Flashover Probability of Wind Turbine Blade and Impact of Strong Electromagnetic Pulse from Lightning Strikes on Wind Turbine Safety

This paper systematically studies the flashover probability of wind turbine blade lightning arrester and the impact of strong electromagnetic pulses on the local and surrounding wind turbines during lightning strikes.The research results indicate that the flashover probability of direct lightning strikes by the wind turbine blade lightning arrester is almost negligible,and the strong electromagnetic pulse of wind turbine blade during lightning strikes has a serious impact on the electronic equipment of the machine,while the impact on the surrounding wind turbine is relatively small.At the same time,the calculation formula for the reflection of lightning current on the carbon brush between the wind turbine hub and the engine compartment during the flashing of the wind turbine blades is provided,and the calculation method for calculating the spatial gradient distribution of electromagnetic field intensity using Biot-Savart Law theorem is applied.The limitations of using wind turbine blades for lightning protection are pointed out,and a technical route for achieving wind turbine lightning safety is proposed,which can be used as a reference for wind turbine lightning protection technicians.

Plasma discharge characteristics of segmented diverter strips subject to lightning strike

In order to research segmented diverters for aircraft lightning protection, a transient 2 D multiphysics model based on magnetohydrodynamics theory is proposed to predict the location of the arc plasma discharge and lightning channel, and to simulate the electrothermal behavior.Based on numerical calculation and preliminary analysis, factors that affect the breakdown voltage of the segmented diverter are discussed. The results show that the voltage increase rate of the voltage source, the width of the air gap between metal segments and the geometry of these segments influence the breakdown voltage of the strip. High-voltage tests of the segmented diverter are performed to reveal air breakdown of the strip and redirect the lightning current.Experimental and numerical results are compared to verify the correctness of the numerical model. The ionization of the air gap between metal segments and the breakdown voltage of the strip calculated by the model are qualitatively consistent with experimental results. The breakdown voltage of the segmented diverter is far lower than the lightning voltage. When a lightning strike occurs, the segmented diverter can be quickly ionized to form a plasma channel which can guide the lightning current well.

Research on Lightning Protection of Overhead Power Distribution Lines

There are two major protective methods against lightning outages on overhead distribution lines.One is a surge arrester,and the other is an overhead ground wire.The surge arresters have rather constant effect regardless of the cause of the lightning outage.On the other hand,the effect of an overhead ground wire is quite different in two major causes,the direct lightning hit and the induced overvoltage.It is sufficient to provide surge arresters with an interval of 300 m for protection against the induced overvoltage caused by the nearby lightning stroke.Use of an overhead ground wire together with surge arresters is effective for lightning protection against the direct lightning hit to a distribution line.Puncture of surge arresters is the popular outage when the outage caused by the insulation break decreases sufficiently.Also,the existence of nearby trees leads to the line break due to the side flash from a tree.Advanced lightning protection equipment with ZnO arrester components is popular in Japan.Modeling of a pole transformer and application of an electromagnetic analysis method,such as FDTD method,to surge phenomena is considerably advanced.

Protection of ±500 kV HVDC Double-circuit Converter Station from Lightning Induced Overvoltage

In order to obtain reasonable schemes of arrester in converter stations, the arrester scheme of "Xiluodu-Guangdong HVDC ± 500 kV double circuit transmission" project against lighting induced overvoltage, which was designed according to the main principle of lightning protection in converter station, is discussed. A calculation of the lighting induced overvoltage in Zhaotong converter station un- der various operation modes is performed with ATP-EMTP software, then the surge arrester configuration of the converter station is decided, and the arrester protection schemes of smoothing reactor and neutral line are studied. It is concluded that additional protection is necessary because of the relatively large gap between protected disconnecting switch and arrester of metallic return transfer bus. Plus, the smoothing reactor (SR) arrester near the valve hall could be removed to improve the scheme’s economic performance.

氧化锌电阻片侧面绝缘涂层自动滚涂设备设计

为提高氧化锌电阻片的生产环节自动化水平,课题组设计了一种针对电阻片侧面绝缘涂层自动滚涂设备。设计了自动滚涂机构,由2个滚轴分别实现电阻片的滚涂和均匀刮抹;基于改进的YOLOv8模型的点位检测算法设计了基于视觉引导的拆垛机构,在YOLOv8中融入了动态稀疏注意力(bi-level routing attention, BRA)模块并将特征融合方式改为双向特征金字塔网络(bidirectional feature pyramid network, BiFPN)。与原有YOLOv8模型相比,改进的YOLOv8在识别精度上取得了显著的提升,平均均值精度(mean average precision, mAP)从92.8%提升至95.3%,从而在实际应用中降低了电阻片的漏检率和错检率,使漏检率相对减少了26.2%,错检率相对减少了33.3%。自动涂绝缘层设备为电阻片涂覆提供了高效的自动化解决方案。

输电线路避雷器全生命周期状态在线监测方法

为降低因避雷器导致的电力事故发生概率、保证输电线路安全平稳地运行,以全生命周期为切入点,提出避雷器状态在线监测方法。针对氧化锌材质避雷器,分析设备全生命周期中各个阶段状态情况。然后针对泄漏电流与加载电压模拟信号实施快速傅里叶离散化处理,将信号从时域转换成频域,并获取阻性电流基波分量与奇次谐波分量,从而实现对避雷器状态在线监测。仿真实验环节主要检测监测免疫性,经电磁波干扰与表面温度等试验环节,验证该方法能够有效抑制电磁波与正常设备表面温度的负面影响,且实时性较好。

供电系统避雷器故障检测与自动切换系统设计

针对供电系统中避雷器容易损坏且人工运维困难的问题,提出一种新型供电系统避雷器故障检测与自动切换方法。该方法利用快速傅里叶变换实时检测电流,利用微控制器进行数据分析并发出控制信号,实现在线检测避雷器故障。通过设计的自动切换避雷器机械结构,可实现备用避雷器逐一自动切换。研发系统样机并开展试验分析,试验结果表明本系统功能可行有效,可实现避雷器故障检测和自动切换。

线路避雷器对于110 kV输电线耐雷水平的影响

避雷器对输电线路的防雷水平具有重要影响。大部分避雷器的安装未考虑实际的杆塔结构、地形地貌以及经济成本,影响整体线路搭建方案的经济性,存在一定的盲目性。为研究基于经济性考虑的避雷器安装方案,建立了同塔双回路电磁暂态模型,分析了杆塔结构、地形地貌对于同塔双回线路耐雷水平的影响,计算了不同避雷器安装方案的经济性和耐雷水平。该方案对于后续输电线路的建设具有一定的指导意义。

基于TRIZ的防雷绝缘子封装结构的设计

目的研究和开发一种具有绝缘子和避雷器双重功能的新型防雷绝缘子。方法应用TRIZ理论在线路避雷器的基础上进行改进研究,通过采用功能分析、因果链分析、矛盾分析等工具进行创新设计。结果运用TRIZ创新方法产生了7种封装结构件的力学性能增强方案,2种封装结构设计方案和1种集成绝缘子和避雷器双重功能的设计方案,综合筛选出了1个最优的防雷绝缘子的设计方案。结论所设计的新型防雷绝缘子仅通过优化封装结构设计便可集成绝缘子和避雷器的功能,可以在线路正常运行工况下发挥绝缘子作用,而在过电压状态下激活避雷器立即将电压钳位,从而保护输配线线路免遭破坏;设计方案简单有效,对提高输配电防雷可靠性,降低安装、运维成本具有重要意义。

线路避雷器在输电线路防雷中的应用

本文以某输电线路为例,探究了线路型避雷器在提升输电线路耐雷水平方面的应用效果。文章首先介绍了目前降低输电线路雷击事故的常见措施,如架设双避雷线、装设预放电避雷针、装设可控放电避雷针、安装线路避雷器。随后重点说明线路避雷器的工作原理和使用条件。在实际应用中,位于雷暴区的,桩顶高程较高的大档距、大转角输电线路杆塔,可以优先考虑安装线路避雷器,在节约成本的基础上提高线路防雷水平。

基于雷电侵入波冲击电流全景数据的避雷器故障诊断

避雷器运行环境差,发生故障频率高,当前方法故障诊断方法耗时长、易出现误判,为此设计基于雷电侵入波冲击电流全景数据的避雷器故障诊断方法。首先采集全雷电侵入波冲击电流全景数据,通过提升小波方法对数据进行分解处理,获取不同层数下的对应细节信号,提取电流信号特征,然后采用神经网络模式识别的自学习能力和自组织能力建立避雷器故障诊断模型。仿真模拟测试结果表明,所提方法不仅可以实现避雷器单个故障的准确诊断,也可以实现避雷器多个故障的准确诊断,具有一定的应用价值。

基于实例分析ESE避雷针在海外光伏电站中的应用

大型光伏电站由于占地面积大且多位于空旷多雷区,易遭受雷击。分析了光伏电站雷击危害,针对海外光伏发电项目,提出在光伏场区采用预放电(ESE)避雷针的方法,ESE避雷针具有体积小、阴影小、保护半径大等优点。结合实际光伏电站,提出了采用ESE避雷针时的设计方案,比较了ESE避雷针方案和常规避雷针方案的经济性。实际运行结果表明:ESE避雷针可以规范、有效、经济的保证光伏电站的安全运行。

基于傅里叶变换算法的变电站母线避雷器泄露电流异常检测方法

为降低变电站安全风险为目的,提出基于傅里叶变换算法的变电站母线避雷器泄露电流异常检测方法。利用无线传感器采集变电站母线避雷器运行电流数据后,对变电站母线电流进行平滑处理;去除其内部所含的干扰噪声后,利用基于递推傅里叶变换方法分解得到变电站母线避雷器运行电流内存在的谐波,该谐波即为变电站母线避雷器泄露电流异常检测结果。试验结果表明:对变电站母线避雷器运行电流去噪预处理能力较强,且其检测变电站母线避雷器泄露电流异常能力较强,具备较佳的应用效果。

基于IGWO-SVM的氧化锌避雷器故障检测

为了提高氧化锌避雷器的故障检测精度,文章利用收敛因子非线性变化和莱维飞行策略对灰狼(Grey Wolf Optimization, GWO)算法进行改进,得到收敛性能更好的改进灰狼(Improved Grey Wolf Optimization, IGWO)算法,再采用IGWO算法对支持向量机(Support Vector Machine, SVM)的惩罚系数和核带宽进行优化,建立基于IGWO-SVM的避雷器故障检测模型。利用氧化锌避雷器监测数据进行故障检测实例分析,将IGWO-SVM模型的故障检测结果与现有避雷器故障检测模型的检测结果对比,结果表明,IGWO-SVM模型的检测精度更高,验证了该模型在氧化锌避雷器故障检测方面的优越性。

高压电气试验中的技术措施分析

阐述电力系统高压电气试验的技术问题及原因,包括接地不规范、试验设施没有接地、外界环境变化、避雷器问题。分析塑料绝缘带、避雷器引线所产生的问题原因,以提高试验技术的应用水平。

光电技术在避雷器泄漏电流在线监测中的应用分析

避雷器作为配网防雷的主要手段,在配电线路和配电变压器上广泛应用。分析避雷器发生故障的特点和常见的故障状态,基于目前避雷器泄漏电流的监测,分别阐述泄漏电流测量、数据采集与传输、数据分析与处理、异常警报与诊断以及远程监控等方面内容,并细致分析光电隔离技术在避雷器泄漏电流的监测的应用原理和应用技术内容。应用光电耦合器将电流变化量进行光电转换与计算机处理,并显示与报警,可以保证避雷器安全平稳运行。

改进经验模态分解算法在金属氧化物避雷器泄漏电流去噪中的应用

阐述EEMD算法原理,分析EEMD在MOA避雷器泄漏电流去噪过程中的应用,通过模拟实验与结果分析,为验证EEMD算法在MOA避雷器泄漏电流去噪有效性提供依据。

避雷器的智能在线监测系统设计研究

近年来,我国输电网络不断扩展,但电网规模的快速扩大和输电线路复杂性的增加都给电力系统带来重大挑战,促使电网进行优化升级。提升电力系统信息技术、自主控制以及智能化水平已成为重要任务。因此,我国高度重视智能电力网络的建设,并在“十四五”期间的发展规划中明确指出,必须加快推动电网基础架构向智能化转型,发展和建设智能微电网。避雷器作为防止电子设备遭受过高电流影响的至关重要部分,其工作模式独具特色,若未进行适当的检查与控制,则可能诱发二次雷暴灾害。为确保电力装置与避雷器的稳定运行,有必要构建一个既安全又易管理,且具备雷电信息追踪功能的智能网络监控体系。文章主要阐述了避雷器智能在线监测系统的相关概念与功能,并深入探讨了避雷设备在智能网络监测系统中的应用与发展,旨在推动我国雷电防护技术迈向更高水平。

一起220 kV线路避雷器异常诊断性试验分析

通过一起由在线监测系统发现的220 kV电压等级线路避雷器异常发热故障进行介绍,并对异常避雷器进行直流参考电压及泄漏电流试验、运行电压下红外测温、阻性电流试验以及工频参考电压试验等诊断性分析,最终确定异常原因为避雷器内部环氧树脂绝缘筒受潮引起,并提出后续处理建议与措施。

35kV线路避雷器并联保护间隙设计研究

由于35kV线路普遍没有架空地线,因此常遭受直击雷,导致线路避雷器因雷电流过载而损坏。为此提出了35kV线路避雷器并联保护间隙结构,在线路避雷器两端并联空气保护间隙,通过等效电流计算与间隙放电试验获得了并联间隙结构与距离参数,在雷电流幅值高于保护动作阈值时,避雷器残压击穿并联放电间隙,防止避雷器雷击过载损坏。35kV整支避雷器冲击放电试验与现场应用情况表明,并联间隙可在一定程度上降低35kV线路避雷器雷击损坏概率。