白鹤滩±800kV特高压直流送出线路的雷击闪络率仿真计算

雷击闪络是威胁白鹤滩±800kV特高压直流送出线路安全稳定运行的重要原因之一。为了准确校核白鹤滩-江苏±800kV特高压直流输电线路的雷击闪络率并指导工程线路防雷设计,首先分析了白鹤滩水电送出工程沿线的地形、气象分布特征及各区域电网的雷电故障统计情况,推荐了白鹤滩-江苏±800kV线路全线的雷击闪络率设计参考值。而后,基于电磁暂态仿真程序(EMTP)和电气几何模型法(EGM)对白鹤滩-江苏±800kV线路全线的雷击闪络率进行了综合仿真分析,确定了不同地形、塔型、地面倾斜角、接地电阻对雷击闪络率的影响,并结合沿线工程条件提出了全线及各段的雷击闪络率。最后,综合评估了现有的防雷设计方案,研究了进一步优化线路雷电性能的方案及措施。

10kV配电线路雷击跳闸率的计算分析

电力公司如果能够精确计算10kV配电线路雷击跳闸率,就能对10kV配电线路具有的防雷的性能进行准确的分析与评估,并且根据10kV配电线路的实际状况采取有效的防雷手段。本文主要内容是对10kV配电线路雷击跳闸率的计算分析。

±800 kV特高压直流输电线路雷电性能及防护措施研究

[目的]雷击是造成±800 kV特高压直流输电线路故障的首要原因,开展输电线路防雷评估对系统的安全与稳定运行至关重要。[方法]文章依托我国某在建±800 kV特高压直流输电线路工程,根据工程设计使用条件选用导、地线型,通过沿线各海拔、气象区分布塔型数量,确定了主力杆塔;综合沿线各塔位地面倾角、土壤电阻率、雷暴日、气象区等分布比例,评估了全线耐雷性能,并针对工程雷电特性,提出了具体的防雷优化措施,此外,还对比了电气几何模型(EGM)法中关于地形考虑的2种方法间的计算差异。[结果]计算结果表明:工程综合雷击闪络率不满足设计参考值要求,全线以绕击防护为主,沿线雷暴日与杆塔正极侧的地形条件是防雷关键影响因素。[结论]将全线位于C级及以上多雷区,山区正极侧地面倾角≥25°的杆塔保护角采用-15°设计后,可满足雷击闪络率不大于0.10次/(100 km·a·40 d)的防雷要求,经分析对比邻近已投运±800 kV线路的耐雷性能与实际运行数据,论述了文章计算方法及结果的合理性。

±500kV同杆双回直流线路雷电性能的研究

为了解决同杆双回线塔身高、易遭雷击等问题,计算研究了±500kV同杆并架双回直流线路的雷电性能,提出了有较好防雷电绕击性能的塔型。双回线路4种极性排列方式的计算表明,除方式C外,其他3种方式的线路雷击闪络率≤0.093次/(100km·a)(地面倾斜角为15°时),均<0.1363次/(100km·a)的500kV交流线路统计结果,双正极性极线同时跳闸率小于单正极性。同杆并架双回直流线路能够满足雷电性能的要求。

根据电气几何模型对10kV配电线路雷击跳闸率的计算分析

为了实现对10 kV配电线路防雷性能的评估,制定相应防雷措施。首先根据计算雷击跳闸的电气几何模型原理制定10 kV配电网的电气几何模型,考虑雷击大地时在导线上产生感应过电压的影响。其次,通过对比分析直击雷暴露距离和感应雷暴露距离得出计算10 kV配电线路的雷击跳闸率计算公式,以昆明某地区典型线路为例计算其雷击跳闸率,所得结果与实际情况比较符合。最后,根据电气几何模型分析了加强绝缘和安装线路避雷器两种情况的不同配置下的跳闸率降低效果,为10 kV配电线路防雷计算与防雷措施评估提供了一个新方案。

直流输电线路雷害现状与分析

目前,中国已建成相当规模的直流输电网。直流输电线路的快速建设和大规模运营带来的是一系列的直流线路管理和运行问题,而直流输电线路雷害防治工作正是管理运行工作中的一个重点和难点。由于中国直流输电线路雷害防治起步较晚,且有单一线路雷击数据量偏少、计算模型存在局限性等问题,传统的计算和评估方法较难真实地反映直流输电线路的实际雷害情况。笔者正是以上述问题为出发点,搜集了大量的雷击闪络数据,整体上把握了国内直流输电线路的雷害现状,并利用数据挖掘和敏感性因素分析等手段得到了一定的直流线路雷害特征,为运行管理部门开展防雷工作提供一定的参考和依据。

特高压直流接地极线路雷击闪络风险研究

接地极线路的安全稳定运行对整个特高压直流输电系统的可靠性有重要影响。针对目前接地极线路绝缘配合存在的问题,开展了招弧角雷击闪络试验,获取了间隙距离与雷击50%闪络电压的关系;建立了基于蒙特卡洛法的接地极线路的雷击闪络率计算模型,分析了主要影响因素。结果表明:目前我国的接地极线路绝缘强度较低,招弧角的存在,增大了雷击闪络风险;接地极线路的雷击闪络率与雷电流幅值概率分布和招弧角间隙距离密切相关,在进行绝缘配合设计时需考虑感应雷过电压。

110kV双回线路格构式复合材料杆塔雷电防护研究

应用复合材料杆塔需要经济的、适于杆塔材料和结构特点、并能有效提高杆塔雷电性能的雷电防护设计方案。为此,以110 kV线路杆塔为目标,首先从电气要求和经济成本方面考虑,提出了由复合材料塔头和金属角钢塔身组合而成"半绝缘结构格构式复合材料杆塔"的设计方案。针对该结构的复合材料杆塔,分析了避雷线和接地引下线的架设与否对线路雷电性能的影响,提出了杆塔应采用架设避雷线、且通过接地引下线逐塔接地的防雷方案。针对复合材料被电弧烧蚀后易失去绝缘性能和结构强度的特点,提出了沿导线方向在两回线路中心线上竖直架设引下的方式。然后,开展了复合材料真型塔头雷电冲击放电试验,确定了引下线离塔身距离和下相横担离金属塔身距离,以及杆塔雷电冲击绝缘强度。通过理论计算,获得了110 kV双回线路格构式复合材料杆塔的雷电性能。计算结果表明:与同电压等级铁塔雷电性能相比,复合材料杆塔雷电冲击绝缘强度提高了近1.14倍;在接地电阻为7Ω和20Ω条件下,杆塔的耐雷水平分别提高了81%和94%,雷击闪络跳闸率降低了71%和82%。

35kV管型复合材料杆塔并联间隙防雷保护方案

为了充分利用35 kV双回线路管型复合材料杆塔本身性能的优点,需设计合理的雷电防护方案。为此,针对雷害程度不同的地区,提出了2种并联间隙防雷保护方案,分别采取了接地引下线外置和内置的引下方式,并在复合绝缘子横担上设计制造了相应的并联间隙装置。在2种并联间隙雷电防护方案下,对35 kV复合材料真型塔头进行了雷电冲击放电试验,确定了合适的并联间隙尺寸以及杆塔雷电冲击绝缘强度。通过规程法的计算分析结果表明,与同电压等级一般铁塔的防雷性能相比,2种方案下35 kV双回线路管型复合材料杆塔的雷电冲击绝缘强度分别提高了67%和125%,耐雷水平分别提高了58%和109%,雷击闪络跳闸率分别降低了31%和60%。研究结论可为35 kV复合材料杆塔的防雷设计提供参考和依据。

110kV双回线路管型复合材料绝缘杆避雷线接地引下方式研究

为了解决我国南部沿海地区110 k V双回架空线路试点应用的管型复合材料绝缘杆(简称"复合材料杆")所存在的接地引下线易短接杆身绝缘的问题,针对典型设计的110 k V双回线路复合材料杆的结构特点,分析了避雷线采用沿杆表面架设接地引下线方式所面临电气问题的本质成因,提出了沿导线方向在两回线路中心线上竖直架设引下线的方式,定义为内侧竖直接地引下方式。该方式实现了将铁塔2项功能分离:复合材料杆起结构支撑作用、接地引下线起导电通流功能。通过真型杆头雷电冲击放电试验,证实了内侧竖直接地引下方式较沿杆表面接地引下方式的电气优势:沿杆表面和内侧竖直2种接地引下方式下的雷电冲击绝缘强度U50%分别为960 k V和1 230k V,后者较前者提高了28%;观察内侧竖直接地引下方式中雷电冲击放电路径,当垂直引下线离杆身距离大于0.60 m时,可避免沿杆表面接地引下时雷击闪络和工频续流电弧烧蚀复合材料横担,并可利用杆身绝缘性增加相对地爬距。结合雷电性能计算,获得了内侧竖直接地引下方式的雷电性能,与沿杆表面接地引下方式相比,反击耐雷水平提高了28%,雷击闪络跳闸率降低了54%。因此110 k V双回线路管型复合材料杆避雷线采用内侧竖直接地引下方式的雷电性能明显优于沿杆表面接地引下方式。

基于先导发展的特高压线路雷电屏蔽模型研究

基于长空气间隙的放电理论建立雷电屏蔽的先导发展模型,利用该模型进行特高压直流线路雷击过程仿真,并计算文献中给出的实际线路的雷电屏蔽性能。仿真计算结果表明:特高压线路存在明显的"回头雷击"现象;利用雷电屏蔽模型计算的结果较电气几何模型计算的结果更接近实际运行数据,可用于工程实际仿真计算。

35kV双回线路管型复合材料杆塔雷电防护研究

为了进一步利用复合材料杆塔本身结构特点,有效提高杆塔雷电性能,需设计合理的雷电防护方案。针对35 kV双回线路管型复合材料杆塔,提出了两种横担组合方式。根据该结构复合材料杆塔特点,从结构实现容易程度上分析,提出在多雷区采用架设地线,并采取杆塔线路内侧竖直接地引下方式的防雷方案。在两种横担组合方式下,对复合材料真型塔头进行雷电、操作冲击放电试验,确定了不同工况下接地引下线离塔身合适距离,以及杆塔雷电冲击绝缘强度。通过计算分析,获得35 kV双回线路管型复合材料杆塔防雷性能,与同电压等级一般铁塔防雷性能相比,复合材料杆塔雷电冲击绝缘强度提高了近1.67倍,在其他设计参数相同条件下,杆塔的耐雷水平提高了149%,雷击闪络跳闸率降低了78%。