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。

大理局±500 kV金中直流线雷击跳闸分析

输电线路是电力系统重要组成部分,其能否稳定运行,直接影响到整个电力系统运行的安全性和可靠性。为此,对超高压输电公司大理局近年来±500 kV金中直流线雷击跳闸情况进行分析,针对该线路实况及雷电活动情况,总结出相应的防雷措施,对线路的安全稳定运行提供重要保障。

500kV超高压输电线路风偏故障的预防举措探寻

风偏故障是威胁500kV超高压输电线路安全稳定运行的主要因素之一。文章从气象监测预警、线路设计优化、精益运维管理、防风技术研究4方面,提出了加强气象监测预警体系建设、优化线路走廊选择和杆塔绝缘子设计、开展隐患排查治理和智能监测、创新风偏故障预警和机理研究等一系列预防风偏故障的措施,并强调了加强同行业交流学习的重要性,以期全面提升输电线路抵御风偏故障的能力,为保障电网安全运行提供有力支撑。

500kV同杆并架线路感应电压和电流的计算分析

鉴于同杆并架双回线路线间耦合性很强,当一回运行,另一回停运线路上会有较高感应电压和感应电流,为保证线路检修人员的安全工作,通过理论分析计算分析了同杆双回停运线路上的感应电压和感应电流。分析表明:电磁感应电流与运行线路输送的功率基本呈正比例关系,与线路长度无关,电磁感应电压与运行线路输送的功率及线路长度基本呈正比例关系;静电感应电流与线路长度基本呈正比例关系,与运行线路输送的功率无关,静电感应电压与运行线路输送的功率及线路长度的关系不大;通过在停运线路首末端接地及中间点挂接地线,可有效减小停运线路上沿线的感应电压,在检修点加接地线对减小该点的感应电压尤为有效;流过接地线的电流与接地线的位置关系不大,换位对感应电压的改善效果不明显,但换位后对流过接地开关的电流改善显著,而且完全换位次数越多,改善效果越好。

平原地区500kV输电线路雷电屏蔽性能的模型试验研究

雷害是输电线路故障的主要原因,在我国南方多雷地区,超高压输电线路频繁发生雷电屏蔽失效引起的跳闸,有必要更深入地研究超高压输电线路的雷电屏蔽性能。采用1:40线路模型,通过大量的冲击放电试验,研究了500kV输电线路的雷电屏蔽性能,得到了500kV输电线路绕击概率的空间分布规律,近似为抛物线,并分析了影响绕击的各种因素,如保护角、导线电压、导线对地电阻、非垂直落雷等。试验研究结果对提高500kV输电线路的雷电屏蔽性能有一定的借鉴意义。

500kV输电线路在线监测系统应用

为对华北500kV电网近3a来应用的在线监测系统进行深入分析探讨,将微气象、绝缘子污秽、应力及覆冰、导线金具及温度、微风振动等在线监测系统的应用及监测数据作为研究对象,对各在线监测系统的应用情况进行总结分析,指出系统应用过程中存在的理论模型、外部环境、能量供给、数据传输、价格成本等共性问题,给出了各在线监测技术手段的下一步发展方向,并分别针对各在线监测系统的继续深化应用给出建议。

500kV同塔双回紧凑型输电线路输电能力分析

为确定线路输电能力随相导线分裂根数、相间距、相导线对地高度等参数变化的规律,以500 kV同塔双回紧凑型输电线路为例,分析了输电线周围工频电场强度、工频磁场强度和坡印廷矢量的分布情况,并从电磁能量传输本质出发分析了在满足输电线路不全面起晕的条件下线路输电能力随各参数变化的规律。研究结果可为相关参数选择提供理论依据,为优化输电线路设计方案提供参考。

高海拔地区500kV输电线路用复合绝缘子与并联间隙的绝缘配合

为丰富并联间隙用于在高海拔环境下500kV电压等级线路的绝缘配合研究,在2 100m海拔下对不同结构的500kV输电线路复合绝缘子用并联间隙进行了冲击击穿特性试验,并比较了不同结构并联间隙冲击击穿特性的差异。同时,根据雷电冲击试验和操作冲击结果,参考绝缘子串与并联间隙的绝缘配合原则,得到了合适的并联间隙间距。研究结果表明:3 780mm棒形并联间隙、3 780mm环形并联间隙2种并联间隙适合2 100m海拔的500kV线路工程运用,可满足保护绝缘子及线路绝缘的双重要求。研究结论可为并联间隙的工程设计提供支持。

±500kV直流输电线路用复合外套带串联间隙金属氧化物避雷器的研制

为了提高±500kV直流输电线路的耐雷水平,降低其雷击闪络率,研制开发了±500kV直流线路用复合外套带串联间隙金属氧化物避雷器。通过对该避雷器动作负载和保护原理的研究,提出了其结构性能要求,并设计计算了该避雷器的主要技术参数。研制出了额定电压571kV、8/20μs标称放电电流20kA下残压为1 064kV,正极性雷电冲击50%放电电压为1 830kV的±500kV直流线路避雷器。型式试验结果表明,所研制的±500kV直流线路避雷器电气、机械特性等均达到设计要求,能够有效保护±500kV直流绝缘子串免遭雷击闪络。±500kV直流线路避雷器的成功研制填补了直流输电线路避雷器的技术空白,为该避雷器在±500kV直流输电线路上的推广应用打下了基础。

山区500kV输电线路雷电屏蔽性能模型试验研究

雷害是影响500 kV输电线路安全稳定运行的主要因素之一,其中雷电屏蔽失效引起的跳闸占很大比例。特别在山区,雷电屏蔽失效引起的线路跳闸问题显得更为突出。为了深入研究超高压输电线路的雷电屏蔽性能,此次进行的山区输电线路绕击模型试验,考虑了斜山坡坡度、跨越山涧杆塔、非垂直落雷等因素的影响。试验结果表明,由于山区地形的影响,绕击率远高于平原地区。

500kV郓城—泰安紧凑型输电线路的潜供电流限制及单重时间配合

针对500kV郓城—泰安紧凑型(部分同塔双回)输电工程的设计,研究了该线路的潜供电流限制及单重时间配合问题。通过仿真计算,讨论了该紧凑型(包括同塔双回)输电线路采用不同高抗时,潜供电流、恢复电压、中性点工频过电压随高抗中性点小电抗值变化的趋势,得出高抗和中性点小电抗的选择要综合考虑限制潜供电流和各种工频过电压的幅值。并在工程投运时的系统调试过程中实测了潜供电流暂态波形和系统恢复电压暂态过程以验证工程前期的计算和潜供电流限制措施,讨论了断路器单重分合时间与潜供电流计算值如何配合的问题,说明单重整定时间取0.8s以上能保证该线路单相重合闸成功。

500kV输电线路绝缘子串带电水冲洗

绝缘子带电水冲洗具有污秽清洗彻底、冲洗效率高、不停电作业、对生产运行影响小等优点,在110和220 kV等级系统已经普遍开展,然而还没有开展500 kV输电设备带电水冲洗。为此,进行了500kV输电线路单串污秽绝缘子在b、c、d、e四种污秽等级下的带电水冲洗试验,比较了一冲四回和一冲六回冲洗方法,测量了500 kV输电线路绝缘子串带电水冲洗泄漏电流波形,统计了泄漏电流最大值、基波幅值等特征值。试验结果表明:500 kV输电线路绝缘子带电水冲洗存在泄漏电流突增现象,两种冲洗方法泄漏电流基波幅值最大值均小于6 mA,一冲六回冲洗泄漏电流基波幅值均比一冲四回小。在安全距离、水电阻率及有效控制喷嘴散射范围等措施下,500 kV输电线路单串绝缘子串带电水冲洗是安全的。

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。

三峡500kV同塔双回线路无线电干扰预测

计算了三峡输变电工程 5 0 0 k V同塔双回线路的无线电干扰 ,并结合已运行的同塔双回线路无线电干扰的实测结果 ,预测三峡 5 0 0 k V同塔双回线路的无线电干扰水平 ,分析表明该干扰水平小于我国标准规定限值。

1000kV/500kV特、超高压同塔4回交流输电线路雷电性能仿真分析

为准确评估1 000kV/500kV超特高压同塔4回输电线路的雷电性能,基于电磁暂态程序(EMTP)和改进后的电气几何模型(EGM)分别对这种线路的反击、绕击耐雷水平及雷电跳闸率进行了仿真研究。分析了同塔多回线路中500kV线路不同相序排列、不同间隙长度及不同杆塔冲击接地电阻对反击跳闸率的影响,并对比计算了1 000kV线路不同绝缘子串布置方式下线路的雷电绕击性能。最后根据研究结果,指出了500kV线路的绝缘配合是1 000kV/500kV混压同塔4回线路防雷的薄弱点所在,并提出通过加强500kV线路的绝缘水平、优化1 000kV线路绝缘子的布置方式等措施,能有效改善线路雷电性能、降低雷击跳闸率,可用于指导工程设计。

±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。

山东电网部分500kV线路不平衡电流偏大的原因分析及改善措施

针对山东电网部分500 kV线路的局部电流不平衡现象,通过仿真模拟了系统运行中的大(上午10:00)、小(凌晨3:00)潮流方式下的电流不平衡现象,并与电网运行中实测积累的大量不平衡电流数据进行比较,找出500 kV系统局部产生不平衡电流的原因是线路参数不平衡,即淄川-益都-潍坊同塔双回线路全线不换位及多条不平衡线路构成的2个环网,使个别线路在一定条件下产生了严重的不平衡电流。为改善该不平衡现象,对22种同塔双回线路的导线排列方式进行模拟计算分析,得出优化的导线排列组合方式。模拟计算结果表明,通过在变电站出线处合理调整同塔双回线路的导线排列方式,可有效改善山东500kV系统的局部电流不平衡现象。

±500kV直流输电线路雷电屏蔽模拟试验研究

模拟试验是研究超/特高压输电线路绕击特性的一个重要手段,针对直流线路标称电场对线路雷电绕击特性的影响问题开展模拟试验研究,首先从模拟试验比例尺的确定、地闪先导过程近区电场的模拟和模型线路标称电场模拟三方面论证了试验的物理等价性;在计及直流电压的条件下,通过放电试验得出了±500kV输电线路G4–40型杆塔绕击空间分布;试验中观测到主放电击中导线(或避雷线)的同时,避雷线(或导线)上残存的迎面流注。依据试验现象,定性分析了标称电场对绕击特性的影响机理;对试验结果定量分析表明,计及直流电压后G4–40型杆塔正极绕击率为不考虑直流电压时的1.79倍。