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。

装甲车防雷座椅抗冲击试验的测试与数据分析方法

针对已有台架试验方法,在分析座椅抗冲击性能的特点和试验中关键参数的测试的基础上,提出了试验测试系统构建、关键参数测试与数据分析方法,对输入冲击加速度、座椅缓冲位移和假人动态响应指数(Dynamic Response Index for Z-axis,DRIz)等关键参数提出了相应的测试方法与数据分析方法。对于输入冲击加速度测试,验证了测试位置和输入波形分析方法,对试验数据的有效性非常关键。针对座椅缓冲位移的测试,采用高速摄像拍摄视频与图像辅助计算的方式,获得位移曲线,综合分析压缩量和反弹量所反映的座椅性能;DRIz通过建立人体骨盆处的运动方程,通过假人骨盆的加速度值间接计算获得,并对其滤波频率进行了研究与分析。试验数据表明,提出的装甲车防雷座椅抗冲击试验测试与数据分析方法直观、有效。

连续冲击电流脉冲下避雷器阀片电气性能研究

自然界中大部分闪电都包含多次回击过程,连续雷击容易造成避雷器劣化及损坏。该文使用不同电流幅值、脉冲间隔、冲击次数的连续雷击对五种不同尺寸的避雷器阀片进行试验,研究了避雷器阀片在连续雷击下的电气性能。结果表明:不同的冲击时间间隔(10、50、100 ms)下避雷器阀片的电气性能变化差别不大,在ms量级的冲击间隔时间下阀片散热可忽略不计,可视作为绝热过程;雷电流的幅值和冲击次数对避雷器阀片的电气性能有较大影响,冲击电流幅值越高,冲击次数越多,避雷器阀片的伏安曲线下移越明显,直流参考电压减小越显著,残压略微增加;温度是影响阀片性能的重要因素,温度越高,阀片性能劣化越严重,再次受到冲击后的劣化速度也会加快;避雷器阀片的温升与吸收能量和质量的比值呈现显著线性关系。

±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。

我国10 kV配电类避雷器关键性能分析

10 kV下供配电线路是我国电力系统发展过程中处于中低压配电网的主体部分,其线路在运行过程中运行质量的好坏直接决定了整个电力系统正常运行的安全性和稳定性。因此,需要对10 kV配电类避雷器以及相关关键性能的建设要求进行分析,以更好地提高10 kV配电类避雷器的运用效能。分析我国10 kV配电类避雷器的关键性能,为电网企业的产品检测及服务水平提高做出一定指导。

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。

南方电网超/特高压输电线路防雷性能评估技术研究进展

南方电网西电东送主网架雷电活动频繁,地形、气候条件恶劣,雷击故障差异化分布特征显著,实施有效防护面临的挑战巨大。本文介绍了近年来南方电网在超/特高压输电线路防雷性能评估技术方面的研究进展。调研总结了南方电网的雷电活动和超/特高压输电线路防雷运行情况,分析得出了其雷击跳闸的原因。研究建立了雷云电场下UHVDC线路电晕空间电荷分布的数值仿真模型,试验获得了大尺寸分裂导线正极性上行先导的起始条件。研究建立了基于时域有限差分(FDTD)的复杂导体系统冲击响应的数值计算模型,通过开展模型线路瞬态响应实测,验证了模型的准确性。研发出输电线路防雷分析软件系统LPTL,开展了典型输电线路防雷性能评估结果与运行经验的对比研究,验证了软件的工程适用性。未来应坚持开展直流线路雷电绕击机理的基础研究,不断修正完善LPTL,为输电线路防雷设计和改造升级提供有效手段。

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。

500/220kV同塔四回线路的耐雷性能研究

为准确评估500/220 kV同塔混压四回输电线路的耐雷性能,在采用改进电气几何模型(EGM)与电磁暂态程序(EMTP/ATP)计算其绕、反击跳闸率后分析了避雷线保护角、杆塔呼称高度、地面倾角等对5002、20 kV线路绕击耐雷性能的不同影响及杆塔呼称高度、接地电阻、耦合地线架设方式等对500、220 kV线路反击耐雷水平的不同影响。计算结果表明,同塔混压四回线路中不同电压等级线路防雷击侧重点不同,即500 kV线路绕击相对严重,220 kV线路反击相对严重。最后提出了改善线路雷电性能、降低雷击跳闸率的措施,在实际工程中,建议从降低杆塔呼称高度、采用负保护角以及架设耦合地线等方面综合考虑。

1000kV交流特高压输电线路的防雷保护

利用研究输电线路雷电性能的自编程序LLPP,对UHV输电线路的雷电性能进行研究。介绍了对UHV输电线路避雷线屏蔽性能的研究结果和改进建议,并对UHV输电线路雷电反击耐雷性能进行计算。交流特高压输电线路的运行经验表明:特高压输电线路仍有相当的雷击闪络跳闸,初步分析是因避雷线屏蔽失效而致;杆塔较高和导线上工作电压幅值大,可能是较重要的因素。在工程设计中,对耐张塔和转角塔也要专门研究,使其具有较少的保护角。对于山区,因地形影响(山坡、峡谷),避雷线的保护可能要取负保护角,这些有待于进一步研究,从而保证我国特高压输电线路具有较好的雷电性能。交流特高压输电线路杆塔上较高的绝缘强度,使其具有良好的承受雷电反击的能力。

±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。