Process Analysis of Double Circuit Transmission Line Trip-out on the Same Tower Due to Lightning

In recent years,several failures of double circuit transmission line on the same tower due to lightning were happened in Beijing power grid.Although it can be reclosed successful,the lightning strike caused a grave threat to the power grid security.The cause of the accident and the accident process were studied for the sake of further understanding of the impact of lightning on power grid.As an example,110 kV double circuit transmission line(Xilong-line) was analyzed.At first,the system topology was given.Through the analysis on relay protection actions and the fault recorder data,over voltage on the insulator strings was calculated.Based on the analysis and the calculation,accident cause and the process were presented respectively.Secondly,it comes to the conclusion that the lightning failure was caused by counterattack.The wave of the lightning over voltage would spread to the not grounded neutral point of the transformers,and make the neutral protective gap breakdown,then cause freewheeling with the frequency of 50 Hz.As results of the relay protection,the double circuit transmission line all tripped out.Finally,the causes of the accident were proposed that included terrain features,large corner towers,strong thunderstorm weather and poor grounded contact of the tower.

基于杆塔点云数据的数字化输电线路防雷性能评估技术

针对气象条件、线路长度等因素对防雷性能产生影响,导致防雷性能评估准确度下降的问题,提出基于杆塔点云数据的数字化输电线路防雷性能评估技术。利用机载三维激光扫描技术获取杆塔点云数据,实施去噪和精简处理,提取杆塔特征参数和地形地貌特征参数,结合其他特征构成雷击风险评估指标体系。计算雷击跳闸概率值,明确雷击跳闸风险;计算输电线路的防雷程度值,确定对应的防雷等级。实验结果表明,所提方法的防雷性能评估结果与历史数据初步判定的防雷性能结果一致,该技术可以显著提高输电线路防雷性能评估的精度。

计及邻近线路架设方向和屏蔽影响的密集输电通道防雷性能仿真分析

在调研了输电线路防雷设计的研究现状后,针对考虑密集输电通道中线路间屏蔽作用的绕击跳闸率计算问题提出了改进的电气几何模型法并验证其可行性,主要包括了计算思路的优化和地面倾角处理方式的修正。基于所提出的计算方法,针对3条输电线路并行工况进行了计算和规律分析,发现对线路间屏蔽效果占主导作用的为相邻线路,且屏蔽作用的强弱并非随线路间距线性变化,而是存在一个快速变化的区间范围。在此基础上,提出了考虑实际中线路走向和弧垂的线路间距和对地高度计算方法,基于所提出的方法对实际工程进行了计算,证明了方法的可行性,对输电线路的防雷改造具有一定的指导作用。

500 kV交流架空输电线路雷电性能及防护措施

[目的]雷击是造成500 kV交流输电线路故障和停电事故的主要原因,开展输电线路防雷评估对于系统的稳定运行有着极为重要的意义。[方法]依托我国某在建500 kV交流输电线路工程,根据线路基本参数等信息,通过电磁暂态程序(Electro-Magnetic Transient Program,EMTP)和改进的电气几何模型法(Electro-Geometric Model,EGM),对线路的绕击、反击耐雷性能进行了仿真研究,计算了线路的雷击跳闸(闪络)率,按照线路雷击风险划分原则确定线路杆塔的雷击风险等级,结合邻近已投运线路的实际运行数据,针对雷击风险较高的杆塔提出了雷击防护措施,并通过计算进一步验证了措施的有效性。[结果]仿真结果表明,安装线路避雷器是有效的雷击防护措施,它们可大幅降低杆塔的雷击跳闸率,提升线路耐雷性能。在采取雷击防护措施后,全线无雷击风险等级为IV级的杆塔,全线平均雷击跳闸率下降至I级的安全水平,满足《架空输电线路防雷技术导则》(Q/CSG 1107002—2018)要求。[结论]文章所提的雷击风险评估方法和防雷措施选择流程是正确并有效的,对500 kV交流架空输电线路防雷设计具有一定的工程应用价值与参考意义。

油气层中井控安全起钻条件探讨——以川中东探区为例

油气井钻探过程中一旦发生井控事件往往造成重大的经济损失和不可估量的社会影响。油气层起下钻过程中井控事件多发,确定安全起钻的条件是起钻前井控工作的第一道关口,对于油气井井控工作意义重大。通过对不同层级、不同地区的典型井控标准的分析,结合现场施工,对以油气上窜速度确定安全起钻条件是否合理进行了探讨。仅以油气上窜速度判定是否满足起钻条件存在一定的片面性,提出在其他起钻条件满足现有井控标准的前提下,油气层井段起钻前先进行溢流检查,然后根据气测录井全烃峰值及全烃曲线变化情况综合判断,最后再以计算的油气上窜速度作为参考,确定是否满足起钻条件。现场施工过程中,可通过科学合理的判断起钻条件,在一定程度上减少井下无井控风险,以及因油气上窜速度过高不能起钻的情况,同时也能确保起钻过程中的井控安全。

固相气流防雷装置熄灭工频大电流的仿真分析和试验研究

为验证固相气流灭弧装置在110 kV系统中熄灭工频大电流的能力,文中首先在Comsol Mutiphysics软件中将电场、流体及传热模块耦合,对高速气流与电弧的耦合发展过程进行仿真,以电导率确定电弧熄灭;其次到高压试验室开展固相气流下的40 kA工频大电流灭弧试验。仿真结果表明,固相气流熄灭工频大电流电弧的时间约为4 ms;试验结果证明在固相气流下6.7 ms左右熄灭40 k A的工频大电流电弧。由于仿真不能完全模拟实际灭弧条件,且电弧熄灭时间都小于继电保护装置动作时间,所以误差仍在可接受范围内。实际运行状况证明,该装置在实际运行中拥有熄灭工频大电流电弧的能力,且工况良好,性质稳定,能够有效降低线路的雷击跳闸率。

基于改进雷击跳闸率计算方法的配网差异化防雷研究

10 kV配电线路绝缘水平低,且线路走廊内微地形环境对线路雷击跳闸率有较大影响,在遇雷击后线路发生雷击断线的概率较高。因此,本文仿真计算了线路在有无避雷器时的耐雷水平,利用不同地形走廊环境之间配电线路长度、雷击故障、地闪密度的差异,提出修正因子k对传统雷击跳闸率计算公式进行修正。以典型线路作为案例分析,根据线路地形特征和雷电活动差异进行综合性雷击风险评估,精确确定雷电易击段,为差异化防雷策略提供理论依据。

某风电场箱变高压侧越级跳闸及箱变烧毁的原因分析

随着风机容量的不断增大,大容量风机所配的箱变高压侧已为断路器,而箱变低压侧断路器脱扣器定值均为出厂设定值,定值偏大且灵敏度不够,未与高压侧断路器进行严格的上下级配合,在箱变低压侧发生严重故障时,导致高压侧越级动作。文章对一起220kV风电场箱变高压侧越级跳闸及箱变烧毁事件进行分析,并提出整改防范措施。

某省级电网220kV及以上输电线路故障统计与分析

针对目前已有的输电线路故障原因不明确问题,提出了输电线路故障分类方法,阐述了不同故障分类的特点。统计了2005—2014年某省级电网输电线路故障情况。并分析了该省气温与输电线路冰灾故障的关系。分析了山火跳闸风险的时间分布规律,阐述了持续干旱对输电线路山火故障的推动作用。结果表明,雷击、山火、冰灾及外力破坏是影响输电线路安全稳定运行的主要因素,冻雨持续日数是影响冰灾故障次数的关键因素;该省3—8月为输电线路受雷电活动影响较严重的月份,13:00—19:00是1 d中雷击跳闸次数最多的时间段。最后,针对自然灾害输电线路故障统计规律提出了从灾害预测、监测、评估、处置等方面加强电网防灾减灾新理论、新技术、新装备的研发应用的建议;针对非自然灾害输电线路故障统计规律提出了强化监管手段、提高风险预控能力的管理措施。

35kV架空送电线路防雷用并联间隙研究

为解决35kV架空送电线路的雷击问题,提出采用并联间隙防雷保护方案,分析了其保护原理,设计了35kV线路防雷用并联间隙的结构尺寸;对并联间隙试品进行了大量的雷电冲击和工频电弧试验,结果表明并联间隙能有效保护绝缘子串和导线免于雷击引起的工频续流电弧的烧蚀;计算了带并联间隙线路的雷击跳闸率,建议将3片绝缘子增加为4片,加装并联间隙不会引起线路跳闸率增加。

输电线路防雷性能时空差异化评估方法

为有效掌握输电线路防雷性能,根据雷电活动特征在时间和空间上存在较大差异,输电线路在遭受雷击时其防雷性能也呈现出相应的时空差异性的情况,提出了一种输电线路防雷性能时空差异化评估方法。该方法基于雷电定位系统长期的雷电监测数据,采用输电线路走廊雷电参数网格统计法,统计给定输电线路沿线路走廊的任意指定时间段内雷电参数,得出线路实际的地闪密度和雷电流概率密度分布,再用雷击跳闸率计算方法计算线路及其各个区段在改指定时间段内的雷击跳闸率,并以输电线路防雷性能的设计值、规定值或运行经验值为参考划分评估等级,评估出输电线路防雷性能在空间上和时间上的差异。评估结果可有效帮助输电线路设计和运行部门更加细致地、有针对性地采取防雷措施来提高线路防雷性能。

110kV和220kV架空线路并联间隙防雷保护研究

研制了适用于我国110kV、220kV架空输电线路的并联间隙防雷保护装置,用于减小雷击闪络后工频续流电弧对绝缘子和金具的损坏。对该装置的雷电冲击特性和工频电弧燃弧特性进行了试验研究,计算了绝缘子串的电压、电场分布和线路雷击跳闸率,分析了50%雷击放电电压与间隙距离的关系。在此基础上,优化了装置的设计,给出了电极设计尺寸的系列表格,以便工程技术人员可根据绝缘子片数以及线路跳闸率来选择并联间隙的尺寸。

1000kV/500kV同塔混压4回输电线路的防雷性能

在线路走廊比较紧张的东部地区,特高压电网考虑架设同塔混压多回输电线路,特高压同塔混压多回输电线路相比常规线路在防雷性能上有没有其自身的特点,这是目前期待解决的问题。针对这一问题,利用电磁暂态程序(PSCAD/EMTDC)和改进的电气几何模型(EGM)计算了1000 kV/500 kV同塔混压4回输电线路的反、绕击跳闸率,分析了避雷线保护角θs、1000 kV线路底层横担和500 kV线路顶层横担之间距离H及500 kV线路顶层横担宽度l对线路绕击跳闸率的影响,比较了1000 kV/500 kV同塔混压4回输电线路和其他电压等级同塔混压线路的防雷性能。结果表明,线路的反击跳闸率较低,但存在500 kV双回反击跳闸的可能性。线路的绕击跳闸率高于其他电压等级的同塔混压线路,1000 kV绕击跳闸率随着θs和H的增加而增大,随着l的增加而减小。500kV绕击跳闸率不受θs的影响,随着H的增加而先减小后增大,随着l的增加而增大。线路整体绕击跳闸率随着θs、H和l的增加而增大。为了减小线路的绕击跳闸率,可减小θs和H,在19.06～25.06 m范围内适当增加l。

电网雷害风险评估技术研究

输电线路雷击闪络率是评估电网雷击系统风险的基本指标,此外还需考虑雷击重合闸成功率、手动强送成功率、线路运行时间、线路重要性等级、供电可靠性指标和设备损害指标等重要因素。为有效评估电网雷击系统风险,提出了包含电网面向输电线路全层级对象的整体评估方法,该方法基于改进层次分析法建立电网雷害风险评估模型;此模型能针对影响电网雷害风险评估的诸多因素进行综合分析;并综合杆塔区段和逐基杆塔雷害风险评估方法建立"电网→线路→杆塔区段→杆塔"的全层级评估体系;其应用于典型500kV电网的评估结果表明该体系可有效确定防雷改造的重点线路、杆塔区段及杆塔,为电网雷电防护技术选择及策略制定提供了更科学的手段。

输电线路防雷性能评估中的复杂地形地区模型

山区地形复杂,土壤电阻率高,输电线路防雷形势尤为严峻。传统的评估方法没有深入考察局部地形的影响,仅仅区分山区与平原,往往导致评估与运行结果出入较大,为此,提出输电线路防雷性能评估应该充分考虑局部地形对防雷性能的影响。基于大量现场调研的结果,结合输电线路的高程图及导线与地面之间的相对位置,对山区架设的输电线路的局部地形进行分析,总结出8种山区局部地形,通过分析地形对雷击过程的影响,归纳出3种雷击跳闸严重的基本地形,其他的局部地形可以根据这3种基本地形得到。提出采用加权法计算山区输电线路的雷击跳闸率,评估其防雷性能。采取基本地形与局部地形的两次加权的方法计算绕击跳闸率。计算结果证明了该方法在计算地形复杂地区输电线路的防雷性能方面的科学性与有效性。

应用电气几何模型的高速铁路接触网防雷性能分析

雷击接触网是危及高速铁路安全可靠运行的重要因素之一,在我国由雷击引起的接触网跳闸次数占总故障跳闸次数的30%以上。直击雷和感应雷均会造成接触网跳闸,高铁接触网的结构特点决定了F线是最易遭受雷击的。基于电气几何模型,分析了接触网引雷范围,随着导线对地高度的增加,接触网引雷范围近似于线性增加。在高架桥高度为平均15 m左右时,高铁接触网引雷范围为位于一般地面普通铁路接触网引雷范围的2倍左右。推导了高铁接触网直击雷跳闸率和感应雷跳闸率计算公式,典型线路的计算结果与实际运行数据结果表明计算误差在8.8%左右,计算方法较准确,计算结果表明我国高铁接触网整体防雷性能较薄弱。

输电线路走廊雷电流幅值分布统计方法

雷电参数沿线路呈现显著的差异性,单一的雷电流幅值累积概率分布公式不足以准确反映长线路走廊的实际情况。为进一步提高线路耐雷性能分析的精细化程度,提出一种精细化雷电流幅值累积概率分布统计方法。该方法在"网格法"基础上,根据网格雷电地闪次数逐步合并网格形成不同统计区段,分别统计拟合得出各区段内的雷电流幅值累积概率分布公式。研究结果显示以地闪2 000次为阀值划分统计区段较合理。采用分区段的雷电流幅值分布公式和全线路单一的分布公式相比较,两者造成110 kV杆塔反击跳闸率的差异达–0.093~0.181次/(100 km·a),而220 kV和500 kV杆塔的反击跳闸率差异较小;对500 kV杆塔的绕击跳闸率,在地面倾角不足10°时影响可忽略不计,在地面倾角为30°时差异达–13.2%~6.2%。

山区输电线路雷电绕击跳闸率的计算

准确评估山区输电线路的绕击跳闸率对于防雷措施的合理选用起重要作用。基于输电线路位于山脉的典型位置,推导了其绕击跳闸率计算公式,以220 kV双避雷线输电线路为例,计算了输电线路处于山脉不同位置时的最大绕击雷电流和绕击跳闸率随地面倾角的变化,可为山区输电线路雷击防护提供参考。

接触网引雷范围划分及跳闸率的计算方法

为了对接触网的雷击可靠性进行评估,根据接触网雷击过电压的产生途径,将其分为3种主要的雷击类型,提出了接触网雷击类型与雷电先导的位置有关。结合电气几何模型的基本原理,建立了单线区段和复线区段接触网的电气几何模型,给出了回流线、承力索的暴露弧范围,并推导了各暴露弧的交点坐标方程组,利用该方程组可以求得不同雷击类型的引雷范围。结合电力行业标准DL/T 620—1997中推荐的雷电流幅值分布概率与建弧率公式,分别给出了3种不同雷击类型的跳闸率计算公式以及总跳闸率的评估方法;并利用该方法计算了电气化铁路的雷击跳闸率,发现直供方式下复线区段的雷击跳闸率低于单线区段,提出了回流线对承力索的屏蔽作用是造成该现象的主要原因。

输电线路绕击特性的三维分析方法

为了定量分析输电线路不同位置的雷击概率、绕击跳闸率数值分布特性,避免电气几何模型法中由各个截面雷击概率的不等效替换产生的不可控误差,利用输电线路悬链线方程,将传统计算方法中的雷击暴露宽度沿着输电线路每个档距拓展为三维暴露空间,提出了输电线路绕击特性和暴露空间内任意截面暴露宽度的三维分析计算方法,推导了任意截面雷击概率及绕击跳闸率的三维计算公式,并修正了总跳闸率计算公式。以500kV双避雷线输电线路为例,计算得到了输电线路档距内雷击暴露宽度的三维分布,以及雷击概率、绕击跳闸率的二维分布,结果显示同一档距内绕击跳闸率最大值是最小值的9.02倍,最大值是按原绕击跳闸率公式计算总跳闸率的2.54倍。该方法表明输电线路不同截面雷击概率差别很大,线路总绕击跳闸率并不能完全真实地反映输电线路任意截面的实际雷击情况。