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.

基于杆塔点云数据的数字化输电线路防雷性能评估技术

针对气象条件、线路长度等因素对防雷性能产生影响,导致防雷性能评估准确度下降的问题,提出基于杆塔点云数据的数字化输电线路防雷性能评估技术。利用机载三维激光扫描技术获取杆塔点云数据,实施去噪和精简处理,提取杆塔特征参数和地形地貌特征参数,结合其他特征构成雷击风险评估指标体系。计算雷击跳闸概率值,明确雷击跳闸风险;计算输电线路的防雷程度值,确定对应的防雷等级。实验结果表明,所提方法的防雷性能评估结果与历史数据初步判定的防雷性能结果一致,该技术可以显著提高输电线路防雷性能评估的精度。

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。

基于ATP⁃EMTP的盐铁110 kV输电线耐雷性能分析

随着输电线路的大规模建设,在电网密集区域搭建同塔双回甚至多回的线路已成为一种趋势。在雷雨多发季节,同塔双回线路遭受雷击的概率显著增加,因此针对现有同塔双回线路进行耐雷性能分析并进行相应改造显得尤为迫切。针对广西北海市盐铁110 kV同塔双回输电线进行基于电磁暂态计算程序(ATP⁃EMTP)的耐雷性能仿真,分析了多种因素对于线路耐雷水平的影响,并提出了相应的改进措施,这将有效提高盐铁110 kV线路的耐雷水平。

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。

一种强通流防雷石墨基柔性接地新材料性能研究

针对现有电力系统接地领域金属接地材料存在不足的问题,提出了一种新型的强通流柔性石墨复合接地材料,作为替代金属接地材料的优选方案。本文介绍了一种新型的石墨基柔性接地材料,该材料具有强通流能力、耐腐蚀性和热稳定性,适用于复杂土壤环境下的接地工程。通过试验和仿真,对比了该材料与传统钢材类接地材料在耐腐蚀性、短时高频电流耐受性等方面的性能差异。结果表明,该材料的耐腐蚀性能优于钢材类材料,预期使用寿命超过30年;其与土壤的接触性能也优于钢材类材料,有利于提高输电线路的防雷水平。

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。

同杆双回交流500kV输电线路反击耐雷性能的计算及分析

利用EMTP程序对同杆双回交流500kV输电线路的反击耐雷性能进行了详细的计算和分析,并考虑到雷击塔顶时导线上交流周期电压的随机性,提出了利用统计法确定超高压线路的反击耐雷性能。

10kV配电线路用内置避雷单元式绝缘子防爆性能的试验研究

内置避雷单元式绝缘子将支柱绝缘子与串联间隙线路避雷器的功能结合为一体,既可为线路提供绝缘支撑和固定作用,又能起到抑制雷电过电压、限制工频续流起弧的作用,是一种新型防雷保护产品。防爆性能是内置避雷单元式绝缘子产品设计上需要重点解决的问题,需通过试验加以研究。为此,笔者选择了两种代表性产品作为试品,对产品的防爆性能进行了短路电流试验研究,检验产品在工频续流电弧热应力和电动力作用下内部短路能量的泄放情况。结果表明,内置避雷单元式复合绝缘子的防爆性能优于内置避雷单元式瓷绝缘子。通过小电流短路试验验证了两种内置避雷单元式绝缘子的防爆性能均能满足应用要求,考虑到配电系统中避雷器的实际挂网运行工况,内置避雷单元式绝缘子的防爆性能可以按照单相接地短路故障条件考核。

特高压瓷套避雷器标准化抗震性能优化

特高压瓷套避雷器是变电站中重要的电气设备,对其基于抗震性能的标准化研究,对于提高设备抵御地震灾害能力与保障工程建设周期具有重要意义。在满足电气设备绝缘要求与厂家实际生产能力的基础上,提出了特高压瓷套避雷器抗震优化设计原则,并采用理论分析方法进行了多方案数值仿真计算,提出了较为合理的瓷套结构参数,最后针对国内主要特高压避雷器厂家产品进行了地震模拟振动台试验,验证了试验设备均可满足地震动峰值加速度0.3g抗震设防要求。研究成果确定了特高压避雷器瓷套标准化结构参数,提高了特高压避雷器抗震能力,也为其他特高压电气设备抗震优化研究提供了技术方向,最终为特高压变电站工程建设以及抗震安全性提供了有力保障。

复合绝缘外套线路型ZnO避雷器防雷运行分析

总结了复合绝缘外套线路型 Zn O避雷器近年在广东省 110、2 2 0 k V输电线路的运行经验 ;肯定了线路避雷器降低线路雷击跳闸率的积极效果 ;讨论了在解决选点。