Research on Evaluating Index of Lightning Protection Safety Performance of High Voltage Overhead Transmission Line

In order to improve the lightning protection performance of transmission lines, lightning protection management has been divided into every tower that lightning protection performance has been evaluated respectively. According to factors such as landform, span, tower type, grounding resistance, isolator type, and so on, relative ratio of tripping operation of every tower in the line has been calculated to evaluate its lightning protection safety performance, it is beneficial to operation maintenance and lightning reconstruction of transmission lines.

镇宁地区110kV架空线路雷击跳闸分析及防雷策略研究

为降低雷击对山地新能源场站电力送出的影响,提升输电线路雷害防护的有效性,本文以贵州镇宁地区某100MW光伏电站为例,首先分析场站所在区域的地理气候条件和雷电时空分布规律,通过对雷击故障的暂态波过程及杆塔雷电压、雷电流成因的探讨,深入剖析输电线路杆塔雷击放电机理。事故现场勘察结果显示,输电线路雷击跳闸主要由杆塔接地电阻超标引发的反击雷过电压,以及超出耐雷水平的直击或绕击雷过电压导致。计及雷击跳闸的主要诱导因素,本文实施若干防雷措施,包括杆塔柔性接地降阻、增强线路绝缘匹配、易击段加装无间隙氧化锌避雷器等。经实地测试,杆塔工频接地电阻显著降低且保持性较好,以全年为时间尺度,改造后线路的跳闸率远低于同区域相邻线路及本线路历史同期水平。本文研究表明,综合防雷策略能有效提升输电线路的安全性和可靠性,对雷击高发区的输电线路性能提升具有实际参考价值。

500 kV交流架空输电线路雷电性能及防护措施

[目的]雷击是造成500 kV交流输电线路故障和停电事故的主要原因,开展输电线路防雷评估对于系统的稳定运行有着极为重要的意义。[方法]依托我国某在建500 kV交流输电线路工程,根据线路基本参数等信息,通过电磁暂态程序(Electro-Magnetic Transient Program,EMTP)和改进的电气几何模型法(Electro-Geometric Model,EGM),对线路的绕击、反击耐雷性能进行了仿真研究,计算了线路的雷击跳闸(闪络)率,按照线路雷击风险划分原则确定线路杆塔的雷击风险等级,结合邻近已投运线路的实际运行数据,针对雷击风险较高的杆塔提出了雷击防护措施,并通过计算进一步验证了措施的有效性。[结果]仿真结果表明,安装线路避雷器是有效的雷击防护措施,它们可大幅降低杆塔的雷击跳闸率,提升线路耐雷性能。在采取雷击防护措施后,全线无雷击风险等级为IV级的杆塔,全线平均雷击跳闸率下降至I级的安全水平,满足《架空输电线路防雷技术导则》(Q/CSG 1107002—2018)要求。[结论]文章所提的雷击风险评估方法和防雷措施选择流程是正确并有效的,对500 kV交流架空输电线路防雷设计具有一定的工程应用价值与参考意义。

±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。

爆炸气流灭弧防雷装置试验研究与应用

为了提高高压架空线路的耐雷水平,解决电网防雷难题,基于“疏导式”防雷技术基础上研制了一种利用高速气流熄灭电弧的爆炸气流灭弧防雷装置。该装置允许空气间隙击穿形成电弧通道,并同时利用雷电脉冲信号在电弧形成瞬间同步触发灭弧气丸,以产生高速气流在工频电弧建弧初期就将其完全熄灭,并且强气流能快速恢复空气介质强度,防止电弧重燃。文中对该装置的灭弧原理进行了详细论述;通过雷电冲击试验、测试装置触发响应时间试验和工频大电流灭弧试验,检验了该装置的电气性能和灭弧效果,经试验发现其均满足试验要求;根据实际运行效果发现该装置在线路上运行工况良好,防雷效果十分优异。

同塔混压双回直流输电线路复合横担塔的防雷性能

复合材料横担杆塔在我国输电线路中逐渐得到应用,但有关其应用于超/特高压输电线路尤其是同塔多回工况的研究报道较少。针对超/特高压同塔多回输电线路架设高度普遍偏高,更易遭受雷害的运行现状,采用先导法作为绝缘子闪络判据,对比分析了不同横担结构的±800 kV/±500 kV同塔双回混压直流输电线路的反击和绕击耐雷性能。研究表明:复合横担塔反击和绕击跳闸率较传统杆塔分别低约21.4%和33.3%,这是因为复合横担塔的横担更短,杆塔呼高更低,可有效提高线路耐雷性能。使用复合横担塔代替传统杆塔,既可一定程度上缓解走廊紧张的问题,又能提高运行经济性。

高压输电线路石墨基柔性材料性能分析及在防雷中的应用

高压输电线路的防雷问题一直备受关注,石墨基柔性材料作为一种新型防雷材料,其性能受到广泛关注。梳理了当前石墨基柔性材料的研究成果,对石墨基柔性材料的性能进行了分析,并探讨了其在高压输电线路防雷领域的应用。分析发现,石墨基柔性材料的物理性能和化学性能等方面都具有优异的表现,使其在防雷领域具有较大的应用价值。然而,石墨基柔性材料的耐候性、导电性等方面仍然存在一些不足,限制了其在高压输电线路防雷中的应用。研究总结了高压输电线路石墨基柔性材料未来的改进方向和应用前景。

某大型体育场电气设计要点简析

通过对比分析大型体育场的电气主接线方案、变电所设置位置、各种运营模式下的变压器负载率等,归纳总结大型体育场负荷分级、供电电源及自备电源、电缆桥架上网架屋面通道、防雷接地等电气设计要点,提出大型体育场电气设计过程中针对演艺需求、公益需求及运营模式需要重点关注的事项及应对措施。

防雷装置电气连接性能探讨

防雷装置的使用效能取决于电气连接性能,我国国家和地方防雷测试标准对防雷装置的电气连接性能有明确的检测指标和测试要求,特别是目测难以保证质量的隐蔽项目需要测试过渡电阻和接地电阻等参数。借鉴国际、国外标准的相关测试要求,以一个实际防雷工程检测项目为例,探讨我国防雷装置电气连接性能测试方面的不足。

风电场220 kV送出线路防雷性能评估

某风电场新建线路地处雷电高发区域,输电杆塔架设不仅存在交叉跨越公路与输电线路等情况,而且其高度与土壤电阻率也会对雷击跳闸率有影响,故需基于线路实际数据对送出线路进行防雷性能评估,同时确定经济的防雷方案。采用PSCAD软件对输电线路进行模拟仿真,计算反击跳闸率,对比相关标准,给出评估结果。

输电线路防雷性能时空差异化评估方法

为有效掌握输电线路防雷性能,根据雷电活动特征在时间和空间上存在较大差异,输电线路在遭受雷击时其防雷性能也呈现出相应的时空差异性的情况,提出了一种输电线路防雷性能时空差异化评估方法。该方法基于雷电定位系统长期的雷电监测数据,采用输电线路走廊雷电参数网格统计法,统计给定输电线路沿线路走廊的任意指定时间段内雷电参数,得出线路实际的地闪密度和雷电流概率密度分布,再用雷击跳闸率计算方法计算线路及其各个区段在改指定时间段内的雷击跳闸率,并以输电线路防雷性能的设计值、规定值或运行经验值为参考划分评估等级,评估出输电线路防雷性能在空间上和时间上的差异。评估结果可有效帮助输电线路设计和运行部门更加细致地、有针对性地采取防雷措施来提高线路防雷性能。

PW线升高或架设避雷线雷电防护效果综合评估

升高PW线兼做避雷线或单独架设避雷线可以有效提高接触网雷电防护性能。为了评估2种改造方案雷电防护效果,通过电磁暂态仿真程序(EMTP)仿真计算接触网2种改造方案耐雷性能;并基于电气几何模型(EGM)推导了自耦变压器(AT)供电方式接触网雷击跳闸率计算式,计算了改造前后雷击跳闸的变化。计算结果表明:2种方案均可以有效提高接触网反击耐雷性能,第1种方案反击耐雷性能提高20%左右,第2种方案反击耐雷性能提高40%左右,对绕击耐雷性能影响不大。通过对跳闸率计算可以发现,采用第1种方案总雷击跳闸率有效降低64.9%,而采用第2种方案总雷击跳闸率有效降低70.4%。同时,接触网改造后增加了反击跳闸率,并且随着接地电阻的降低,反击跳闸率降低。计算结果可为接触网防雷改造提供参考依据。

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。

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。

综合考虑风偏、地形和工作电压的特高压交流线路雷电绕击性能

由于特高压线路本身的特点,雷电绕击是危及特高压输电线路安全可靠运行的主要因素之一,而现有评估输电线路绕击跳闸率的EGM模型难以取得与线路实际运行经验相一致的结果。为确保我国特高压线路安全稳定运行,研究改进特高压架空线路的绕击性能预测模型是当前我国特高压试验示范工程亟待解决的重要课题之一。本文综合考虑国内外已有成果,包括雷电对导线、地线和大地三者击距的差异、风偏影响、地形影响和导线工作电压影响等,提出综合考虑这些因素的改进EGM。应用改进模型,对我国UHVAC试验示范工程初步设计的ZMP2和ZBS2塔型的线路进行了绕击性能分析。仿真结果表明,随着地面倾角的增大,在只考虑导线工作电压峰值和考虑导线工作电压随相位变化这两种情况下,绕击跳闸率差别可达0.16次/100km.a,因此必须考虑雷击时导线工作电压相位的概率分布。随着风速和地面倾角的增大,绕击跳闸率呈加速度增长。杆塔为ZBS2的线路,在所考察范围内不会发生绕击跳闸,而杆塔为ZMP2的线路,只有当地面倾角小于10°时,才能满足特高压线路对绕击跳闸率的要求。

复杂地形输电线路绕击耐雷性能计算方法的改进

绕击耐雷性能是评价输电线路雷击特性的重要指标。在电气几何模型的基础上,以悬链线方程为依据,研究了沿线路方向上任一截面的导、地线与杆塔处导、地线的高度差及该截面对应的保护角的计算方法,结合任一截面的海拔高度给出了新的绕击耐雷性能的计算方法。以两个算列显示了笔者给出的计算方法在实际工程中的应用。根据计算结果分析了单档距地形和最大绕击雷电流和雷击跳闸率的关系。研究结果可为防雷工程计算提供参考。

后续雷击对10kV配电线路耐雷性能及防雷措施的影响

为分析负极性后续雷击对10 kV线路耐雷性能和防雷措施效果的影响,将蒙特卡罗法、电气几何模型和ATP-EMTP软件相结合,提出线路反击、直击和感应雷跳闸率的评估方法,采用Eriksson配电线路雷击统计数据验证了评估方法的有效性,采用该方法对上海电网典型10 kV绝缘导线线路进行分析。结果表明:绝大多数情况下,首次直击、反击和感应雷跳闸率大于后续雷击,大地电导率对首次感应雷跳闸率的影响更大;首次和后续雷击下,架设避雷线或耦合地线、增强线路绝缘和安装防弧间隙有相近的改造效果;降低杆塔接地电阻对降低首次反击跳闸率有效,面对后续反击跳闸率影响很小;安装线路避雷器后,后续感应雷跳闸率的降低远不如首次雷击,在防雷措施选择方面,与只考虑首次雷击不同,考虑后续雷击时,不建议降低杆塔接地电阻,而是建议提高线路避雷器的安装密度。

一种新型110 kV输电线路雷击闪络限制器的研制

针对输电线路传统防雷装置的局限性,研制了一种新型输电线路雷击闪络限制装置,有效地整合了传统线路避雷器及并联间隙的优势。以新型110 k V输电线路雷击闪络限制器为例,设计了产品相关技术参数及安装结构,通过理论分析和仿真计算,从防雷性能、电气性能、机械性能等方面论述了研制的可行性。理论计算结果表明,该装置的电气性能良好,满足绝缘配合及爬电距离要求;机械性能可靠,抗弯、抗拉能力显著。仿真结果表明,该装置钳位效果明显,能够显著提高杆塔的反击、绕击耐雷水平,可靠保护杆塔。

500kV同杆双回输电线路耐雷性能分析

为了减少线路走廊占地 ,采用同杆架设双回输电线路将成为 5 0 0kV主干网架的发展趋势 ,利用电磁暂态计算程序 (EMTP)、击距法对 5 0 0kV同杆双回输电线路耐雷性能进行研究。在分析反击耐雷性能时 ,考虑雷击塔顶时导线上交流周期电压的随机性 ,提出利用统计法分析 ,通过计算得到雷击塔顶导线上交流周期电压值不同时 ,线路的耐雷水平相差较大。在分析绕击耐雷性能时 ,充分考虑了风速的影响因素 ,对击距法进行了改进 。

750kV单回和同杆双回输电线路反击耐雷性能

利用ATP-EMTP仿真程序对单回和同塔双回750 kV输电线路典型杆塔的反击耐雷性能及其影响因素进行了仿真计算研究。研究中杆塔采用了多波阻抗模型,考虑了雷电波在杆塔中的传播速度、杆塔呼称高度及杆塔接地电阻等因素的影响,采用统计法确定750 kV超高压线路的反击耐雷性能。研究结果表明:杆塔中的传播速度影响不可忽略;随着杆塔高度的降低,冲击接地电阻的减小,线路反击性能增强;导线排列方式和档距的变化,对线路反击性能影响很小;对于ZB329和ZGU315型杆塔,仅其单回反击跳闸率都会高于预期雷击跳闸率,因此在建设750 kV输电线路时,需要认真计算研究输电线路的反击耐雷性能。