大地电导率和线路长度对10kV架空线路雷电感应电压的影响

为了对架空线雷电感应电压特性进行系统深入的研究,以10kV单/双回架空线为研究对象进行了数值计算。分析大地电导率(σ)、导线排布方式和线路长度(L_l)3个因素对雷电感应电压峰值沿线分布和时域波形的影响。计算结果表明,感应电压脉冲极性改变的位置随L_l增大明显向导线中部移动,电压最高峰值并非位于距回击通道最近杆塔。感应电压幅值和波形整体受σ影响明显,但距回击通道越近,受影响越弱。相同条件时,σ越低、导线数越多,电压波形"畸变"越严重。感应电压脉冲幅值和上升时间随L_l增大呈不同的非线性增长,但均在L_l≤6km范围内存在明显"饱和"现象,半峰值宽度在L_l整个取值区间内有较明显地增长。排除架设高度因素,导线排布方式对感应电压影响很弱。

架空单导线雷电感应电压特性

为了深入研究架空线雷电感应电压特性,对架空单导线雷电感应电压进行数值计算。采用时域有限差分方法计算地闪回击电磁脉冲,采用Agrawal耦合模型求解场线耦合电路,分析了线路长度、架设高度和边界条件3个因素对架空单导线雷电感应电压峰值沿线分布和时域波形的影响。研究发现:感应电压幅值随架设高度增大接近等比线性提高;感应电压幅值和脉冲宽度均随导线长度增大而非线性提高;受水平电场作用效果的影响,距回击通道最近点感应电压幅值不一定最高;端接电阻值增大引起感应电压脉冲宽度减小和'过零'幅度增大,导线两端点电压幅值和波形受其影响尤为明显,导线中部电压幅值不受端接电阻影响。研究结果为架空配电线路的雷电感应电压防护工作提供了理论参考。

电力系统二次电缆雷电感应电压对策的试验研究

为了降低变电站二次电缆的雷电静电感应电压 ,文章通过二次电缆有无屏蔽的感应电压的计算 ,并通过试验验证 ,试验结果和计算结果吻合。证明文中所列的屏蔽方法可作为降低变电站二次电缆的雷电静电感应电压的措施。

考虑导线弧垂的雷电感应电压计算与分析

为了提高配电线路的安全可靠性并对线路防雷设计提供有价值的参考依据,基于非均匀传输线理论和Agrawal场线耦合模型,实现了一种用于求解非均匀多导体传输线场线耦合模型改进电报方程的单变量时域有限元(FETD)法,通过与双变量FETD法对比,验证该方法的正确性。针对典型35 k V架空配电线路,计算了不同大地电导率和雷击距离条件下考虑导线弧垂的雷电感应电压,并分析了弧垂对雷电感应电压的影响机理。结果表明实现线路雷电感应电压的准确计算需要计及弧垂的影响。此外,比较了考虑弧垂、电晕和架设地线对雷电感应电压的影响,进一步说明了考虑导线弧垂的必要性。

考虑电杆影响的架空配电线路雷电感应电压计算

线路绝缘闪络的预防需考虑杆塔对雷电电磁场和感应电压的影响。在考虑杆塔和有耗大地影响的情况下,采用FDTD法计算雷电电磁场,并结合场线耦合Agrawal模型对架空线路感应雷过电压进行计算,利用二维计算解决三维结构问题。结果表明:该方法能有效反映场域内多种介质对雷电电磁场和场线耦合效应的影响;杆塔顶部雷电电场畸变并显著增强,感应电压形成尖峰,而线路其他位置的感应电压也稍大于只考虑有耗大地影响的计算结果。

架空配电线路雷电感应电压特性及解析算法性能分析

为了深入理解架空线雷电感应电压特性为配电网雷电防护提供技术参考,本文采用时域有限差分法及Agrawal耦合模型对10 kV架空配电线路雷电感应电压进行了数值计算.以解析计算方法中导线高度、回击电流幅值以及落雷距离3个特征参数为考察对象,分析了三者对架空线雷电感应电压的影响,实现了对解析计算公式计算精度的定量化分析.计算表明,雷电感应电压脉冲幅值随导线高度和回击电流幅值增大均线性提高,随落雷距离减小非线性提高.受水平电场特性及导线相互作用的影响,落雷距离减小和导线数增多均会显著加重雷电感应电压波形的畸变.以数值计算为标准,解析算法误差可高达45%;0%,本文研究结果可为配电网运维工作提供理论参考.

基于场路结合的雷电感应电压计算方法研究

针对解析公式法仅能估算架空线雷电感应电压峰值,不仅准确性得不到保证而且无法得到时域电压波形的局限性,提出一种基于场路结合的架空线感应电压数值计算方法。首先采用时域有限差分(FDTD)法计算地闪回击电场,并采用插值技术获取线路差分点水平电场和垂直电场的有效场强;然后采用二阶时域有限差分(2nd FDTD)法求解Agrawal模型耦合方程,获得观测点感应电压时域波形;通过与火箭引雷观测所得数据对比证明程序计算的正确性。

架空传输线雷电感应电压计算公式分析与修订

利用二维时域有限差分法(FDTD)实现了对雷电感应电压的计算,并与已有研究成果对比验证了该方法的有效性。研究分析了DL/T 620-1997中规程公式估算架空传输线雷电感应电压峰值的精度,其中定性研究发现,雷电感应电压峰值与电流幅值、架空线高度之间为正相关关系,而与距离成负相关关系,这种敏感性关系与FDTD的模拟结果相同;而定量研究结果发现,规程公式计算的雷电感应电压值与FDTD计算的电压值相比均偏小。在此基础上,本文提出通过修订系数k对规程公式进行改进,通过FDTD模拟确定了修订系数k的取值为1.6,将规程公式修订为40 I0·h·S-1。最后,本文利用LIOV程序对修订后的规程公式进行精度检验,结果发现,当雷击通道与架空传输线之间距离为100 m和400 m时,修订后规范公式计算得到的雷电感应电压峰值最大误差仅为3.7%和5.5%,从而证明,利用修订后的规程公式可以更加准确地计算架空传输线上的雷电感应电压峰值。

大地电导率和回击电流幅值对架空单导线雷电感应电压的影响

为了对架空线雷电感应电压特性进行深入研究并排除平行多导线之间的影响,文中采用FDTD法计算地闪回击电场并基于Agrawal耦合模型计算单导线雷电感应电压.以大地电导率和回击电流幅值为特征量,考察二者对架空单导线不同观测点雷电感应电压的影响.结果表明,雷电感应电压脉冲波形与回击电流相似且导线两端脉冲极性相反,部分位置存在“双极性脉冲”.大地电导率低至5.0×10^-4 S/m时对感应电压峰值沿线分布影响明显,双极性脉冲时主次脉冲幅值均随大地电导率降低非线性提高.各观测点脉冲幅值均随回击电流幅值增大近似线性提高,大地电导率与回击电流幅值对架空单导线雷电感应电压的影响强度以及导线上不同位置的影响规律差异较大.

雷电感应电压事故及防止措施

1.事故情况某厂幼儿园连续两年在7、8月份雷雨季节时,室内水池上水管道和与其相近的暖气管道之间发生强烈火花放电。响声很大,把园内的老师、儿童吓得不知所措。幸亏未发生人身事故。 2.原因分析经现场调查,室内上水管道与暖气管问距4cm;暖气管道在室外架空一段,与车间独立式避雷针距离太近,只有1.4m。分析认为,当避雷针雷击接闪时。

避雷线对高压架空配电线路雷电感应电压影响的分析

电力系统的电压等级对电力线路雷电过电压的产生起着决定作用。在架空配电线路中,直接或间接由雷击引起短暂的雷电过电压,可通过改变线路结构、安装避雷器和架设一根或多根避雷线来提高线路的耐雷水平,增加线路的临界冲击闪络电压。该文旨在分析雷击附近配电线路时避雷线对降低浪涌幅度的有效性的影响。创新性的通过缩比模型实验和计算机仿真,分析避雷线相对于每相导体的相对位置、避雷线的间距、接地电阻、雷电流的陡度以及雷电通道相对于接地点的相对位置等相关参数的组合对感应电压的影响,并用避雷线和相导体之间的电压Upg与在没有避雷线的情况下相线上的感应电压U′p的比值来表示避雷线的抑制作用,最后对仿真结果和实验结果作比较、分析。得出如上各个因素对不同情况下感应电压的影响。本文的研究结果将对以后高压配电线路的防雷起一定的指导意义,有重要的参考价值。

高速铁路高架段信号电缆雷电感应过电压计算研究

信号电缆外皮与芯线绝缘较弱,存在雷击感应过电压闪络造成信号系统损坏的风险。推导了雷电回击过程电磁场建模方法,对雷电回击电磁场激励下的信号电缆导线计算模型进行了研究,结合FDTD法给出了高架段信号电缆导线计算模型数值计算实现方法。计算了电缆芯线感应过电压,得到信号电缆芯线感应过电压大小与雷电回击通道到电缆的垂直距离、桥面距离地面的高度以及大地电阻率的关系。典型高速铁路高架桥结构中,当雷电回击电流一定时,电缆芯线感应过电压幅值随回击通道到电缆的垂直距离增大呈现非线性减小,电缆芯线感应过电压幅值随土壤电阻率增大呈现近似线性增大,电缆芯线感应过电压幅值随桥面距离地面的高度增大呈现近似线性增大。

架空配电线路雷电感应过电压计算研究

为了研究雷电感应过电压特性,指导架空配电线路雷电防护,分析了现有雷电感应过电压计算方法的不足,提出一种改进计算方法。该计算方法分为雷电电磁脉冲计算和雷电电磁脉冲激励下的多导体瞬态响应计算2个步骤,考虑了大地损耗对雷电电磁脉冲和多导体传输线瞬态过程的影响以及线路带有分支和集中参数元件的实际情况。通过与火箭引雷感应过电压实测波形的对比验证了计算方法的有效性。利用该文的计算方法对雷电感应过电压进行了计算分析,其基本特征表现为:雷电感应过电压为短尾波,在导线上距离落雷点最近处最大,并延导线逐渐衰减;大地损耗越大,最大雷电感应过电压值越大,但沿线衰减越快;雷电感应过电压的最大幅值受雷电回击速度的影响较小,受线路分支影响明显,同时与线路高度、线路与落雷点间距离为非线性关系。

配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果

雷电感应过电压是10kV架空配电线路雷电防护的主要对象,架设地线对雷电感应过电压的防护效果是工程中重点关注的问题。为此,建立了有地线线路的感应过电压计算模型,仿真研究了电杆接地电阻和地线位置对地线限制感应过电压效果的影响,根据研究结果,建议将地线架设在导线上方,在满足线间距离要求的情况下,尽量将地线靠近导线,电杆可自然接地。对不同大地电阻率和绝缘子闪络电压条件下,线路的雷电感应过电压闪络率进行了计算,结果表明,线路的雷电感应过电压闪络率随着大地电阻率的增大和绝缘子闪络电压的降低而呈上升趋势,架设地线可将线路的雷电感应过电压闪络率降低约72.2%～84.1%,架设地线对雷电感应过电压具有较好的防护效果。

配电线路避雷器雷电感应过电压防护研究

应用ATP-EMTP对配网架空线路雷电感应过电压下,线路避雷器的保护效果进行了仿真计算研究。仿真计算结果表明,安装线路避雷器可以对配网架空线路雷电感应过电压进行防护,其保护效果与避雷器的配置方式及线路杆塔接地电阻有关,降低杆塔接地电阻可以减小线路避雷器的安装密度。

基于多阶FDTD雷电感应过电压计算新方法

传统的经验公式法估算架空线雷电感应过电压误差大且存在影响因素考虑不全面的局限性。对此提出一种基于多阶时域有限差分的数值计算新方法。该方法采用一阶时域有限差分(FDTD)法计算回击电流所引发的雷电电磁脉冲(LEMP);采用二阶时域有限差分(FDTD 2nd)法求解耦合电路的Agrawal微分方程,计算不同工况时LEMP激励下架空导线的感应过电压。该方法采用多阶FDTD技术实现了高稳定性和高精度的数值计算,与火箭引雷试验对比证明计算准确性。仿真计算表明:回击电流幅值对感应电压幅值影响明显,对波形影响小;回击电流波头陡度对感应电压波形影响较大,对幅值影响较弱;多导线之间有"屏蔽效应",该效应受导线排布方式影响明显。

电气化铁路接触网雷电感应过电压计算及其闪络概率研究

我国电气化铁路牵引网额定工作电压为27.5 kV,其绝缘水平与电力系统35 kV配网架空线路相当,因此对其开展雷害研究必须考虑雷电感应过电压。在建立接触网架空线路、钢轨和接触网支柱模型的基础上,基于Agrawal场线耦合模型对接触网线路的雷电感应过电压进行了仿真研究,并结合电气几何模型对接触网感应雷击闪络概率进行了计算。

基于FDTD传输线雷电感应过电压模拟研究

以Agrawal模型电报方程为理论基础推导其时域形式,利用时域有限差分方法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)实现架空传输线雷电感应过电压计算。通过比对分析证明方法的有效性,进而研究传输线位置、架设高度以及土壤电导率对雷电感应电压的影响。结果表明,当观测点从线路中点向端点移动时,感应电压逐渐减小,电压波形的双极性特征越来越明显。线路中点电压和端点正向电压峰值随传输线高度升高而增大,而随着土壤导电性的减小,线路中点电压增大,端点电压变小。此外,散射电压分量受土壤电导率影响较为显著,而入射电压分量则不受其影响。

分层土壤结构下雷电感应过电压计算与分析

为研究雷电感应过电压的发展规律,为架空输电线路的防雷设计提供有价值的参考依据,开发了雷电感应过电压3维时域有限差分(3-D FDTD)算法。利用该算法,研究了不同分层土壤结构对架空输电线路雷电感应过电压的影响。对于水平分层土壤,当上层土壤电导率(0.001 S/m)明显小于下层(0.1 S/m)时,土壤等效阻抗变化带来的影响使感应过电压幅值与上层土壤厚度呈正相关;反之,感应过电压幅值则随上层厚度的增大急剧减小,厚度>2 m时其幅值几乎仅由上层土壤决定。对于垂直分层土壤,当雷电电磁场由高电导率土壤传播至低电导率土壤时,垂直分层结构对耦合电压的影响不容忽略;反之,若线路附近5 m以上区域存在高电导率土壤时,则不需考虑垂直分层结构的影响。综上,在架空输电线路雷电感应过电压计算中,需要根据实际情况决定是否考虑分层土壤结构(包括水平分层和垂直分层)的影响。

一种雷电感应过电压的快速算法及其精度检验

本文基于B-P方程、Rusck方程和Agrwal耦合模型,开发出一种架空线雷电感应过电压的时域快速算法。利用该算法研究了不同参数对雷电感应过电压的影响,并利用2-D FDTD算法对其计算精度进行全面检验。结果表明:(1)首次回击电流产生的感应过电压的峰值较大,波头陡度小;继后回击电流产生的感应过电压的峰值较小,而波头陡度更大。(2)地面电导率σ对感应过电压的幅值和极性影响较大。架空线路中点处的感应过电压峰值与地面电导率呈负相关,而端点处的感应过电压峰值与地面电导率呈正相关,并且在电导率较低(σ=0.001 S/m)时波形表现出双极性特征。(3)架空线路中点和端点处的感应过电压峰值均随线路高度h增大而增大。(4)在闪电通道50~1000 m范围内,本文算法模拟出的感应过电压波形与2-D FDTD的结果基本一致,且峰值计算误差均小于5%。综上,由于本文算法计算时间仅需10 s并具有较高的计算精度,有利于在防雷工程中推广应用。