电线路耐雷性能的影响也同样重要。使用PSCAD/EMTDC电磁暂态软件建立典型220 k V同塔双回输电线路仿真模型,将雷击时刻的随机性考虑在内,分析了不同相序排列方式下一个工作电压周期内的反击耐雷性能,从而综合比较得出220 k V同塔双回输电线路在采用ABC/BCA和ABC/CBA两种相序排列方式下,其反击耐雷性能最优。     

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。     

直流输电线路防雷侧针防护效果研究

随着电力系统电压等级的不断提高,雷电绕击成为高压及以上输电线路雷击跳闸故障的主要因素,且山区高压输电线路绕击更为严重。防雷电绕击侧针是对高压及以上电压等级输电线路绕击雷防护的改进措施。以某500 kV直流输电线路为例,分析并比较了一基G1型杆塔附近15~30 m范围内安装防绕击侧针前后,线路绕击率及绕击跳闸率的变化情况。基于电气几何模型计算了防绕击侧针对最大绕击雷电流幅值的影响。通过定量分析发现,防绕击侧针安装以后明显降低了高压线路绕击率及跳闸率,且在降低高压输电线路的绕击雷电流幅值同时,起到将绕击雷转变为高压系统可以承受的反击雷的目的。可见安装防绕击侧针作为已投运的高压及以上电压等级输电线路的防雷改造措施,具有较好的实用性。     

基于雷电流频谱特性研究提高线路耐雷性能的方法

输电线路防雷机理和措施一直以来是国内外研究的热点,在输电线路防雷保护基础研究中,雷电流参数具有重要研究意义。针对雷电流基础参数结合雷电流频谱特性,从滤波角度探索研究提高输电线路耐雷性能的新方法。首先,基于各种雷电流模型简要分析雷电流频谱特性。其次,采用3阶巴沃特斯低通滤波器对雷电流进行滤波分析,仿真结果表明,滤波后雷电流波形发生明显变化,波头变平缓即陡度下降但幅值变化较小。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立了某110kV、220kV和500kV输电线路耐雷性能仿真模型,仿真分析了雷电流滤波前后对各电压等级输电线路反击耐雷水平的影响。仿真结果表明,雷电流滤波后各电压等级输电线路绝缘子串两端电压波形变得较平缓、光滑,其反击耐雷水平得到了大幅提高。因此,可结合雷电特点及滤波器的可实现性方面设计基于滤波器概念的新型防雷装置。     

三明市10kV配电线路防雷分析与改进

三明市雷电活动强烈,配电线路绝缘水平低,雷击引起的跳闸事故在配网故障中占据很大比例。需要评估线路防护状况,有针对性地开展雷电防护。根据三明市2007-2014年间雷电定位资料,分析三明市雷电活动规律,拟合出雷电流幅值概率分布函数,计算出三明市平均地闪密度。应用电气几何模型及区间统计法计算10 k V配电线路直击雷跳闸率与雷电感应跳闸率。最后讨论加强绝缘及安装避雷器的防护效果。结果表明:理论计算得到的三明市10 k V配电线路跳闸率较符合线路实际跳闸数据。加强绝缘能够有效降低跳闸率。安装避雷器可明显降低线路雷电感应闪络概率,也能降低直击雷闪络概率,但需要安装较多的避雷器。     

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。     

10kV架空裸导线配电线路雷击影响因素分析

从10 kV配电线路的直击雷和感应雷击跳闸机理出发,首先分析雷电地闪密度、雷电流幅值概率分布对线路跳闸的影响。其次,分析线路处于山顶、山腰、山底三种不同地形地貌情况时的10 kV架空配电线路直击雷和感应雷受雷宽度。再次,根据规程法分析10 kV架空配电线路附近存在输电线路时,输电线路与配电线的水平距离大小对其直击雷受雷宽度的影响。最后,根据电气几何模型和雷电先导模型,分析存在高耸建筑时10 kV配电线路周围的电场变化情况,为对10 kV配电线路的雷击风险评估提供依据。     

一种计及雷电入射角的改进电气几何模型

以暴露距离作为计算手段的电气几何模型存在雷电入射方向固定以及难以适用于输电线路小保护角等缺点。为此,改进雷电入射方式,将雷电入射方向扩大至[-p/2,p/2],并推导出不同雷电入射角下的暴露距离计算方法。以输电线路小保护角为例,传统方法与改进方法计算得到的绕击跳闸率分别为0.021 7、0.088 1次/(100 km·a),对造成差异的原因从雷电入射概率和暴露距离两方面进行分析。分析表明,改进方法雷电入射概率为57.33%,小于传统模型;但其暴露距离在5.0 m左右波动,大于传统模型的1.35 m。此外,计算了两类模型在不同保护角下的绕击跳闸率,并根据计算结果对改进方法的有效性进行了验证。改进后的电气几何模型可克服传统方法不适用于小保护角或负保护角的缺点。     

基于正态分布雷电参数的220kV线路雷击跳闸模拟

假定雷电参数的统计变化服从自然对数正态分布,随机抽样雷电流幅值和波头时间、导线工频瞬时电压,用蒙特卡罗法计算线路雷击跳闸率。模拟结果显示考虑工频电压叠加对绕击闪络次数影响不大,对反击闪络次数有一定影响,但在220 kV线路防雷计算可以忽略,与广西电网某220 kV输电线路雷击跳闸率统计值对比吻合。规程法计算雷击跳闸率偏向于保守,基于正态分布雷电参数模型能合理解释小幅值大陡度雷电流引起的绝缘闪络,大幅值小陡度和小幅值大陡度雷电流引发雷击闪络的频率接近。     

计及雷电入射角输电线路绕击跳闸率的计算

电气几何模型能够有效的计算出输电线路的暴露宽度进而求出绕击跳闸率。利用改进电气几何模型将雷击的方向扩至[-π/2,ψmax],通过求出暴露弧、屏蔽弧不同雷电入射角下在地面上的投影,根据先导入射角的概率分布得出绕击跳闸率。该方法表明传统模型中仅仅将雷电流看为垂直向下算得的误差很大,无法反应线路真实情况。最后,通过计算分析220 kV单回输电线路和同塔双回输电线路,并将其与实际情况对比分析,进而验证了此方法的准确性,在实际应用中具有借鉴意义。