基于蒙特卡罗法的500 kV同杆双回线路雷电反击跳闸率计算和分析

针对雷击现象随机性大的特点,选用蒙特卡罗法并结合电气几何模型和行波法对500 kV同杆双回线路的雷电反击跳闸率进行计算。利用电气几何模型计算绕击率,并分析了接地电阻、绝缘配合等因素对杆塔雷电反击跳闸率的影响。计算结果表明,随着接地电阻的增大,雷电反击跳闸率随之升高;不平衡绝缘较之平衡绝缘对双回线路同时跳闸率的抑制效果更明显;对于同杆双回输电线路,其导线排列相序对反击跳闸率也有影响,不应忽略。

750kV输电线路杆塔反击跳闸率影响因素分析

对输电线路进行防雷性能的评估是电力设计部门的重要任务。由于当前对雷电波在接地网传播过程中的物理过程还不清晰，因此亟需建立雷击输电线路时杆塔及接地网的准确模型，并计算出该输电线路的雷击跳闸率，才能为防雷性能的设计和评估提供较为准确的判据。所以建立输电线路杆塔和接地网的宽频等效电路对模拟杆塔在雷电冲击作用下的特性具有重要的理论意义和实用价值。本文提出了一种基于输电线路杆塔和接地体冲击特性的场路耦合建模方法，该方法汲取了黑箱理论建模方法与传统的物理建模方法的优点，避免了其不足。然后将该方法应用于计算多种典型路杆塔在不同条件下的反击跳闸率，最后选取其中五种主要的影响因素进行了分析。分析的结论可用于指导750kV输电线路具体的塔基接地和施工。

输电线路杆塔接地电阻对线路反击跳闸率影响研究

随着输电线路建设运行规模的不断扩大,同一走廊的输电线路杆塔包含不同类型的塔头,从而导致杆塔不同类型塔头可能处于不同大气环境和土壤环境中,其接地电阻存在很大差异,因此有必要对不同塔头类型的杆塔在不同接地电阻值下的耐雷水平和反击跳闸率影响进行研究。建立了猫头塔、酒杯塔、鼓型塔等3种500 kV交流输电线路杆塔的反击闪络模型,并研究了3种塔头模型的杆塔接地电阻对线路反击耐雷性能的影响规律:酒杯塔与鼓型双回闪络规律类似,对鼓型单回闪络线路的影响最大,其次是鼓型双回闪络线路和酒杯塔,影响最小的是猫头塔。

覆冰区220 kV典型输电线路杆塔反击跳闸率仿真分析

为了更好地评估山区输电线路杆塔的防雷性能,降低其雷击跳闸率,以10 mm、15 mm和20 mm不同冰区的输电杆塔为研究对象,简要介绍了其典型塔型结构,利用电力系统电磁暂态仿真软件（PSCAD）对三种冰区塔型进行仿真分析,计算其反击跳闸率,并从杆塔接地电阻、杆塔高度两个影响因素进行分析研究。结果分析显示：承载覆冰量越大的杆塔,其耐雷水平越大,反击跳闸率越低。杆塔高度越高,接地电阻越大的杆塔,其反击跳闸率越大。

工频电压对输电线路雷击跳闸率的影响

为研究工频电压对输电线路反击跳闸率和绕击跳闸率产生的影响,验证目前的试验结果,从工频叠加影响机理、蒙特卡罗法实例计算两个方面进行了计算和分析。结果显示,工频叠加影响机理分析和蒙特卡罗法实例计算的结论一致:工频电压主要提高了输电线路的反击跳闸率,而对绕击跳闸率影响不大。

基于EMTP的220kV输电线路反击模型建立及典型案例分析

雷击灾害是造成输电线路跳闸,破坏电力系统安全可靠供电的主要原因之一。本文在深入研究各种输电线路雷击跳闸率计算方法的基础上,提出了输电线路反击分析模型,利用ATP/EMTP电磁暂态仿真软件对输电线路进行建模,计算线路的耐雷水平,判断在一定的雷电流袭击下,线路是否发生跳闸。最后本文以某高压输电线路为例,采用本文所述方法对该线路的某次历史故障进行分析,总结了该线路某次历史跳闸的原因。

500kV紧凑型线路雷电反击特性的计算研究

通过对紧凑型杆塔的研究,建立其数学模型,然后利用Bergeron法,对高海拔地区500kV紧凑型输电线路的反击耐雷性能进行了详细的计算和分析。通过分析接地电阻与杆塔高度对500kV紧凑型线路耐雷水平的影响,提出了针对高海拔地区防范雷电反击的相关措施。

采用差绝缘方式降低110kV同塔双回线同跳几率

同塔双回输电线路若发生雷击,由于两回线路耐雷水平相当,较易发生同时闪络跳闸事故。为减少输电线路同时跳闸的概率,以某条110 kV输电线路为例,提出采用差绝缘的方法,降低输电线路双回跳闸率,同时考察了不同因素对雷击跳闸率的影响。结果表明:采用一回绝缘强度不变,另一回增加3片绝缘子的差绝缘方式,可将双回跳闸率降低至总跳闸率的12%以下。同时,减小地面倾斜角和避雷线保护角、采取合理的相序排列、减小接地电阻值都可以在一定程度上减小雷击跳闸率。

装配避雷器的同塔混压四回输电线路反击防雷性能分析

针对1 000 kV/500 kV同塔混压四回线路易受雷击发生反击跳闸问题。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,在考虑工频电压的影响下建立绝缘子闪络模型、杆塔多波阻抗模型等电力元件仿真模型,并对线路的反击耐雷水平进行了仿真分析。对输电线路绝缘子易闪络相加装线路避雷器,计算线路避雷器不同位置下线路的耐雷水平和雷击跳闸率。计算结果表明同塔多回混压线路非全相安装避雷器时,防雷效果与避雷器安装位置密切相关。对于绝缘子易闪络相加装避雷器,只在同压同相装设避雷器的情况下,建议在1 000 kV两回A相各装一只避雷器。对同塔四回混压易闪络相均装设避雷器,防雷效果最佳。

220/110kV同杆四回线路耐雷性能的研究

计算了深圳鹏城-新田双回220kV输电线路中3段220/110kV同杆并架四回线路的雷电绕击跳闸率和雷电反击跳闸率,分析了减小避雷线保护角、采用不平衡绝缘和安装线路型避雷器等措施对雷电反击跳闸率的影响。提出了减小避雷线保护角至0°、降低杆塔冲击接地电阻至10Ω、在一回110kV线路上增强绝缘、在另一回110kV线路上安装绝缘子并联间隙以及在高土壤电阻率地区或雷电易击处的一回110kV线路上装设线路避雷器等降低雷电反击跳闸率的措施。

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。

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%。

不平衡绝缘在220kV和110kV同塔双回线路中的应用

应用电磁暂态仿真计算EMTP程序,对在同塔双回线路中采用不平衡绝缘时,可将两相闪络有效锁定在低绝缘侧的最低不平衡度进行了分析,并提供了相应的绝缘配置方案。当线路采用平衡绝缘或绝缘的不平衡度较小时,雷击导致的两相闪络通常发生在两回线路中,即一回各有一相闪络;而随着两回线路绝缘水平差距的拉大,两相闪络将逐渐向低绝缘侧集中。利用该原理,通过保证两回线路之间足够的绝缘水平差距可将两相闪络锁定在绝缘水平较低的一回中,即实现以一回三相跳闸为代价来避免严重的双回同跳事故,从而提高线路的双回耐雷水平。计算结果显示,当220 kV和110 kV同塔双回线路的绝缘不平衡度达30%左右,或分别相差4片和3片绝缘子时,不平衡绝缘可较好地起到锁定两相闪络的效果。并且,该方案的防同跳效果在采用各种导线相序布置方式的双回线路上均稳定可靠,因而可有效地避免同塔双回输电线路发生雷击同跳事故。

重庆地区自渝500kV输电线路的防雷性能

鉴于 5 0 0kV线路的重要性 ,以重庆地区 5 0 0kV自渝输电线路为例 ,针对其特殊的地形、地貌 ,用规程法计算线路的雷击跳闸率 (包括反击和绕击 )、行波法计算线路的反击跳闸率、击距法计算线路的绕击跳闸率 ,分析影响雷击跳闸率的主要因素 ,比较计算结果 ,找出绝缘薄弱点、雷电易击段 ,并提出相应的改进措施。计算结果表明 :雷电流陡度对反击跳闸率的影响很大 ,雷电流陡度越大 ,反击跳闸率越高 ;规程法计算反击还比较接近实际运行经验 ,计算绕击则存在明显缺陷 ;击距法 (EGM)计算绕击跳闸率考虑的因素比较全面 ,评估避雷线对导线的屏蔽性能与实际更接近。

土壤模型复杂化对输电线路杆塔接地及耐雷性能的影响

传统输电线路杆塔接地工程设计均基于无限大均匀土壤电性模型,该土壤电性模型与实际土壤不符,可能造成接地设计的不准确。基于拉普拉斯方程,推导了水平双层和垂直双层土壤电性模型下的杆塔接地装置的电位函数表达式,从而提出了相应条件下接地电阻的计算方法。以三门峡地区110kV中横线典型铁塔接地为例,分别采用规程法和分层土壤精确计算法,对无限大均匀土壤、水平双层和垂直双层等土壤电性模型下的典型线路杆塔反击跳闸率进行了计算。结果表明,若以无限大均匀土壤设计接地装置,其反击跳闸率较土壤二分层情况低。

1000kV同塔双回线路相序布置及导线安全距离研究

同塔双回线路共有六种相序布置方式,为选取最优相序,以皖电东送淮南—上海1000 kV特高压输变电工程为例,利用CDEGS软件包、MATLAB、EMTP程序,仿真计算了同塔双回线路各种导线排列方式下电场、磁场、无线电干扰、可闻噪声、自然功率、线路不平衡度和反击跳闸率。结果表明,相序布置对同塔双回线路的电磁环境、自然功率、线路不平衡度及耐雷性能等电气特性有一定的影响;线路的工频电场、自然功率和线路不平衡度是决定线路最优相序布置的关键因素。综合各种电气特性因素,得出了线路的最优相序布置——ABC/CBA;最后在最优相序布置下推算了1000 kV同塔双回线路跨域建筑物的安全距离。其计算方法与结果可供实际工程参考。

一种新型的220kV垂直排列四回路塔性能研究

针对目前常规的220 kV垂直排列四回路塔在施工放线过程中可能出现牵引下层导线的钢丝绳刮伤上层导线的情况,提出了一种新型的垂直排列四回路塔塔头布置方案,并与常规四回路塔在塔重和占用走廊宽度、绕击和反击跳闸率等方面进行了对比分析。分析结果表明:这种新型的四回路塔不仅很好地避免了上述施工过程中的导线损伤问题,而且在塔重、占用走廊宽度以及反击跳闸率等方面均比常规四回路塔优越;但在相同防雷保护角的前提下其绕击跳闸率略高于常规四回路塔。建议适当减小该塔型的防雷保护角,在相同的雷击跳闸率下其塔重和占用走廊宽度仍比常规四回路塔优越,可推广使用。

110kV同塔六回输电线路提高反击耐雷水平措施研究

110 k V同塔六回输电线路易受雷击,且已有防雷措施不能有效降低反击跳闸率,为提高同塔六回输电线路反击耐雷水平,基于目前输电线路防雷方法提出一种可显著提升反击耐雷水平的组合措施。首先,基于表征输电线路反击耐雷性能的关键参数计算方法,建立110 k V同塔六回输电线路反击耐雷性能仿真研究模型。然后,对未采取防雷措施、架设耦合地线、配置避雷器、同时架设耦合地线与配置避雷器,这几种不同措施分别进行仿真分析。结果表明:兼顾考虑维护难易和经济成本,提出的顶层配备避雷器且架设耦合地线的组合措施能够大幅度改善防雷性能、降低反击跳闸率。

输电线路杆塔接地电阻控制值的差异化设计研究

为提高输电线路杆塔接地装置设计的科学性和针对性,在分析反击跳闸率和接地电阻的影响因素的基础上,提出了基于输电线路反击跳闸率控制目标和蒙特卡洛法择优筛选的杆塔接地电阻控制值的差异化设计方法。即充分考虑影响反击跳闸率的各因素,根据杆塔结构参数、绝缘子串参数、沿线土壤电阻率、地形、雷电参数等进行反击跳闸率计算和区段划分,对各区段反击跳闸率进行加权平均获得线路总体反击跳闸率,再将其与反击跳闸率控制目标进行比对,并通过蒙特卡洛法实现在多种区段划分和接地电阻控制值中的择优选择,作为杆塔接地电阻的优化设计控制值。给出了蒙特卡洛法计算步骤和典型实例,计算结果满足预设要求。

输电线路雷击灾害风险层进式评估体系的构建

在深入研究各种输电线路雷击跳闸率计算方法并结合目前各网省公司线路管理现状的基础上,提出了输电线路雷击跳闸率预评估、再评估的层进式评估流程,并利用Visual Studio高级程序设计语言开发了一套输电线路雷击跳闸风险评估系统。该风险评估系统综合应用规程法、改进电气几何模型(EGM)、Google Earth地理信息软件和ATP/EMTP仿真计算等技术,评估范围覆盖了雷电绕击、反击等主要雷害型式,评估模型涉及线路地理特征信息、线路结构特征信息等影响要素,评估结果量化分析了各要素对雷击风险的影响,拓宽了输电线路防雷技术的思路及领域。笔者应用开发的雷击灾害风险评估系统对一条实际的输电线路进行雷击风险评估,并分析了该线路某次历史跳闸的原因。