基于蒙特卡洛方法的配电网线路雷击跳闸率计算

雷击是造成配电网线路跳闸的主要因素,现提出基于蒙特卡洛方法来计算雷击跳闸率。通过模拟线路遭受雷击并判断随机变量的值是否满足线路跳闸的条件,对模拟结果进行统计,并通过屏蔽因子进行修正得到雷击跳闸率。同时结合某地区的雷电流幅值概率分布拟合曲线,计算该地区配电网线路的雷击跳闸率,并与IEEE和国标推荐法计算出的雷击跳闸率进行了比较,得出基于蒙特卡洛方法的拟合曲线计算出的雷击跳闸率更接近实际进行统计值,表明所提出的方法相比IEEE和国标推荐法具有较高的准确性。

低压配电变压器三相负荷不平衡下的线损率小生境遗传分析算法

三相负荷不平衡是导致线损率增长的主要原因,因此解决了三相负荷不平衡问题就能从根本上将线损控制在允许范围内,实现有效降损。在此背景下,针对传统遗产算法应用效果差的问题,研究一种低压配电变压器三相负荷不平衡下的线损率小生境遗传分析算法。利用均方根电流法计算三相电能损耗并计算其占据供电负荷的比例,得出线损率。结合线损数值,构建换相成本最小化目标函数,利用小生境遗传分析算法求解约束条件下的最优换相方案,通过换相调整,促进低压配电变压器三相负荷平衡化,实现降损。测试结果表明:与换相前相比,换相调整后的低压配电变压器三相负荷不平衡度降低,线损率减小,说明所提换相方案起到了线损控制的作用。

基于架空线雷击概率辅助计算软件的设计研究

输电线路作为电力系统的关键组成部分,保持其安全稳定运行至关重要。据统计,由输电线路故障引起的电力系统事故占多数,做好输电线路的防雷工作对我国经济的持续发展具有重要意义。首先研究了雷电相关参数以及防雷计算的基本方法,对比各算法的优缺点,然后结合环境因素,提出了基于改进电气几何模型法的地区差异化防雷算法。针对不同地形条件,提出了线路绕击跳闸率的计算方法,并使用MATLAB图形用户界面,开发了一款差异化防雷辅助计算软件,可以实现不同电压等级和不同地区年雷击次数、击杆率、耐雷水平、绕击跳闸率、输电线路雷击跳闸率的快速准确计算。

基于多维度可变时空因素的10kV分线线损率异动原因分析

分线线损率计算涉及供电、售电环节和电网拓扑结构,其异动原因复杂且排查困难。本文通过分析影响线损率计算的各个环节时空因素,针对单一线损异动及多重线损异动提出分析及故障排查方法。结合线损工作的历史数据,研究异动的时间影响因素和空间影响因素,根据线损率变化性质确定造成线损率异动的可变因素;定量分析可变因素与线损率的电量数据关系,由此建立不同因素对应的电量变化及线损率变化数据模型;针对单一线损异动和多重线损异动的情况,结合异动后拓扑变化和线损率变化进行电量还原计算,将异常变化规律和还原后的变化规律相结合实现异动原因的精准判断。算例分析验证了所提方法的有效性。

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。

架空配电线路过电压保护技术设计

电力系统覆盖范围的增加和电力能源需求的增长,使得架空配电线路数量呈现持续上升的趋势,配电线路整体结构更加复杂,过电压产生次数居高不下,威胁着配电线路的稳定与安全,提出架空配电线路过电压保护技术设计研究。构建架空配电线路数学模型,并深入分析配电线路的电流、电压与功率因数特性,以此为基础探究内部与外部过电压的原理,制定相应的内部与外部过电压保护技术,应用设计技术即可实现配电线路过电压的保护与抑制。实验结果显示,应用提出技术获得的配电线路过电压持续时间最小值为0.5 s,表明提出技术过电压保护与抑制的效果较好,充分证实了其应用性能较佳。

降低配电线路雷击断线和跳闸率的防护措施

配电网架空线路雷击跳闸率高,绝缘导线还存在雷击断线问题。针对此问题,模拟试验和计算研究了配电网冲击绝缘耐受水平,得出采用2种不同绝缘水平的绝缘横担时的雷击跳闸率;针对目前采用氧化锌避雷器铺设地网施工难度大及接地引下线易被盗问题,研究开发出10 kV线路雷击闪络保护器,试验研究了其动作特性。根据试验和仿真计算结果,提出的配电网线路防雷措施,可以防止雷击断线并降低线路雷击跳闸率80%以上。

架空配电线路感应雷过电压的数值计算

对架空配电线路感应雷过电压进行了数值计算。介绍了数值计算的具体方法，给出了大量的计算结果，并同理论值作了比较，进而分析了配电线路感应雷过电压的特点和分布特性。

不同地形条件下架空配电线路的防雷分析

雷电活动直接影响到架空电力线路的安全稳定运行,为全面分析架空配电线路的雷害问题,提出了一种计入地形条件影响的分析新方法。先基于雷电的击距理论建立架空配电线路的引雷模型,结合雷电流的概率密度函数,求出了线路在不同高度和不同地形条件下的引雷范围与线路高度呈非线性关系;在确定线路引雷范围的基础上,分别计算了我国不同地域的架空线路直接雷击跳闸率;在对Rusck感应雷过电压研究成果分析的基础上,利用广义积分法得出了不同地形和地域的感应雷击跳闸率计算公式,而且架空配电线路中感应雷击跳闸次数占总雷击跳闸次数能达到83%,在架空线路的防雷分析中应该计入感应雷击的影响。2条10 kV架空线路算例与实际运行情况的对比验证了该计算方法的正确性。

提高架空配电线路耐雷水平的仿真分析

为了提高配电网抵御雷电灾害的能力,通过定量计算,提出了有效的防雷措施。利用ATP-EMTP仿真软件,结合规程算法计算几种绝缘子配置方案下的耐雷水平。采用数值计算方法,借助Fortran语言,建立了有限长线路两端接非线性负载时的感应雷过电压数学模型,计算氧化锌避雷器(MOA)安装间距与线路闪络降低百分数之间的关系曲线。结果表明:绝缘子采用不平衡布置时,6/10kV线路雷击跳闸率降低了84.2%,35kV线路降低不明显,建议采用复合绝缘子,雷击跳闸率可降低34.5%。多(少)雷区较之没有安装MOA时,6/10kV和35kV线路每300m(600m)安装1组避雷器分别可降低感应雷事故75%和81%(59.4%和69.9%)。计算结果为配电网线路防雷设计、改造提供了参考依据。

配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果

雷电感应过电压是10kV架空配电线路雷电防护的主要对象,架设地线对雷电感应过电压的防护效果是工程中重点关注的问题。为此,建立了有地线线路的感应过电压计算模型,仿真研究了电杆接地电阻和地线位置对地线限制感应过电压效果的影响,根据研究结果,建议将地线架设在导线上方,在满足线间距离要求的情况下,尽量将地线靠近导线,电杆可自然接地。对不同大地电阻率和绝缘子闪络电压条件下,线路的雷电感应过电压闪络率进行了计算,结果表明,线路的雷电感应过电压闪络率随着大地电阻率的增大和绝缘子闪络电压的降低而呈上升趋势,架设地线可将线路的雷电感应过电压闪络率降低约72.2%～84.1%,架设地线对雷电感应过电压具有较好的防护效果。

10kV架空配电线路雷电防护用绝缘塔头

为增强感应雷抵御能力,改善架空配电线路防雷性能,提出了一种10kV架空配电线路感应雷防护用绝缘塔头结构。该结构由绝缘支柱、连接金具、横担、立担和绝缘子构成,其中绝缘支柱用于提高三相共用对地绝缘水平,技术经济性较好。对不同绝缘水平时线路的感应雷闪络率进行了计算,根据计算结果并考虑技术经济性,按照将感应雷闪络率降低96%的标准,确定了绝缘塔头的雷电冲击耐受电压应≥400kV;通过受力分析,确定了绝缘支柱和连接金具的抗弯强度应能耐受三相导线每相施加1 955N水平拉力时产生的弯矩。研制了绝缘塔头产品,该产品通过了雷电冲击放电试验和抗弯试验的检验,技术性能满足设计要求。绝缘塔头产品已分别在广东和广西电网的2条10kV线路上挂网运行,表现出了较好的防雷性能。

110kV高压输电线路杆塔分流系数的研究

高压输电线路是电力系统的薄弱环节,为解决如何防止输电线路雷击闪络、避免雷击跳闸的难题,研究了关键参数雷电流分流系数及影响它的两个重要方面雷电流幅值和最大陡度。用EMTP软件和不同的雷电流模型仿真模拟,分析不同幅值和不同波头的雷电流对杆塔分流系数影响的结果表明,相同波形雷电流,幅值改变对杆塔分流系数影响较小,而雷电流陡度改变的影响较大。最后用金属磁带测量实验验证了仿真结果的正确性。

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%。

配电线路气流灭弧防雷保护间隙的研究

为解决架空配电线路的雷击问题,从电弧抑制的基本条件入手,通过理论建模分析与实验相结合的方法,研究具有快速熄灭工频续流电弧能力的新型防雷保护间隙的特性。灭弧试验和MATLAB仿真均表明在高速气体的冲击下,间隙电弧能够被高速气流快速切断而熄灭。因此,可以大幅度减少雷击跳闸率。

高耸建筑群对附近10kV架空线路雷击跳闸率的影响

针对高耸建筑群的存在会降低周边10kV架空线路雷击跳闸率的问题,根据线路雷击跳闸率的计算公式分析了建筑物的存在对附近10kV架空线路雷击跳闸率的影响,并结合电气几何模型的击距理论分析了引入高耸建筑物后导线暴露弧与大地暴露弧交点的变化及建筑物相对介电常数、高度、距离、面积对雷电先导阶段导线附近电场、感应过电压和感应雷跳闸率变化的影响,为城区10kV架空线路防雷水平的评估提供一条新途径。

珠江三角洲地区雷电时空分布规律的统计研究

利用广东雷电定位系统监测的2000—2008年雷电定位数据,分析广东省近十年雷电时空分布规律特征。通过绘制的历年平均地闪密度变化趋势图和1 km×1 km大小网格的网格法绘制的历年地闪密度图,分析珠三角地区地闪密度变化特征。另外,超过各电压等级输电线路反击耐雷水平的雷电流对电网影响很大,以典型线路耐雷水平为依据,绘制出超过输电线路反击耐雷水平的雷电地闪分布图,分析电网遭受雷击的危险区段。雷电流幅值对防雷评估和防雷策略的制定具有重要意义,根据统计方法分析了珠江三角洲地区及广东省雷电流幅值分布规律的特征,并绘制了超过造成输电线路耐雷水平的落雷分布图,指导不同经济水平层次城市的线路运行部门加强对雷电密集区和密集时段的运行维护,完善落雷密集区内的输电线路绝缘强度参考标准,并为设计部门提供新的线路防雷设计依据。

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。

考虑馈线聚类特性的中压配网线损率测算模型

针对10 k V中压配网馈线数量多、基础数据匮乏而导致线损管理难度大的现状,设计了一种考虑馈线聚类特性的中压配网线损率测算模型,用于快速、合理地进行馈线分类并计算各类馈线线损率标杆值。考虑馈线之间在线路属性、运行参数等方面的差异,挑选对线损率影响较大的指标,设计了一套科学合理且简便易行的聚类指标体系,并使用模糊C均值(FCM)聚类算法对数量巨大的馈线进行聚类,每类挑选一条中心馈线。基于馈线聚类的结果,设计了一套中压配网馈线线损率标杆值测算模型,该模型分别使用等值电阻法和指标系数调整法对中心馈线和非中心馈线进行线损率计算,可得到各类馈线的线损率标杆值,其中指标系数调整法通过计算非中心馈线与中心馈线的调整系数,快速简便地计算得到大量非中心馈线的线损率。以某大型供电企业的实际馈线为例,证明了该模型的有效性及易推广性。

关于农网35kV线路防雷措施探讨

雷击是导致农网35kV线路故障的重要原因之一。衡量线路防雷性能优劣的重要指标有两个:一是线路雷击跳闸率;二是线路耐雷水平。分析了35kV线路防雷现状,认为线路绝缘水平低,绝缘子老化严重,导线老化和线径过小,极易造成雷击闪络时绝缘子损坏和导线断线。提出了在现有防雷措施的基础上,安装线路型避雷器,降低杆塔接地电阻,在单相接地电流大于10A的35kV电网采用中性点经消弧线圈接地的运行方式,可降低线路的雷击跳闸率。