输电线路雷电绕击率的三维计算方法

绕击率是计算输电线路耐雷水平的重要参数,传统计算方法以导地线平均高度估算线路的绕击率,存在一定的误差,难以反映线路绕击的真实情况。本文对传统方法进行改进,得出基于三维曲面的输电线路雷电绕击率的计算方法。该方法以导线的高度为变量,给出了绕击率随垂直于线路的截面与杆塔间距离的变化规律及计算式,通过将该计算式沿线路档距方向进行积分,得出单个档距三维模型的雷电绕击率计算式。本文的分析基于电气几何模型,但该方法同样可以应用于先导法或其他分析方法,可得到基于不同方法的输电线路三维绕击率计算式。该方法从三维空间角度对输电线路绕击率进行考虑,因此更能反映输电线路的真实雷电绕击率,为提高输电线路耐雷性能评估的精度提供了基础。

改进电气几何模型对输电线路绕击率的计算及典型故障分析

提出了改进的电气几何模型,成功地解释了用原EGM法难以解释的现场事故原因。应用改进的电气几何模型分析了输电线路杆塔结构、避雷线和导线的布置、雷电流的幅值、地面倾角对绕击率的影响。结果表明,在地形复杂的山区,大电流也能对线路造成绕击。

输电线路档距两端导线不等高时雷电绕击率的计算

传统电气几何模型法将导线平均高度代入估算线路的绕击率,该方法在档距两端导线等高的情况下基本可行,但对于档距两端导线不等高的情况势必造成较大误差。为进一步提高绕击率的计算精度,以输电线路绕击率三维计算方法为基础,考虑了档距两端导线不等高时垂直于线路方向截面上档距内导线的高度变化,进而得出档距两端导线不等高时绕击率的精确计算公式;通过算例比较了用文中提出的方法和传统电气几何模型法分别算出的结果差异。用该计算方法计算得出了绕击率随保护角、杆塔高度、雷电流幅值等参数的变化较为缓慢的结果。

改进电气几何模型计算输电线路绕击率

利用改进的电气几何模型，计算分析了输电线路杆塔结构，避雷线和导线的布置，雷电流的幅值和雷电流入射角，以及地面倾角对绕击率的影响。算例表明了绕击率的变化趋势。在杆塔合理的结构下调整杆塔参数，使绕击率减小，可为设计线路部门提供依据。

浅析绕击率与保护角、坡度的关系

介绍了Eriksson提出的改进电气几何模型,并通过对我国500 kV和220 kV输电线路进行计算,比较绕击跳闸率随不同保护角的变化规律、随斜山坡角度的变化规律。

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。

计算输电线路绕击跳闸率的新模型

为了能够更精确地计算输电线路的绕击跳闸率,将电磁暂态程序EMTP与蒙特卡罗法相结合,提出了一种新的计算输电线路绕击跳闸率的模型.该模型既能充分计及影响输电线路绕击跳闸的各种随机因素,又具有电磁暂态程序对过电压计算准确的优点,从而提高了计算绕击跳闸率的准确性.仿真计算结果表明,利用该模型所得到的绕击跳闸率与实际值的相对误差在10%以内.因此,该模型较规程法能更好地反映输电线路绕击跳闸的实际情况.

高压输电线路绕击跳闸率的研究

基于改进电气几何模型并充分考虑了雷击避雷线与大地的不同,引入击距系数。提出了利用暴露距离计算线路绕击跳闸率,以500 kV输电线路为例,采用该方法计算绕击跳闸率比规程法计算更准确。并且结合实例研究分析了输电线路避雷线保护角和导线高度、地面倾角、线路绝缘强度对绕击跳闸率的影响。结果表明绕击跳闸率与保护角、地面倾角、杆塔高度有关,随着保护角、地面倾角、杆塔高度的增加而增加,当避雷线保护角为-6.24°时,绕击闪络率从0.213 5(100 km·a)-1降到0。

基于蒙特卡罗法的超高压输电线路绕击跳闸率的计算

为准确评价超高压输电线路的耐雷性能,采用蒙特卡罗法对雷电绕击线路的随机过程进行模拟和统计计算,并通过改进的电气几何模型(EGM)进行绕击的判定。用简化的集总参数模型(级联的π型电路)对线路进行建模,用梯形积分法求解状态空间方程进而计算线路雷电绕击过电压,并与电磁暂态程序(EMTP)计算结果进行了比较,证实了该模型的可靠性。针对一条500 kV超高压线路进行了雷电绕击跳闸率的计算,最后分析了地面倾角,雷电入射角,工频电压对雷电绕击跳闸率的影响。

基于改进电气几何模型同塔多回输电线路绕击跳闸率计算

由于传统的电气几何模型基于单根导线和地线进行分析计算,对输电线路绕击跳闸率计算结果不够准确,提出一种基于改进的电气几何模型的新算法。该算法计及同塔多回输电线路避雷线、多导线系统以及大地之间的相互屏蔽作用,并考虑了雷电流的幅值和雷电流入射角等对绕击跳闸率的影响。

基于先导发展模型的输电线路绕击跳闸率计算

雷电绕击是影响电力系统安全稳定运行的关键因素之一,现有输电线路雷电绕击分析模型对先导起始和发展过程的描述较为简化。为此,根据正极性上行先导起始和发展机理,提出了用于单根导线和分裂导线的上行先导起始判据,并提出了1种考虑背景电位变化贡献的流注空间电荷计算方法,在此基础上建立了绕击跳闸率计算模型和自适应算法,最后对我国典型的500 kV线路的绕击特性开展了仿真研究。计算结果表明,低电压等级时该模型得到的先导起始时刻与Rizk判据和临界半径判据基本一致,500 kV输电线路绕击跳闸率平原地区为0.012次/(100 km·a),山地地区为0.211次/(100 km·a),与我国运行经验相符。绕击跳闸率自适应算法与原有方法相比,在同样精度下所需计算时间更短。

基于Monte Carlo和EGM的同塔双回线路绕击跳闸率的计算

为准确评价输电线路的耐雷性能,采用蒙特卡罗法对雷电绕击线路的随机过程进行统计计算。针对同塔双回线路的实际杆塔结构,改进了电气几何模型(EGM)作为绕击判据,考虑输电线之间的相互屏蔽作用以及雷电先导入射角,通过先导位置落入绕击区间进行绕击的判定。选取220 kV同塔双回线路的实际杆塔进行绕击跳闸率的计算,与已有算法的计算结果进行对比分析,验证了改进算法的合理性,并分析了先导入射角,避雷线横担长度,地面倾角对绕击跳闸率的影响。

考虑非标准雷电波的输电线路绕击跳闸率评估方法

自然云地闪电的波形参数波动范围极大,使得雷电波波形参数对输电线路绝缘子串雷电冲击闪络特性的影响不可忽视。为此,利用电压积分法(disruptive effect method,简称DE法)对输电线路绝缘子串在不同雷电波下的伏秒特性曲线变化规律及其在输电线路绕击跳闸率(SFFOR)分析中的应用进行了研究。首先对传统DE法的参数设定进行分析,分析结果表明,模型参数k越小时,DE法的伏秒特性重构曲线越陡峭。在此基础上,提出了1种新的DE参数选取方法使重构曲线能更好地反映实际绝缘子串的伏秒特性曲线变化规律,并与试验数据进行对比来验证该方法的准确度。对500kV输电线路绝缘子串在多种雷电波下的伏秒特性曲线变化规律的研究表明,施加雷电波的波前时间越小,伏秒特性曲线就越陡峭,绝缘子串的绝缘性能也就越差。此外,输电线路绕击跳闸率还必须考虑雷击线路的分散性。因此,将输电线路雷电先导分形发展理论与DE法相结合,提出了1种同时考虑雷击线路分散性和雷电波参数波动性的输电线路绕击跳闸率(SFFOR)的评估方法,计算结果表明500kV输电线路绕击跳闸率为0.337次/(100km.a),与运行统计数据相近。

输电线路旁物体对线路绕击跳闸率的影响

国内目前在输电线路雷击跳闸率计算中,考虑输电线路绕击跳闸率的主要影响因素有保护角、塔高、地面坡度等。我国输电线路大部分地处旷野,以山区、丘陵地带较多。输电线路长度较长,难免跨越高山、森林植被覆盖率较高的地区,因此考虑输电线路旁一定高度物体对线路绕击跳闸率的影响相当必要。应用EGM法分析输电线路旁物高对线路绕击率的影响因素。结果表明,输电线路旁物高对线路绕击跳闸率的影响因素包括线路高度、物体高度、物体与输电线路的水平距离等。

500kV高杆塔输电线路绕击跳闸率计算

为研究500kV高杆塔输电线路的绕击耐雷性能,采用改进的电气几何模型算法,通过暴露弧地面投影计算了线路的绕击跳闸率。比较了目前常用的击距公式和击距系数公式在计算高杆塔绕击耐雷水平时的适用性,选出了较为合适的公式。实例分析时,通过ATP仿真计算得到了各杆塔的绕击耐雷水平,然后分别计算了杆塔高度,地面倾角,避雷线保护角对线路绕击跳闸率的影响,结果表明:绕击跳闸率随着杆塔高度,地面倾角,保护角的增大而增大,适当降低杆塔高度,采用负保护角是提高绕击耐雷性能的有效方法。

基于闪电定位系统的雷击建筑物绕击率分析与区划

通过对重庆地区1999—2008年闪电定位系统监测地闪资料进行数理统计,重点对采用IEEE和DL/T620提供的公式获取的雷击建筑物绕击率进行对比分析,并对重庆全市进行雷击建筑物绕击率区划。结果表明:雷击建筑物绕击率随着滚球半径增大而增加;对于相同滚球半径,IEEE方法获取的雷击建筑物绕击率略高于实际,而低于GB/T21714提供的绕击率;在滚球半径小于120m时,IEEE方法得到绕击率明显低于DL/T620方法,反之则高于DL/T620方法;采用IEEE公式获取的雷击建筑物绕击率与实际较为吻合,在此基础上获得了能客观反映重庆地区雷击建筑物绕击率表达式,并对不同防雷类别建筑物雷击绕击率进行了区划,为雷电灾害风险评估和防雷设计提供了可靠理论依据。

一种降低峡谷输电线路绕击率的措施

由于峡谷的下沉式地形特征,经常导致峡谷地区输电线路发生大概率绕击。为降低峡谷线路绕击率,减少大档距线路雷击跳闸,在现有防雷基础上,文章提出了一种措施,即在雷击闪络前,通过雷云场强窜跃信号提前触发高压包产生人工脉冲,主动降低杆塔两端绝缘水平,将档距闪络转移至杆塔。该措施允许雷电弧在档距两端杆塔指定通道内形成冲击疏导,固相气流灭弧防雷装置(Solid-Phase Airflow Arc-Extinguishing Device,SAAED)动作后的灭弧强气流作用于电弧,电弧被吹断后逐渐熄灭,阻止后续工频电弧形成。文章首先对峡谷与平原线路绕击过程进行了对比分析;之后介绍峡谷线路雷击防护方法原理及装置结构,并通过波过程加以分析解释;最后进行雷电冲击试验,验证了高压包提前放电技术能够降低SAAED间隙击穿电压,改善伏秒特性,为后续实践应用提供了研究基础。

超、特高压交流输电线路绕击跳闸率的改进计算方法

根据超、特高压杆塔的结构特点,对传统的电气几何模型(EGM)进行改进,并引入击距修正系数的概念,使得模型更加符合超、特高压杆塔的情况。从几何关系的角度提出了求解电气几何模型最大击距的改进计算方法,并应用该方法计算超、特高压交流输电线路的绕击跳闸率。计算结果表明:所提出的超、特高压交流输电线路绕击跳闸率的改进计算方法比传统计算方法更加准确、可靠。

新杭线Ⅰ回路雷击闪络跳闸分析及绕击率、跳闸率的实测计算

根据新机线I回路雷电流幅值的实测结果，分析了该线从投运至1994年的34a中的55次雷击跳闸和68次雷击问络的类型——绕、反击，从而求得该线的绕击率和雷击跳闸率的实测值。此外，还对新机线Ⅰ、Ⅱ回路同年份的单位雷击跳闸率作了计算和比较。

基于蒙特卡罗法对输电线路绕击跳闸率的计算与分析

随着电压等级的升高,由雷电绕击引起的线路跳闸事故所占比例越来越大。为了准确评价线路绕击耐雷性能,本文提出一种基于蒙特卡罗法计算输电线路绕击跳闸率的算法。此算法以改进的电气几何模型作为绕击判据,并用Matlab软件进行编程。文中选用110kV、220kV、500kV典型线路,并分别用蒙特卡罗算法和规程法对绕击跳闸率进行计算,对其结果进行比较。该算法分别分析了地面倾角大小、保护角大小、线路跨越山谷的深度以及地面倾角与保护角的综合因素对输电线路绕击跳闸率的影响。结果显示,此算法确信度较规程法高、计算的速度快、分析能力强。