超、特高压线路雷击杆塔感应过电压仿真技术研究

介绍了一种针对超、特高压输电线路雷击杆塔感应过电压的数字仿真技术,对雷击杆塔感应过电压的机理以及仿真程序的设计原理进行了阐述,给出了程序的设计流程.通过仿真示例证明了此方法比传统的规程计算法有更好的适应性.分别将人工引雷实验的实测数据和经验方程的计算数据与软件的仿真结果进行了对比验证,证明了该软件仿真结果的正确性及其工程应用价值.     

雷击变电站地网感应过电压的分析与探讨

变电站的电磁环境主要包括正常运行时的电磁场和暂态空间电磁场以及短路、雷电流和开关操作时产生的电磁暂态对二次系统的干扰,而二次系统的运行可靠性对变电所的运行起决定性作用。文章研究了雷击变电站后,雷电流通过避雷针引下线进入地网,在地网接地体上引起电位不均匀的现象,通过建立地网的集中参数模型,用ATP-EMTP计算出雷电压在地网中的分布。     

雷击变电站地网对电缆感应过电压的理论计算

主要研究雷击电流通过地网对二次电缆产生的干扰。根据电缆的几何参数,计算电缆的阻抗参数,形成阻抗参数矩阵,建立分布参数模型和波动方程,通过相模变换将其解耦,然后转化成电气上彼此独立的一维波动方程,用基于Bergeron的特征线法ATP-EMTP进行暂态计算。     

雷击塔顶线路感应过电压的计算与分析

利用抵消场法计算雷击杆塔顶部时对线路造成的感应过电压,给出了线路感应过电压完整的波形。指出上升先导是制约感应过电压变大的重要因素。通过波形比较指出雷击杆塔时注入分量与感应分量峰值并非同时到达,感应分量峰值滞后于雷电流波头时间约0.8μs,感应分量占总过电压的比重随雷电流波头时间增加而逐渐变大,计算雷击塔顶反击过电压不宜将感应分量和注入分量两者简单叠加。通过计算得出雷电流的波头时间、主放电速度不是影响感应过电压最大值的敏感性因素。     

架空输电线路雷击感应过电压耦合机理及计算方法分析

目前国内雷击杆塔时的电感模型计算方法与国外通用的波阻抗计算方法有很大不同，计算结果出入较大。文章探讨了雷击架空线路附近地面(感应雷)与雷击杆塔时架空线上产生的感应过电压的异同点，认为二者，一个主要是电磁场的耦合，一个主要是线路的耦合；但雷电对架空线的影响都体现在雷电通道中电流和电荷对架空线的影响。场路耦合是统一的，实际应用中不能重复计算这两种影响。此外电感模型的计算误差是由电感对电流的微分响应造成电压损失产生的。并用工程实例计算结果证明了上述结论的正确性。     

HEMP在架空线上感应的过电压

高空核电磁脉冲(HEMP)在架空线上可能感应极高的电压,从而引起电力系统供电中断和设备损坏,本文根据HEMP的特点,运用传输线理论和FFT数值计算方法,分析计算了HEMP在架空线上感应的过电压,并对该电压的特点进行了分析讨论。     

10kV配电线路感应雷过电压波形特征实测分析

为获取配电线路上感应雷过电压数据,研究其波形特征,以期指导架空配电线路雷电防护,该文利用线路过电压在线监测系统,对云南省丽江市华坪县某10kV配电线路上感应雷过电压进行了实测,并对其波形特征和影响因素进行了分析。2021年6至8月份,系统记录了该线路雷雨季节内42次雷电感应过电压数据。测得感应雷过电压波形大体表现出3个过程：包括在初始负峰值之前的缓慢升高,随后是快速极性反转以及后续的衰减振荡,其中最后一个过程值得注意。严格来说,所有记录的电压都是双极性的,但实际情况下普遍认为只有一个半周期具有重要影响。实测感应雷过电压波形参数受不同定义标准影响,可能与标准雷电冲击电压(1.2/50μs)有很大不同。依据Piantini提出的感应电压分类标准,单极性波形占总数的19%,大部分数据呈正极性,波头时间平均值、中值分别为14.5μs、13.2μs。双极性波形占总数的81%,其中,63%第一个半周期是负极性的,在91%的情况下,电压峰值出现在第一个或第二个半周期。     

一种新型过电压记忆装置

介绍过电压记忆装置的构成，并对主要电路进行分析。该装置主要采用峰值保持电路，实时时钟不挥发静态ＲＡＭ芯片。装置应用程序由结构化模块构成，包括主程序，中断服务程序和多个子程序。最后对装置的抗干扰措施作了简单介绍。     

配电线路感应雷过电压防护措施仿真研究

配电线路雷击跳闸事故主要由感应雷过电压引起,目前线路的雷电防护常采用装设线路型避雷器和保护间隙。为了评估线路防雷措施的雷电防护效果,采用H覬idalen的仿真计算模块,搭建10 k V配电线路感应雷过电压的仿真模型并仿真线路的感应雷过电压幅值及其沿线分布,确定感应雷过电压最严重时的工况条件,并仿真研究了装设避雷器及保护间隙对线路感应雷过电压防护作用以及安装密度不同时线路感应雷过电压的影响。     

牵引电缆金属护层的雷击感应电压

基于牵引电缆结构分析了电缆金属护层感应电压产生机理,探讨了雷电流对于金属护层对地电压的影响。在此基础上,利用电磁暂态仿真软件构建了牵引供电系统、牵引电缆以及雷电流模型,仿真分析了AT供电方式下避雷器接地和牵引电缆接地对雷击感应电压的影响。结果表明,当避雷器的接地电阻小于5Ω并且电缆在靠近接触网一端安装护层保护器时,电缆金属护层的雷击感应电压低于外护套冲击耐受电压。     

一次近距离自然闪电输电线路感应电压观测

为了研究闪电在线路上产生的感应电压波形特征,分析了2008-07-31在距离低压电力线路410m附近发生的包含7次回击的自然闪电在电力线路上产生的感应电压的观测结果。在输电线路末端观测到该感应电压的波形,其电压幅值在1.05～6.33kV范围内,波前时间在6.25～36.5μs范围内,持续时间基本>200μs,最大可达1.13ms,各次感应电压之间的间隔时间在36.2～221.4ms范围内。L线和N线上的感应电压波形没有明显区别,但幅度稍有差别,L线上的峰值电压比N线上的峰值电压大了10%。根据电压波形特点,这些感应电压可分为3类。此外,输电线路经过埋地金属管后,感应电压负峰值有明显衰减,而正峰值没有明显衰减。观测的感应电压峰值比基于Rusck模型计算的数值小了约10%,但与雷电流峰值之间具有很好的线性拟合关系,线性拟合系数为0.923。     

Advanced Observations of Lightning Induced Voltage on Power Distribution Lines

Waveforms of induced voltage from lightning strokes to a high stack of the power plant have been measured simultaneously with the current waveforms of lighting stroke to the stack since December 1980. This paper shows the lightning stroke current waveforms and the lightning induced voltage waveforms over a 3 year period from December 1981 through March 1984. The combination of polarities for waveforms of lightning induced voltage and lightning stroke current is indicated below: (1) Seven cases of positive induced voltage in response to negative lightning stroke current were observed. (2) Four cases of negative induced voltage in response to positive lightning stroke current were observed. Distribution of lightning induced voltages along the distribution line length was also demonstrated.     

变电站屏蔽电缆端口的雷电感应电压计算方法

变电站内屏蔽电缆容易受到雷电干扰,严重时会造成端接设备损坏,有必要开展电缆端口的雷电感应电压计算研究。基于电磁骚扰的耦合路径分析,提出了依次求解电缆屏蔽层响应和电缆内部响应的耦合分析步骤。对于电缆屏蔽层响应,指出了基于地电位差的传导耦合分析方法和基于空间磁场的感应耦合方法的不足,提出了基于电磁散射理论的更一般的分析方法;对于电缆端口响应,提出了基于转移阻抗和转移导纳的分布激励源的传输线计算方法。通过典型算例,计算了屏蔽电缆单端接地和双端接地时端口雷电感应电压,计算结果表明电缆屏蔽双端接地比单端接地具有更好地雷电屏蔽效果。     

雷击引起的电压凹陷及其PSCAD/EMTDC仿真

雷击是电力系统中频次最高的故障原因,由雷击引起的电压凹陷等电能质量问题及其影响和危害已经成为当前国内外广泛关注的问题,针对雷击过电压的不同保护方式,立足于分析雷击引起的电压凹陷进行了研究,建立了基于PSCAD/EMTDC的仿真模型,仿真结果证明通过EMTDC仿真能揭示雷击引起的凹陷的基本特征,对于进一步深入研究雷击引起的保护系统、自动化系统以及敏感设备的受雷击的影响,以及研究更好的雷击保护方案具有一定的理论和应用价值。     

数字式距离保护仿真软件的研究

数字式保护的保护元件和逻辑主要由软件实现,这使得保护装置对用户不透明,也不易分析保护的误动或拒动原因。笔者开发了数字式距离保护仿真软件,对微机距离保护在算法层面上进行仿真,能充分利用可视化手段将距离保护的内部动作特性清晰地显示出来,为保护使用过程中的专业分析提供有力的工具。笔者全面考虑了保护仿真软件的实现特点,并充分利用了面向对象的程序设计方法,对其它数字式保护的仿真软件开发也有很好的借鉴意义。     

雷电波侵入低压电源线引起冲击电压的仿真研究

针对雷电波侵入电力调度通信大楼电源线引起的冲击电压进行仿真研究,分别考虑不同的电缆接线方式、是否接压敏电阻以及压敏电阻的组数对冲击电压的影响。计算结果表明：未加装压敏电阻时,各结点电压随电缆长度的增加而升高;加装压敏电阻后,电缆沿线各结点冲击电压得到有效抑制;线路带负载后冲击电压进一步降低。在总配电柜及微电子设备的供电处各安装一组过电压保护器,可以有效降低冲击电压对大楼内微电子设备造成的危害。     

配电线路雷电感应过电压仿真计算分析

为研究雷电感应过电压的发展规律,提出了采用Heidler雷电流波形模型、MTLE雷电流回击模型、Co-oray-Rubinstein电磁场传播模型、Agrawal场线耦合模型的配电线路雷电感应过电压的计算方法以及相关仿真参数,并自主开发了一套雷电感应过电压仿真计算程序。将程序计算结果和真型试验结果进行比较,所得线路电场强度和线路过电压的计算结果与试验数据相符,计算误差在10%以内,验证了程序所得结果的准确性。结果表明,先导发展过程在雷击线路前产生静电感应,影响线路上的过电压波形,电晕效应在计算中可以忽略;基于研发的程序,计算时可考虑先导发展过程和非理想大地对感应过电压的影响,实现电磁场与暂态传播过程的同步计算。     

基于改进Agrawal模型和FDTD法的感应雷过电压算法

为了计算架空配电线路雷电感应过电压,利用Nucci提出的雷电回击通道模型(MTLE模型),计算雷电回击电流产生的空间电磁场,采用Cooray-Rubinstein公式计算大地电导率影响的水平电场分量,并改进Agrawal场线耦合模型,建立架空配电线路雷电感应过电压方程,基于时域有限差分(FDTD)法,计算10 kV架空线路的雷电感应过电压数值。结果表明,大地电导率对计算结果影响较大,大地电导率使线路上的感应电压幅值降低接近20 kV;不同回击传播速率也影响感应雷过电压的数值。定量计算雷电感应过电压,需要分析各种因素对计算感应雷击过电压的影响,完善计算方法,保障计算准确性,使理论与计算方法适用于实际的配电线路防雷设计,提供有价值的参考依据。     

人工触发闪电引发的低压电源系统过电压特征

针对全国自动气象站采集器屡遭雷击致使不能正常业务运行的现象,开展了自动气象站电子设备电源系统雷电防护试验。利用人工触发闪电技术,对自动气象站采集器电源线路感应过电压进行了观测,对雷击造成的感应效应和采集器等电子设备的雷电防护关键技术进行了探讨。分析了多回击触发闪电引起输电线路的感应过电压特征、浪涌保护器(SPD)残压特征以及与触发闪电之间的关系。结果表明:近距离触发闪电的回击过程在架空线路上产生峰值达十几kV的双极性感应过电压,过电压可分为主峰值段和后续过电压两个阶段,其平均持续时间分别约100μs和4 ms,后续过电压持续时间与回击后连续电流的波动有关;在人工触发闪电的初始连续电流阶段也能感应>2 kV的过电压,且持续时间较长,过电压集中段时间约12 ms,平均电压332.5 V,其对输电线路造成的危害也不容忽视。SPD残压峰值与触发闪电电流峰值有较好的正相关关系,相关系数为0.86,SPD残压特性稳定,在一定程度上起到了限压泄流的作用。