Lightning Overvoltages on Rural Distribution Lines

This paper presents information concerning the characteristics of lightning overvoltages on overhead power distribution lines.Discussion on the protection measures against transients caused by both direct and indirect strokes is also presented.

雷达天线集成避雷针系统的雷电间接效应分析

有源雷达天线集成避雷针系统的雷击瞬态电磁场分布和雷电感应耦合特性是其进行雷击防护的基础。建立集成系统的三维电磁仿真模型,计算分析系统的雷击瞬态电磁场分布特性,发现天线内部雷击瞬态电磁场在靠近内表面部分相对较大,之后向中心部分快速衰减,天线阵面采用网状结构比采用栅格结构的电磁场屏蔽效果约强2个数量级。进一步通过开展实型天线集成避雷针系统模拟雷击试验,获取了天线系统内部不同端口的感应电压,结果显示,在天线上电状态下内部线缆的感应电压较不上电状态时高,当线缆紧贴天线舱内壁时,其感应电压较悬空布线时的感应电压分别降低了48.1%、68.9%和90.7%。本文取得的相关结果可为有源雷达天线集成避雷针系统的雷电电磁防护设计提供参考。

钢架结构库房防雷设计

由金属屋面、金属外皮夹心层围护材料的钢架结构建筑,对雷电临近闪击而言,是一个自然的人工电磁屏蔽体;但当雷电闪击这类建筑物时,支撑建筑的钢架结构金属体内即有直击雷电流通过并入地泄流,可能导致建筑内部二次雷电感应雷击事故。在建筑外表添加安装与其金属体绝缘防直击雷装置,拦截直击雷击电流并将拦截到的雷电流分流屏蔽入地,完全能避免雷电击在建筑物本体上,有效地避免二次雷电感应危害。

基于电磁抑制法的架空输电线路防雷装置研究

为进一步提升架空输电线路耐雷水平,解决传统防雷装置在降低雷电流幅值方面存在的不足,采用电磁抑制法可有效降低雷电流波形陡度和入地电流峰值的新型防雷装置。对新型防雷装置结构及电气进行了设计,研究了通流线圈及装置制造工艺,最后制作了装置样机并开展模拟试验。结果表明,相较于传统防雷装置,新型防雷装置雷电流波形陡度降低幅度达54%,雷电流入地峰值降低幅度达26%,且适应于多种铁塔角钢尺寸、方向的安装,可有效降低架空输电线路遭受雷电绕击和反击概率。

基于电磁场理论的雷电波侵入路径及防雷电波侵入屏蔽方法

现有防雷电波侵入屏蔽方法的屏蔽效果较差。为了解决这一问题,文章基于电磁场理论,深入理解雷电波的形成、传播特性及其对电力系统的影响,分析雷电波侵入路径,提出一种新的防雷电波侵入屏蔽方法。实验结果表明,基于电磁场理论的防雷电波侵入屏蔽方法在实际应用中具有良好的可行性和屏蔽效果。

建筑工业化之装配式钢结构新型防雷技术分析

工业化建造可降低碳排放,节约建材,实现绿色建造,装配化建造迎来快速发展。以某项目为例,分析了屋面接闪器,防雷引下线,接地体,防侧击设计和等电位设置等方面的防雷措施,可有效降低雷击对新型装配式钢结构建筑的损坏,对于新型装配式钢结构建筑防雷体系的设计和施工具有一定的借鉴意义。

国际防雷研究进展及前沿述评

结合第32届国际雷电防护会议(ICLP2014)与近年雷电物理领域的研究动态,对雷电物理与现象、雷电定位与观测技术、雷电活动与特性、雷电电磁效应与暂态过程、多领域(电力系统、运输系统、新能源、电子通讯设备等)雷电防护等方面的研究前沿进展进行了总结与分析。主要结论为:1)雷电观测技术依然发展迅速,其广泛应用获取了大量雷电活动规律与特性参数,并初步揭示了雷电发展中的高能物理过程;上行雷现象得到越来越多关注,超特高压输电线路雷击风险与上行先导密切相关。2)对雷电过程中若干基本物理现象的解释仍未形成共识,风力发电等新领域的雷电防护问题仍处于起步阶段。3)观测技术的探测灵敏度、准确性、时空分辨率需进一步提高,以获取更为精细的雷电过程参数;雷电起始、先导梯级发展、上行先导的机理与模型仍有待深入研究;新能源、智能电网等新领域的雷电防护问题可能成为新的热点。

中国电网雷电监测与防护亟待研究的关键技术

为了加强电网的雷电监测与防护,减少雷害事故,保证电网安全,建设坚强电网,全面介绍了中国电网雷电监测与防护技术水平的现状,提出了电网雷电监测与防护技术领域亟待开展研究的6项关键技术,包括雷电流直接测量、雷电辐射电磁场传播特性、全数字化雷电探测、雷电参数统计、防雷差异化分析方法以及雷电屏蔽模拟试验技术。详细介绍了开展这些关键技术研究的目的、意义和思路。指出尽快开展这些关键技术研究将获得目前全世界都普遍缺乏的雷电流实测参数,提升中国雷电监测网的探测效率和定位精度,描绘出中国不同区域的雷电活动特性,更准确地分析和评价输电线路防雷性能,为科学评价输电线路雷电屏蔽措施的屏蔽效能提供有效手段,并为中国相关防雷标准和规程的制修订提供基础参数和依据。

浪涌保护器SPD保护的不确定性

采用浪涌保护器(SPD)实现等电位连接并限制过电压到允许的电压等级是雷电电磁脉冲防护技术中的重要方法。由于SPD设计和施工带有多方面的不确定性,使被保护系统可能出现故障,导致SPD保护失效,因此从雷击特性的随机性、组成SPD元器件的击穿时延和分散性、多级保护盲区、雷电波在负载与SPD之间的反射振荡特性等方面进行了分析探讨,最终得出了SPD保护不确定性的必然性。

±800 kV直流线路故障过程中电磁耦合特性与保护研究

为提高直流输电系统运行的可靠性,实现直流线路保护的有效动作,避免误动,必须对直流输电系统的电磁耦合特性进行研究。以云广特高压直流输电工程为研究对象,并参照其线路参数,建立了包含杆塔、输电线路、避雷器、绝缘子串闪络以及换流站内各种设备的仿真模型。采用EMTP,以雷击直流输电线路极导线、一极接地故障后对另一极的影响为具体算例进行仿真计算。对仿真结果进行分析,结果表明在故障情况下,对直流输电线路感应电压影响较明显的是土壤电阻率、极线间距与接地故障位置,而线路运行电压对感应电压的影响不大。比较研究了不同故障过电压仿真结果,对于雷击故障,可以用电压突变量的比值来确定故障极;对于接地故障,用分别对金属性接地和阻抗接地故障波进行小波变换分析的结果作为区分依据。最后,依据故障区分特性,提出了考虑电磁耦合的高压直流输电线路保护判据和保护整定方案,经过验证表明,所提出的保护判据可有效地区分输电线路故障。

基于ATP的超高压变电站二次设备防雷保护的仿真

雷区某500 kV变电站发生的2次雷击事故分析出:第1次是雷电流入侵远动控制屏的二次回路,造成线路开关屏跳闸事故;第2次雷击事故造成后台监控系统异常。判断是该变电站二次系统等电位接地方式有问题,二次装置两端存在电位差,使二次装置损坏。变电站二次设备有浮点接地、一点接地和多点接地3种方式。分析了串联一点接地和并联一点接地,并联一点接地目前在变电站二次设备中广泛采用。在ATP图形预处理程序中建立并联一点接地仿真模型,采用Slope-Ramp模拟通过避雷器泄漏到变电站地网中的雷电流进行了仿真。研究得出,在变电站二次设备中采用高、低频混合信号接地系统,真正做到二次设备之间等电位连接是避免事故的关键。

±1500 kV特高压直流输电技术前期研究

随着国家"一带一路"战略构想的提出,未来电网的发展将有大量跨国联网、跨区联网的需求。同时,随着社会的快速发展,输电走廊占地也将成为制约电网发展的一个重要因素,而更高电压等级特高压直流输电线路可大幅减少线路走廊。这两方面均亟待开展更高电压等级特高压直流输电技术的前期研究。在±800 kV和±1 100kV直流输电技术的基础上,进一步研究±1 500 kV直流输电技术中主接线设计、过电压与绝缘配合、外绝缘特性、电磁环境和雷电防护等关键技术在电压等级进一步提升后面临的问题,为未来更高电压等级的选择提供技术支撑。与±1 100 kV直流输电技术相比,更高电压等级特高压直流可实现更大范围内的能源资源优化配置。

10kV架空配电线路避雷器感应雷保护特性分析

笔者首先根据电磁场理论分析雷击大地时在导线上产生的感应过电压分布情况。其次,通过引入击距的概念计算各种雷电流幅值在导线上产生的感应雷过电压最大值,并得出造成感应雷过电压的最小雷电流幅值。结合以上两者分析,提出在绝缘子串发生闪络之前,附近避雷器率先动作以达到防止绝缘闪络的目的,因此根据感应雷过电压分布情况和避雷器动作条件求取避雷器的感应雷过电压保护范围,得出避雷器感应雷保护范围与雷电流幅值存在正相关性的结论。最后,根据计算实例和实际情况得出不同避雷器安装密度对感应雷和直击雷的防护效果,为电力部门对10 kV配电线路避雷器的配置提供依据。

特高压交、直流输电的适用场合及其技术比较

从世界范围看,特高压输电技术将长期发展。根据中国电网的发展趋势,特高压电网将由1000kV级交流输电系统和±800kV级直流系统组成。根据特高压交流和直流2种输电方式不同的技术经济特性,比较分析了两者的适用场合,并对特高压输电线路的防雷保护、可靠性、稳定性、电磁环境、绝缘子选型和交直流配合等技术问题,分别展开比较。得出主要结论:特高压交流主要定位于近距离大容量输电和更高一级电压等级的网架建设,特高压直流主要定位于送受关系明确的远距离大容量输电以及部分大区、省网之间的互联;特高压直流的正极性导线比负极性导线更易遭受雷害;应避免出现由一个大电厂通过数回特高压交流线路集中送至同一地区的情况,也要重视包含多回特高压和超高压直流线路的“多馈入直流输电系统”的安全稳定问题;建议中国特高压输电线路优先采用大吨位、高强度的合成绝缘子,并采用由数片玻璃防污绝缘子和合成绝缘子构成的组合绝缘子方式,避免合成绝缘子芯棒碳化脆断的事故发生。

建筑结构中雷电流和磁场分布特性的频域有限元方法分析

给出了建筑物复杂钢筋结构体的简化模型,考虑雷电暂态现象产生的电场和磁场的相互耦合,采用基于有限元的频域求解方法,得到了建筑物复杂钢筋结构体中的电流和磁场分布情况,与已有电路方法和试验结果进行比较,验证了提出的频域有限元方法的正确性。给出了四种参数变化情况下,简化模型8根立柱导体中的电流分布百分比及模型上层坐标为(0.05,0.05,1.5)的磁场值的相应变化。结果表明钢筋导体的电导率和直径对电流分布和磁场的影响很小,雷电流的频率对电流分布和磁场影响略大,雷电流的峰值对电流分布无影响而与磁场成正比例变化。这些仿真结果为建筑物的防雷设计提供了依据。

工业控制系统的雷电灾害防护技术研究

以ICGS雷电冲击试验平台为例介绍了工业控制系统的典型结构,根据其结构的电气特点及雷电造成危害的可能途径,对工业控制系统的雷电防护提出全面具体的技术措施,从而保证工业控制系统正常安全的运行,免受电磁脉冲干扰的危害。经研究,对工业控制系统的防雷保护不仅要做好接闪器,引下线,接地体等基本的外部防护,还要做好等电位联结,屏蔽,信号系统和电源系统的电涌保护等相关内部防雷措施。

实验室精密仪器设备防雷电及过压保护系统研究与实施

雷电及过电压对实验室精密仪器设备的危害很大,轻则造成数据损失、控制设备误操作,重则毁坏设备。雷电危害实验室精密仪器设备主要通过电源线路和各种数据线缆以及地电位反击。因此,防止雷电危害应采取综合措施,做好各种线路的防护和等电位处理,给出了防雷的具体方案。

水产养殖自动化系统的防雷保护技术

雷电引发脉冲电磁场对微电子器件设备造成侵害已成为水产养殖自动化系统损坏的主要原因之一。经对系统的现场实际情况和雷电入侵途径分析,提出了直击雷、雷电感应和雷电波的防护措施。对控制房和DCS柜采用避雷针、独立针的直接雷防护;系统电源分别采用箱式电源避雷器、电源避雷器、模块式电源避雷器作为三级电源保护,减少LEMP雷电电磁脉冲辐射;计算机网络与等电位地网间设置低压避雷器或火花隙,防止信号干扰和避免地电压反击;根据传输速率、工作电平、特性阻抗等,选择通信线路的信号防雷保护器的参数和型号。

浅谈如何利用法拉第笼原理防护雷电电磁脉冲

介绍如何利用建筑物钢筋结构形成法拉第笼式钢筋网,以屏蔽和防护雷电电磁脉冲。

站房防雷接地的设计思考

研究目的:铁路站房有大量的旅客滞留,同时站房内设有供配电系统、建筑智能化以及客运服务、通信、信号等运输调度系统,为了保证人员、设备和运输生产的安全,必须做好站房的直击雷和雷击电磁脉冲防护,本文对站房的防雷接地进行系统研究,指出设计中的关键点。研究结论:通过分析得出:(1)铁路综合站房的雷电防护应采用外部防雷和内部防雷相结合的手段;(2)等电位联结是所有防雷措施中最为关键的一条;(3)综合接地1Ω的要求并不是每座建筑物都应满足。