利用地形参数计算超高压输电线路绕击跳闸率

目前雷击仍然是危及输电线路安全可靠运行的主要原因,而超高压输电线路雷击跳闸主要原因是绕击。基于击距理论的电气几何模型在输电线路绕击性能评估中得到了广泛的应用,该模型认为绕击率与导线高度、地面倾角等因数有关,但是输电线路实际地面倾角的获取非常困难。为此,提出了一种利用Google Earth软件来计算地面倾角的方法。首先根据输电线路杆塔经纬度坐标计算位于垂直于输电线路走廊方向上点的经纬度坐标,通过Path Editor工具调用Google Earth软件获得各点的海拔高度;然后根据各点与杆塔所在位置的高差和距离,计算杆塔地面倾角;最后以某500 kV输电线路为例,利用改进的电气几何模型,研究实际地面倾角下整条输电线路的绕击跳闸率。研究表明:输电线路两侧绕击跳闸率差别较大,建议评估输电线路绕击性能时对输电走廊两侧地形的差异加以考虑;计算结果与实际发生过的雷击情况吻合,为差异化的防雷打下了基础。

接触网引雷范围划分及跳闸率的计算方法

为了对接触网的雷击可靠性进行评估,根据接触网雷击过电压的产生途径,将其分为3种主要的雷击类型,提出了接触网雷击类型与雷电先导的位置有关。结合电气几何模型的基本原理,建立了单线区段和复线区段接触网的电气几何模型,给出了回流线、承力索的暴露弧范围,并推导了各暴露弧的交点坐标方程组,利用该方程组可以求得不同雷击类型的引雷范围。结合电力行业标准DL/T 620—1997中推荐的雷电流幅值分布概率与建弧率公式,分别给出了3种不同雷击类型的跳闸率计算公式以及总跳闸率的评估方法;并利用该方法计算了电气化铁路的雷击跳闸率,发现直供方式下复线区段的雷击跳闸率低于单线区段,提出了回流线对承力索的屏蔽作用是造成该现象的主要原因。

山区输电线路雷电绕击跳闸率的计算

准确评估山区输电线路的绕击跳闸率对于防雷措施的合理选用起重要作用。基于输电线路位于山脉的典型位置,推导了其绕击跳闸率计算公式,以220 kV双避雷线输电线路为例,计算了输电线路处于山脉不同位置时的最大绕击雷电流和绕击跳闸率随地面倾角的变化,可为山区输电线路雷击防护提供参考。

输电线路防雷性能评估中的复杂地形地区模型

山区地形复杂,土壤电阻率高,输电线路防雷形势尤为严峻。传统的评估方法没有深入考察局部地形的影响,仅仅区分山区与平原,往往导致评估与运行结果出入较大,为此,提出输电线路防雷性能评估应该充分考虑局部地形对防雷性能的影响。基于大量现场调研的结果,结合输电线路的高程图及导线与地面之间的相对位置,对山区架设的输电线路的局部地形进行分析,总结出8种山区局部地形,通过分析地形对雷击过程的影响,归纳出3种雷击跳闸严重的基本地形,其他的局部地形可以根据这3种基本地形得到。提出采用加权法计算山区输电线路的雷击跳闸率,评估其防雷性能。采取基本地形与局部地形的两次加权的方法计算绕击跳闸率。计算结果证明了该方法在计算地形复杂地区输电线路的防雷性能方面的科学性与有效性。

输电线路走廊雷电流幅值分布统计方法

雷电参数沿线路呈现显著的差异性,单一的雷电流幅值累积概率分布公式不足以准确反映长线路走廊的实际情况。为进一步提高线路耐雷性能分析的精细化程度,提出一种精细化雷电流幅值累积概率分布统计方法。该方法在"网格法"基础上,根据网格雷电地闪次数逐步合并网格形成不同统计区段,分别统计拟合得出各区段内的雷电流幅值累积概率分布公式。研究结果显示以地闪2 000次为阀值划分统计区段较合理。采用分区段的雷电流幅值分布公式和全线路单一的分布公式相比较,两者造成110 kV杆塔反击跳闸率的差异达–0.093~0.181次/(100 km·a),而220 kV和500 kV杆塔的反击跳闸率差异较小;对500 kV杆塔的绕击跳闸率,在地面倾角不足10°时影响可忽略不计,在地面倾角为30°时差异达–13.2%~6.2%。

220kV新杭线Ⅰ回路27年雷电流幅值实测结果的技术分析

根据220 kV新杭线Ⅰ回路全线1962—1988年实测得到的716次雷击记录,分析了该线雷击闪络原因,求得了绕击率和雷击跳闸率;并根据雷击跳闸率的变化和雷电流在杆塔中的分流情况,说明改进防雷措施。根据全线雷击点位置的统计确定了多雷区和易击点,为该线有重点、有选择性地加强防雷措施提供了实测依据。此外,还对这些实测数据进行分类统计,得到了该线雷电流幅值累积概率分布等雷电自然参数。

1000kV/500kV同塔混压4回输电线路的防雷性能

在线路走廊比较紧张的东部地区,特高压电网考虑架设同塔混压多回输电线路,特高压同塔混压多回输电线路相比常规线路在防雷性能上有没有其自身的特点,这是目前期待解决的问题。针对这一问题,利用电磁暂态程序(PSCAD/EMTDC)和改进的电气几何模型(EGM)计算了1000 kV/500 kV同塔混压4回输电线路的反、绕击跳闸率,分析了避雷线保护角θs、1000 kV线路底层横担和500 kV线路顶层横担之间距离H及500 kV线路顶层横担宽度l对线路绕击跳闸率的影响,比较了1000 kV/500 kV同塔混压4回输电线路和其他电压等级同塔混压线路的防雷性能。结果表明,线路的反击跳闸率较低,但存在500 kV双回反击跳闸的可能性。线路的绕击跳闸率高于其他电压等级的同塔混压线路,1000 kV绕击跳闸率随着θs和H的增加而增大,随着l的增加而减小。500kV绕击跳闸率不受θs的影响,随着H的增加而先减小后增大,随着l的增加而增大。线路整体绕击跳闸率随着θs、H和l的增加而增大。为了减小线路的绕击跳闸率,可减小θs和H,在19.06～25.06 m范围内适当增加l。

输电线路绕击特性的三维分析方法

为了定量分析输电线路不同位置的雷击概率、绕击跳闸率数值分布特性,避免电气几何模型法中由各个截面雷击概率的不等效替换产生的不可控误差,利用输电线路悬链线方程,将传统计算方法中的雷击暴露宽度沿着输电线路每个档距拓展为三维暴露空间,提出了输电线路绕击特性和暴露空间内任意截面暴露宽度的三维分析计算方法,推导了任意截面雷击概率及绕击跳闸率的三维计算公式,并修正了总跳闸率计算公式。以500kV双避雷线输电线路为例,计算得到了输电线路档距内雷击暴露宽度的三维分布,以及雷击概率、绕击跳闸率的二维分布,结果显示同一档距内绕击跳闸率最大值是最小值的9.02倍,最大值是按原绕击跳闸率公式计算总跳闸率的2.54倍。该方法表明输电线路不同截面雷击概率差别很大,线路总绕击跳闸率并不能完全真实地反映输电线路任意截面的实际雷击情况。

特高压交流输电线路绕击耐雷性能仿真分析

准确评估特高压(UHV)线路绕击耐雷性能,对线路设计及施工具有重要参考价值。为此,引入了基于先导发展法的,可精确反映任意剖分区域导、地线弧垂及与大地实际相对高度的特高压输电线路雷电绕击3维剖分模型。为进一步验证该模型的实际应用价值,分析了我国晋东南—荆门1 000kV特高压交流示范线路绕击耐雷性能,及绕击跳闸率随保护角、地面倾角的变化规律。分析结果表明:ZMP2型猫头塔最大绕击跳闸率为0.057 5次/(100km.a),ZBS2型酒杯塔最大绕击跳闸率为0.032 2次/(100km.a),两型杆塔的绕击跳闸率均满足设计要求,工程中可通过适当控制导、地线的弧垂来降低线路的绕击概率;山坡外侧导线更易遭受雷击,线路绕击跳闸率随线路保护角及地面倾角增大而大幅度上升;大电流绕击发生在距线路较远处。

川藏联网工程500kV高海拔输电线路的耐雷水平

川藏联网工程是联结四川电网和西藏电网的重要民生工程,工程500 kV输电线路分为乡城—巴塘和巴塘—昌都这2个部分。线路经过地区年平均雷电日高达70 d,属于多雷区;沿线地形中高山大岭和峻岭约占80%;最高海拔高度达5 000 m;线路耐雷水平亟待研究。为此,对川藏联网工程沿线电网近几年的雷击跳闸情况进行了统计分析,对乡城—巴塘和巴塘—昌都500 kV输电线路的雷电性能进行了研究,给出了线路雷电绕击计算方法和反击计算方法,对线路雷击跳闸率进行了加权计算。计算结果表明,乡城—巴塘和巴塘—昌都这2段线路折算至40雷电日时的雷击跳闸率分别为0.24次/(100 km·a)和0.17次/(100 km·a),均大于500 kV输电线路0.14次/(100km·a)的控制要求值。鉴于川藏联网工程的重要性,为增大线路防雷的安全裕度,需要增设一些线路防雷措施。如在易击塔和易击相上加装线路避雷器,乡城—巴塘线路段的雷击跳闸率可由0.24次/(100 km·a)降低至0.13次/(100km·a),巴塘—昌都线路段的雷击跳闸率由0.17次/(100 km·a)降低至0.11次/(100 km·a),均可满足要求。研究结果可为川藏联网工程高海拔输电线路的设计和建设提供指导,对后续高海拔输电线路耐雷水平的提高具有重要意义。

不同串型设计条件下的特高压交流同塔双回线路雷电性能

为准确评估1 000 k V特高压同塔双回线路在不同绝缘子串型下的雷电性能,基于电磁暂态程序(EMTP)和电气几何模型(EGM),分别对特高压同塔双回线路在"I"型、"V"型绝缘子串设计条件下的反击和绕击性能进行了仿真研究。并分析了不同的杆塔最小空气间隙距离、塔高、接地电阻、地面倾斜角对线路雷电性能的影响,提出了最佳优化设计方案。最后,结合"皖电东送"工程的设计、运行情况,对比研究了"V"串线路与"I"串线路的雷电性能。结果表明,与"I"串线路相比,"V"串线路更易出现导线对上横担放电闪络,且反击闪络率也略高,但2者的绕击闪络率相差不大。此外,"V"串线路的防雷薄弱点在于其易出现导线对上横担的放电闪络,而"I"串线路的防雷薄弱点在于其易出现导线对下横担的放电闪络。工程设计中可针对2种串型线路各自的雷电薄弱点进行防雷优化设计。

重庆地区自渝500kV输电线路的防雷性能

鉴于 5 0 0kV线路的重要性 ,以重庆地区 5 0 0kV自渝输电线路为例 ,针对其特殊的地形、地貌 ,用规程法计算线路的雷击跳闸率 (包括反击和绕击 )、行波法计算线路的反击跳闸率、击距法计算线路的绕击跳闸率 ,分析影响雷击跳闸率的主要因素 ,比较计算结果 ,找出绝缘薄弱点、雷电易击段 ,并提出相应的改进措施。计算结果表明 :雷电流陡度对反击跳闸率的影响很大 ,雷电流陡度越大 ,反击跳闸率越高 ;规程法计算反击还比较接近实际运行经验 ,计算绕击则存在明显缺陷 ;击距法 (EGM)计算绕击跳闸率考虑的因素比较全面 ,评估避雷线对导线的屏蔽性能与实际更接近。

山区输电线路绕击暴露弧计算与分析

对山区同塔双回线路的耐雷性能进行研究,改进基于电气几何模型的山区输电线路绕击率算法,通过引入新判据Rx计算暴露距离,对比Rx与雷电对地击距Rg大小,讨论不同雷电流对应下的暴露距离计算方法,并对典型山区同塔双回线路绕击率进行计算,得出保护角最大的相导线并不是最可能发生绕击的,绕击率的大小与导线高度、保护角、地面倾角有关。通过分析各相线路的暴露距离与雷电流关系,解释某相线路发生绕击的现象。研究结果对同塔双回线路的防雷设计具有一定借鉴意义。

武汉地区云地闪电特征及防护效率研究

采用武汉地区2006年3月至2009年2月云地闪电资料,统计分析了武汉地区云地闪电特征及其直击雷防护效率,为该地区的雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考依据。统计分析表明,武汉地区年平均云地闪电次数为45693次;负闪电占闪电总数的96.0%,平均负闪电强度为32.6 kA;正闪电占闪电总数的4.0%,平均正闪电强度为38.3 kA。4-8月闪电占全年闪电总数的96.9%,其中7-8月闪电占全年闪电总数的70.8%,9月至次年3月闪电仅占全年闪电总数的3.1%。正、负闪电强度主要集中在10-50 kA,平均陡度为12 kA/μs左右。通过统计分析,拟合出适合武汉地区大于某一雷电流幅值累计概率方程。武汉市新洲区西南部与黄陂区东南部交接地区和江夏区东部地区是闪电高密度中心,年平均闪电次数在8.5次/km^2以上。武汉地区建筑物直击雷保护范围按照1、2、3类防雷类别设计时,其绕击率分别为1.3%、3.3%和11.5%,反击率分别为0.1%、0.2%、1.6%。

雷电流幅值概率分布函数的分段拟合方法

为了更有效地利用雷电定位系统数据评估输电线路的雷击跳闸风险,以东莞地区1999—2008年雷电流幅值数据为例,分析了规程推荐公式、IEEE推荐公式及其改进公式的拟合曲线与实际雷电流幅值概率分布的偏差,在此基础上提出了雷电流幅值概率分布函数的分段拟合方法,并进行了连续性修正.最后,分别采用规程推荐公式、IEEE改进公式和文中拟合公式计算东莞地区110kV、220kV、500kV三个电压等级下的输电线路雷击跳闸率,并与实际值进行对比.结果表明:采用文中方法得到的雷电流幅值概率分布函数曲线与自然概率曲线的相关性最强,仅牺牲了分段点附近的相关性;采用文中分段拟合方法计算得到的110kV、220kV电压等级输电线路雷击跳闸率与实际运行数据较相符,而对500kV电压等级线路雷电跳闸率的计算存在偏差.

基于改进电气几何模型同塔多回输电线路绕击跳闸率计算

由于传统的电气几何模型基于单根导线和地线进行分析计算,对输电线路绕击跳闸率计算结果不够准确,提出一种基于改进的电气几何模型的新算法。该算法计及同塔多回输电线路避雷线、多导线系统以及大地之间的相互屏蔽作用,并考虑了雷电流的幅值和雷电流入射角等对绕击跳闸率的影响。

基于Monte Carlo和EGM的同塔双回线路绕击跳闸率的计算

为准确评价输电线路的耐雷性能,采用蒙特卡罗法对雷电绕击线路的随机过程进行统计计算。针对同塔双回线路的实际杆塔结构,改进了电气几何模型(EGM)作为绕击判据,考虑输电线之间的相互屏蔽作用以及雷电先导入射角,通过先导位置落入绕击区间进行绕击的判定。选取220 kV同塔双回线路的实际杆塔进行绕击跳闸率的计算,与已有算法的计算结果进行对比分析,验证了改进算法的合理性,并分析了先导入射角,避雷线横担长度,地面倾角对绕击跳闸率的影响。

基于雷电定位数据的广州白云机场10kV配网雷击风险评估

广州白云机场是重要性等级极高的供电负荷,电网雷害威胁大,研究白云机场配电系统的雷击风险,对制定相应的防护策略有重要的参考意义。根据雷电定位系统1999—2008年10 a的定位数据分析白云机场地闪密度和雷电流幅值概率分布规律,参考IEC62305标准建立10 kV配网的雷击风险评估模型,根据模型计算白云机场10 kV配网的雷击风险,所得结果与实际跳闸情况较相符,为白云机场10 kV配电系统的防雷提供重要参考。

220kV新杭Ⅰ回线1961～1994年雷击闪络跳闸分析

根据新杭线 回线雷电流幅值的实测结果 ,分析了该线从 196 1年投运至 1994年的 34年间的 5 5次雷击闪络跳闸和6 9次雷击闪络的类型 ,从而得到该线路的实际雷击跳闸率并与 SDJ7- 79规程计算值作了比较。此外 ,还对新杭线 、 回线同年份的雷击跳闸率作了计算与比较。

±800kV云广特高压直流线路雷电防护特性

雷击是造成输电线路闪络的主要原因之一。为了解决±800kV云广特高压直流线路的雷电防护问题,通过分析该线路的参数和调研线路沿线的雷电活动特点,以先导发展法为基础建立特高压线路雷击计算方法,对线路的反击和绕击防雷性能进行分析。首先调研了沿线各区域的雷电活动情况,给出了各区域境内的雷电日取值。然后,对云广特高压直流线路的雷击闪络特性进行了分析,给出了不同地形条件下地面倾角、绝缘强度、跨谷深度对雷击绕击特性的影响,以及杆塔高度、接地电阻等对雷击反击特性的影响。考虑地形对雷击故障的影响,通过地形加权和分段分析的方法求得线路各段的雷击闪络率。最后,就降低接地电阻、减小保护角等防雷措施进行了研究。