输电线路雷电绕击风险评估多源数据融合可视化方法

直观描述超/特高压输电线路的绕击风险分布,展现线路结构、地形地貌、雷电活动等复杂因素的交互关系具有重要的价值,相关研究亟待深化。该文开展了绕击风险评估多源数据融合可视化方法研究。基于输电通道点云数据、EGM模型参数、绕击闪络率等多源数据特征分析,借鉴“以数生智”认知过程,提出了一种数据融合3维可视化框架及关键技术。该方法采用“档距-导线-断面-计算点-暴露弧”层级数据结构,按层级关联整合不同维度表达需求的数据,基于输电通道激光雷达点云空间开展以暴露弧为载体的绕击风险机理可视化,实现绕击闪络率、屏蔽机理、雷电流幅值等多源信息的综合立体展示,通过支持对限定条件的响应,实现了绕击故障分析应用。某500 kV线路档距案例应用结果表明:融合可视化能够发挥3维视图多尺度、多视角的优势,通过暴露弧与点云数据的信息互补,从机理层面揭示避雷线、地面对导线的屏蔽作用,提升数据展示的全面性、直观性。

电气化铁路柱上开关站的防雷现状及改进措施

雷电对柱上开关站这种新型的电气化铁路牵引供电设施的运行安全存在一定威胁,目前尚未有文献研究其防雷措施。直击雷在落到柱上开关站一次设备上时产生的高电压可以被进出线侧和接触网上网点的避雷器吸收。雷击中柱上开关站的接地部分会产生巨大雷电流,通过容性耦合、感性耦合和地电位反击等方式威胁二次综合自动化设备的安全。双层屏蔽铁箱可有效降低雷电流对二次设备的威胁,因此,柱上开关站既有的防雷措施基本有效。若工程预算充足,可采取加装避雷线和在二次控制端子中额外增设SPD的方法来进一步增强柱上开关站的防雷能力。

基于激光雷达点云的输电线路雷电绕击EGM模型参数智能提取算法

地形地貌与线路结构是基于电气几何模型(electro-geometricmodel,EGM)开展输电线路雷电绕击风险评估的关键几何参数。机载激光雷达虽为EGM模型几何参数提取提供了高质量的数据支撑,但现有参数提取方法存在自动化程度低,及制约绕击风险评估差异化、精细化工程便利性的问题。为此,提出了一种基于激光雷达点云的EGM模型几何参数智能提取算法。首先,对输电通道屏蔽关系以及EGM模型几何参数需求进行分析;然后,建立了基于点云数据的EGM模型参数测量算法及流程,制定了全通道的小颗粒度自动遍历策略。某500 kV山区线路典型档距案例验证结果表明,提出的算法能自主识别待评估导线并筛选参数提取需要的样本点云,可自动遍历实现EGM模型参数的提取测量,并具有良好的准确性、普适性、稳定性。研究成果可为复杂地形输电线路绕击风险差异化精细化评估提供技术支撑。

交叉跨越区段下方穿越线路绕击特性研究

随着特高压线路的兴建,由于输电走廊的空间限制,不可避免地会出现特高压线路与500 kV交流线路交叉跨越的情况,且在穿越处下方500 kV输电线路的绕击性能与一般非跨越区段情况输电线路具有较大差异。本文基于电气几何模型法,对上方鼓形双回1 000 kV交流线路输电通道对穿越下方500 kV干字型线路的情况进行了计算,并分析了下方钻越线路避雷线架设方式对各相绕击率的影响。研究结果表明上、下方线路穿越中心点200 m范围内具有雷电屏蔽作用,且距离中心点越近,屏蔽作用越强。避雷线架设方式对各相绕击率影响的计算结果表明,被穿越的下方线路穿越点附近1基以内杆塔线路可以不架设避雷线。研究结果对特高压线路跨越的500 kV交流线路防雷设计提供参考。

多重雷击引起500kV线路避雷器损毁故障分析

多重雷击过程是自然雷电中的普遍现象.短时间沿同一路径发生的多次回击将严重威胁输电线路安全运行.以某地区500 kV线路发生避雷器损毁故障为例,结合雷电定位数据,对故障录波进行了详细分析,对杆塔耐雷水平进行了校核,确定了该次故障由一次较为罕见的多重雷绕击线路引起.该多重雷击包含一次主放电与7次后续回击过程,且后续雷击电流峰值与主放电电流峰值相当.对注入线路避雷器的能量进行估算,结果表明多重雷击注入避雷器的能量可达避雷器耐受值的两倍以上,热击穿是造成避雷器损毁的主要原因.

平原地区500kV输电线路雷电屏蔽性能的模型试验研究

雷害是输电线路故障的主要原因,在我国南方多雷地区,超高压输电线路频繁发生雷电屏蔽失效引起的跳闸,有必要更深入地研究超高压输电线路的雷电屏蔽性能。采用1:40线路模型,通过大量的冲击放电试验,研究了500kV输电线路的雷电屏蔽性能,得到了500kV输电线路绕击概率的空间分布规律,近似为抛物线,并分析了影响绕击的各种因素,如保护角、导线电压、导线对地电阻、非垂直落雷等。试验研究结果对提高500kV输电线路的雷电屏蔽性能有一定的借鉴意义。

高速铁路牵引供电接触网雷电防护

中国高速铁路多采用高架桥敷设方式,牵引供电接触网的导线对地高度较大,雷击跳闸率较高,必须采取有效措施加以解决。建立了接触网的雷电过电压计算模型,并基于矢量匹配技术和网络综合理论提取了高架桥冲击阻抗的等值电路;计算分析了接触网雷击跳闸的概率和特点。结果表明:接触网F线的雷击跳闸率很高,而受到F线屏蔽的T线雷击跳闸率较低;提出了将PW线兼做避雷线使用以及在F线绝缘子上安装带串联间隙避雷器的防护方案,同时,建议加强高架桥非预应力结构钢筋与接地钢筋的可靠等电位连接,以提高防护方案的效果。

超/特高压输电线路雷电绕击防护性能研究

输电线路跳闸的主要原因是雷击闪络,这与线路现有雷击跳闸模型与线路实际运行情况存在较大差异有关。文中以电磁场理论为基础,对高杆塔下击距系数进行研究,利用自编程序仿真,结果表明击距系数随着杆塔高度的增加而减小,雷电流幅值对击距系数没有影响,利用线性拟合方式得击距系数β与杆塔高度H的关系式为:β=1.18?H/108.69。引入击距系数,提出利用改进的电气几何模型对超特高压线路绕击耐雷性能进行分析,并以500kV鸭福线路为例进行计算和分析,结果表明根据文中仿真模型所推导的β公式计算该线路的跳闸率与实际线路运行情况比较吻合。同时,分析了杆塔高度、地面倾角、线路保护角、线路绝缘强度等对输电线路绕击耐雷性能的影响。

山区复杂地形条件下输电线路雷击跳闸故障分析方法

为提高山区输电线路防雷水平,揭示部分已安装塔顶避雷针或避雷线侧针保护失效原因,应加强对雷击点位置的诊断分析。基于雷电定位系统监测数据,利用三维地理信息系统扫描提取的故障杆塔邻近档距精细地形地貌数据,建立全档距三维全景复现防雷性能计算模型,仿真故障时刻状态,分析确定故障性质和雷击点范围,并考虑邻近杆塔绝缘水平差异和防雷措施保护范围的影响校核雷击点区间。运用该方法对发生在山区的典型故障进行三维全景复现,得到的分析结果能够较好地与故障情况吻合,并且量化解释了部分现有防雷措施失效的原因,对后续防雷改造具有显著的工程指导意义。

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。

铁塔横担侧向避雷针的绕击保护效果分析

为评估在杆塔横担上安装侧向避雷针的防雷电绕击效果，提出建立三维的电气几何模型，计算侧向避雷针对导线的绕击保护距离，并总结了其安装和使用的规律。针对110～500kV典型杆塔线路的计算表明：侧向避雷针能较好地保护杆塔附近的重点绕击危险区域，从而可以有效地降低线路的绕击跳闸率。研究还表明，侧向避雷针对导线的保护效果会受到针杆长度和安装位置的影响，针杆的长度应大于2m，并且尽量架设在避雷线保护角较大的导线横担上。实际工程的运行经验表明，侧向避雷针确实可以在输电线路上起到较好的防雷效果，其有效性已得到证明。因此，对于雷害严重的高杆塔、山区输电线路，在杆塔的横担上安装侧向避雷针是线路防绕击治理的有效途径。

沿输电线路档距方向绕击概率的变化

开展了输电线路沿档距方向的绕击概率变化的模拟试验研究，结合现场运行经验和理论分析，提出了沿档距方向存在绕击的安全区。

计及风速影响的500kV同杆双回线路绕击耐雷性能计算模型研究

目前雷击仍然是危及输电线路安全可靠运行的主要原因,而现有评估输电线路绕击跳闸率的模型还不能与线路实际运行经验一致,该文在分析500kV同杆双回输电线路绕击耐雷性能时,以三峡电站的出线为例,充分考虑了风速的影响,对击距模型进行了改进,同时还较详细分析了地面倾角、杆塔高度等对绕击跳闸率的影响。通过编程仿真计算结果表明,随着风速的增加,输电线路保护角和绕击跳闸率都将增加,建议今后在评估输电线路绕击耐雷性能时,对风速影响因素应加以考虑。

山区500kV输电线路雷电屏蔽性能模型试验研究

雷害是影响500 kV输电线路安全稳定运行的主要因素之一,其中雷电屏蔽失效引起的跳闸占很大比例。特别在山区,雷电屏蔽失效引起的线路跳闸问题显得更为突出。为了深入研究超高压输电线路的雷电屏蔽性能,此次进行的山区输电线路绕击模型试验,考虑了斜山坡坡度、跨越山涧杆塔、非垂直落雷等因素的影响。试验结果表明,由于山区地形的影响,绕击率远高于平原地区。

高压输电线路先导发展绕击分析模型研究

雷电绕击是关系到特(超)高压输电线路安全稳定运行的关键问题之一。针对特(超)高压输电线路的特点,在总结前人研究结果的基础上,提出适用于特(超)高压线路的雷电上行先导起始判据,建立了基于先导发展法的绕击模型,并以日本特高压同塔双回线路的运行经验对模型进行了验证。基于该模型,对不同地形条件下、考虑线路运行电压的特高压直流线路的雷击问题进行研究,为改善线路的防雷性能提供帮助。

利用地形参数计算超高压输电线路绕击跳闸率

目前雷击仍然是危及输电线路安全可靠运行的主要原因,而超高压输电线路雷击跳闸主要原因是绕击。基于击距理论的电气几何模型在输电线路绕击性能评估中得到了广泛的应用,该模型认为绕击率与导线高度、地面倾角等因数有关,但是输电线路实际地面倾角的获取非常困难。为此,提出了一种利用Google Earth软件来计算地面倾角的方法。首先根据输电线路杆塔经纬度坐标计算位于垂直于输电线路走廊方向上点的经纬度坐标,通过Path Editor工具调用Google Earth软件获得各点的海拔高度;然后根据各点与杆塔所在位置的高差和距离,计算杆塔地面倾角;最后以某500 kV输电线路为例,利用改进的电气几何模型,研究实际地面倾角下整条输电线路的绕击跳闸率。研究表明:输电线路两侧绕击跳闸率差别较大,建议评估输电线路绕击性能时对输电走廊两侧地形的差异加以考虑;计算结果与实际发生过的雷击情况吻合,为差异化的防雷打下了基础。

云广特高压直流输电线路雷电屏蔽性能研究

为评估、计算输电线路雷电屏蔽性能即绕击性能,基于长空气间隙放电理论建立了特高压直流输电线路雷电屏蔽的先导发展模型,并用该模型计算了拟建立的云广±800 kV直流特高压输电线路雷电屏蔽性能。计算结果表明:随着地面倾角、保护角的增加,线路屏蔽失效率明显增加,特高压直流输电线路最好采用负保护角运行。

1000kV线路走廊的雷电参数及易闪线段分析

为配合1000kV交流特高压试验示范工程线路防雷设计，采用一种全新的统计方法一线路走廊网格法，按0．2°×0．2°网格从北向南划分该工程线路走廊为#0～#28的连续统计段，用山西、河南和湖北电网雷电定位系统2002～2005年地闪主放电资料，统计研究特高压线路沿线走廊的雷电活动特征，得出了沿线走廊每个统计段的雷电参数（雷电日Td、地闪密度Ng、地面落雷密度γ和雷电流幅值累积概率分布）并用新的雷电参数校核特高压线路绕击闪络率计算值，找出其易受雷击并发生闪络的薄弱线段，即“易闪段”，供该示范工程设计和运行参考。

500kV 线路直击雷典型事故调查研究

介绍了近几年华东地区５００ｋＶ线路发生的４次典型直击雷事故的情况，并就事故原因和５００ｋＶ线路防雷问题进行了分析和探讨。