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山区220kV输电线路耐雷性能分析及差异化防雷评估

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山区220kV输电线路耐雷性能分析及差异化防雷评估

作者：贾猛东北电力大学

学位级别：硕士

山区地形比较复杂,土壤电阻率高,雷电活动十分频繁,再加上山区输电线路走廊的环境恶劣,造成输电线路雷击跳闸事故时有发生。随着我国经济发展速度的加快和电网规模的不断扩大,电网故障造成的经济损失和社会影响也在不断增大。为了更好... 详细信息

山区地形比较复杂,土壤电阻率高,雷电活动十分频繁,再加上山区输电线路走廊的环境恶劣,造成输电线路雷击跳闸事故时有发生。随着我国经济发展速度的加快和电网规模的不断扩大,电网故障造成的经济损失和社会影响也在不断增大。为了更好地适应形势发展需要,降低雷电灾害造成的损失,搭建山区输电线路模型,分析其耐雷性能有着十分重要的意义。本文依据雷云放电与长空气间隙放电的相似性建立了先导发展模型,并用此模型对平原、山顶、山坡及山谷等4种典型地形的输电线路进行绕击特性研究。研究结果表明,输电线路处于平原地形时其导线受地线及大地屏蔽作用较好;处于山谷地形时导线受两侧山体屏蔽,几乎不会出现绕击;而处于山顶及山坡地形时则需要重点关注其绕击耐雷性能。通过计算不同相位的绕击率可知,输电线路导线运行电压会影响其引雷能力。基于ATP-EMTP电磁暂态软件,搭建了输电线路反击仿真模型,包括杆塔多波阻抗模型、根据先导法建立的绝缘子闪络模型和计及火花效应影响的冲击接地电阻模型。应用此模型分析了杆塔冲击接地电阻对线路反击耐雷性能的影响。分析结果表明,杆塔冲击接地电阻的大小对于输电线路的反击耐雷性能影响较大,减小杆塔接地电阻,可以有效提高输电线路反击耐雷水平。当输电线路穿越高土壤电阻率的山区时,可能无法将其接地电阻降低至较小范围内,此时需采取相应措施降低杆塔反击风险。借助雷电定位系统提供的雷击电流和故障录波,并结合被击杆塔的塔形参数及所处位置的地理信息来分析故障性质。利用本文所建立的模型对通化地区5条220k V输电线路进行差异化防雷评估,并给出了针对山区地形的防雷改造原则。根据风险评估结果结合该地区杆塔信息、地形地貌及地质条件针对需要改造的杆塔提出防雷改造建议。

关键词：复杂地形先导发展模型耐雷性能事故分析差异化防雷

计及工作电压的直流输电线路雷电绕击特性计算模型研究

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计及工作电压的直流输电线路雷电绕击特性计算模型研究

作者：贺恒鑫华中科技大学

学位级别：硕士

雷击是造成输电线路故障的重要原因之一，随着电力系统电压等级的提高，由雷电绕击线路引起跳闸的事故所占比例也不断提高。因此，合理地评价输电线路的绕击耐雷水平对于电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。随着高压直流输电技术... 详细信息

雷击是造成输电线路故障的重要原因之一，随着电力系统电压等级的提高，由雷电绕击线路引起跳闸的事故所占比例也不断提高。因此，合理地评价输电线路的绕击耐雷水平对于电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。随着高压直流输电技术在我国的广泛应用，直流输电线路雷电屏蔽性能的优劣成为高压直流输电系统能否安全稳定运行的重要制约因素。由于直流输电线路工作电压恒定，伴随线路附近的恒定电场，线路周围分布着强烈的电晕离子流，在这两点的共同作用下使得直流线路雷电绕击特性呈现出与一般交流线路不同的极性效应。因此，不能机械地套用现有的任何一种雷电屏蔽分析模型对高压/特高压直流输电线路的绕击特性进行评估。本文力图通过分析和比较现有的雷电屏蔽分析模型，利用近年来长空气间隙和雷电观测所取得的研究成果和数据，建立一种能够计及工作电压的高压/特高压直流输电线路的雷电屏蔽分析模型。本文分析了电气几何模型的物理基础，在此之上介绍了一种计及工作电压的电气几何模型，应用该模型对±500kV ZG5型和±800kV ZV2型杆塔绕击特性计算结果表明：随着正极性工作电压的引入，在线路结构和绝缘配置相同的情况下，正极最大绕击电流较不计及直流工作电压时增加约1.3.7倍。本文通过比较和分析现有的先导发展模型，建立了一个计及工作电压和地形的直流输电线路绕击数值计算模型。该模型细致刻画了：下行先导发展、上行先导起始、上/下行先导的相对发展和最后跃变等几个雷击输电线路的重要物理过程。该模型计算得的结果与实验室1: 40模型实验的结果吻合，计算结果表明：对于负极性下行地闪，正极性的直流电压增强了正极极线的引雷能力，同时抑制了正极极线侧避雷线的引雷能力。

关键词：高压直流输电线路工作电压电气几何模型先导发展模型地面倾角

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超高压输电线路防雷方法研究

超高压输电线路防雷方法研究

作者：姚洪林华北电力大学

学位级别：硕士

随着电网建设的快速发展,我国各大区域已形成以500kV电压等级为主网架的坚强电网。运行经验的不断积累,以及输电线路设计水平不断提高,使得目前线路的操作过电压已较低,基本不再发生因操作过电压而导致线路闪络的故障。此外,污闪治理工... 详细信息

随着电网建设的快速发展,我国各大区域已形成以500kV电压等级为主网架的坚强电网。运行经验的不断积累,以及输电线路设计水平不断提高,使得目前线路的操作过电压已较低,基本不再发生因操作过电压而导致线路闪络的故障。此外,污闪治理工作的大幅推进使得线路的交流耐压水平稳步提升。因此,500kV输电线路雷害问题逐渐成为影响线路运行安全的主要原因之一。运行经验表明,500kV输电线路的雷击跳闸率大都由绕击引起,而且在山地、丘陵和一些特殊地区更加严重,因此,减少雷击跳闸率尤其是绕击跳闸率是提高输电可靠性的重点环节。自上60年代以来,世界上许多著名学者和机构就利用各种试验结果结合相关理论分析手段进行研究,提出了很多研究输电线路绕击耐雷特性的有效方法。目前,主要方法和模型有规程法、电气几何模型、先导发展模型和绕击概率模型。本研究在对电气几何模型进行改进的基础上主要使用该方法对500kV瓶武5905线(湖州段)绕击跳闸率进行计算和分析,对部分高杆塔和复杂地形下的输电线路使用先导发展模型计算,分析了杆塔高度、地面倾角、击距系数、避雷线保护角、风偏角和工作电压等因素对输电线路绕击耐雷水平的影响,为绕击防范措施的研究提供理论依据。此外,对目前的主要绕击防范措施如可控针、避雷器等的有效性进行理论分析及试验验证,对比其防范效果。最后以瓶武5905为例对其绕击防范措施进行具体分析,包括所有杆塔绕击的可能性对比、防范措施的制定和技术经济比较等。

关键词：输电线路绕击跳闸率电气几何模型先导发展模型防范措施

高海拔地区110kV绝缘子雷击闪络特性及闪络判据研究

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高海拔地区110kV绝缘子雷击闪络特性及闪络判据研究

作者：阮耀萱华南理工大学

学位级别：硕士

雷击是架空输电线路跳闸的主要原因,其中,绝缘子雷击闪络判据是输电线路耐雷性能准确评估的关键模型。雷击输电线路反击时绝缘子端电压是波尾衰减迅速的短尾波,但短尾波冲击下不同材质绝缘子闪络物理机理及精确闪络判据尚有待深入研究... 详细信息

雷击是架空输电线路跳闸的主要原因,其中,绝缘子雷击闪络判据是输电线路耐雷性能准确评估的关键模型。雷击输电线路反击时绝缘子端电压是波尾衰减迅速的短尾波,但短尾波冲击下不同材质绝缘子闪络物理机理及精确闪络判据尚有待深入研究。此外,海拔对绝缘子冲击闪络特性的影响较大。因此,论文针对高海拔地区不同雷电冲击电压波形下的真型塔绝缘子闪络特性及闪络判据开展了理论、仿真和试验研究。论文首先基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序,依据真型塔结构仿真分析了110 kV同塔双回输电线路遭受雷电反击时绝缘子两端短尾波电压的波形参数范围及影响因素。其次,依据特高压工程技术(昆明)国家工程实验室设备及参数,设计了短尾波试验回路及参数,并搭建了试验平台;针对悬挂于110 kV同塔双回输电线路真型塔中的复合绝缘子和玻璃绝缘子,分别开展了标准雷电冲击和短尾波冲击作用下的放电试验研究,获得了绝缘子U、伏秒特性数据和放电图像,分析对比了塔型、相别、绝缘子材质、冲击电压波形等因素对绝缘子闪络特性影响的趋势及程度。然后,结合长空气间隙放电的物理机理分析和试验数据,修正了高海拔地区先导发展模型k、E参数,并通过对比分析验证了模型在不同电压等级范围内的适用性。最后,利用修正后的先导发展模型,基于PSCAD/EMTDC仿真计算了典型110 kV同塔双回输电线路的耐雷水平,并分别对比析了不同闪络判据对耐雷水平计算结果的影响,验证了修正后的先导发展法能更能真实反应高海拔地区输电线路的真实反击耐雷水平。

关键词：高海拔短尾波绝缘子闪络特性先导发展模型耐雷水平

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考虑感应电荷作用的避雷针引雷特性研究

考虑感应电荷作用的避雷针引雷特性研究

作者：韦念胜广西大学

学位级别：硕士

雷电是一种常见的自然灾害,它给人类社会带来了巨大的危害。为了解决雷电的危害,人们采取了一些防雷措施,其中避雷针是一种最简单、最常用的直击雷防护装置。然而,在避雷针保护范围内,雷击被保护物体的现象仍时有发生,避雷针的防雷性能... 详细信息

雷电是一种常见的自然灾害,它给人类社会带来了巨大的危害。为了解决雷电的危害,人们采取了一些防雷措施,其中避雷针是一种最简单、最常用的直击雷防护装置。然而,在避雷针保护范围内,雷击被保护物体的现象仍时有发生,避雷针的防雷性能值得人们研究。本文针对避雷针保护范围发生绕击事故这一事实,认为避雷针的防雷性能是受到了周围建筑物的影响,其引雷能力与周围建筑物对雷电的吸引存在竞争关系。为此,对避雷针的引雷特性进行研究,主要考虑感应电荷所产生的空问电场的作用。为了计算感应电荷量,首先建立了雷电先导的一个二维物理模型,运用模拟电荷法计算了建筑物以及避雷针的感应电荷,并据此推导了空间电场和电位的计算公式;在此基础上,根据先导发展理论,建立了地闪放电先导连接过程的物理模型,运用Maxwell电磁场有限元仿真软件对雷电先导与地物的连接过程进行仿真,根据不同建筑物尺寸、先导电位、避雷针高度、避雷针在建筑物上的位置这几种情况的仿真结果,分析了这些因素对避雷针引雷性能的影响。最后,利用实验室内进行长间隙放电,对钝头避雷针和盘头避雷针的引雷特性进行实验对比,发现了避雷针头部形状、接地电阻对避雷针的引雷性能也有一定的影响。本文的主要结论是：避雷针的高度对避雷针有一定的影响,在低建筑上,避雷针的引雷作用随其高度的增加而增强,但在高层建筑上,其高度的增加对其引雷作用影响不大;建筑物的拐角有一定的引雷作用,在防雷设计中需要注意复杂建筑的拐角和尖端凸出部分,应采取防雷措施;盘头避雷针比钝头避雷针具有更好的引雷效果,避雷针在结构上可进一步优化。

关键词：避雷针感应电荷先导发展模型模拟试验防雷性能

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棒板长间隙击穿电压计算

云南电力技术 2015年第1期43卷 145-150页

作者：杨芸高超陈枫林孙瑞杰李锐海王黎明南方电网科学研究院广州510080 清华大学深圳研究生院深圳518055

利用模拟电荷法提出了一种仿真模型,模拟了1 m到10 m棒板长间隙放电过程中电晕、流注、先导和末跃的基本过程。确定了先导判据和流注长度经验公式中的参数,得到了电晕电压、先导长度、末跃电压和击穿电压的仿真数据,与经验公式和试验结... 详细信息

利用模拟电荷法提出了一种仿真模型,模拟了1 m到10 m棒板长间隙放电过程中电晕、流注、先导和末跃的基本过程。确定了先导判据和流注长度经验公式中的参数,得到了电晕电压、先导长度、末跃电压和击穿电压的仿真数据,与经验公式和试验结果相符。并在最后归纳出了一个拟合公式,用于判断1 m到10 m任意间隙长度的击穿电压。

关键词：棒板间隙长间隙放电击穿电压先导发展模型模拟电荷法

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输电线路雷电绕击研究方法浅议

电瓷避雷器 2008年第1期 29-34,39页

作者：赵斌财周浩钟一俊陈稼苗朱天浩张利庭王坚敏浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江省电力设计院杭州310014 浙江省嘉兴电力局浙江嘉兴314033 浙江省宁波电力局浙江宁波315010

分析了几种雷电绕击研究方法或模型,如规程法、电气几何模型、先导发展模型、绕击概率模型。规程法应用简单、方便,对于一般线路的防雷屏蔽设计,能够满足要求;电气几何模型计算方法较为合理、简单,使用该模型来分析特、超高压线路或山... 详细信息

分析了几种雷电绕击研究方法或模型,如规程法、电气几何模型、先导发展模型、绕击概率模型。规程法应用简单、方便,对于一般线路的防雷屏蔽设计,能够满足要求;电气几何模型计算方法较为合理、简单,使用该模型来分析特、超高压线路或山区、同塔多回线路较其它模型更具优势;先导发展模型与绕击概率模型能够在物理意义上更合理地解释绕击现象,其计算过程相对复杂,暂不适于工程(如长距离线路)上大范围应用。重点对电气几何模型相关参数的选择进行了讨论,击距及击距系数的计算建议采用IEEE工作组推荐的关系式;对于年平均雷暴日在40左右的地区,地面落雷密度取值可定为0.1次/(km2.雷暴日);对于部分少雷或多雷区,结合国内35～220kV线路雷击统计数据,计算地面落雷密度建议采用CIGRE推荐的公式。

关键词：输电线路雷电绕击电气几何模型先导发展模型绕击概率模型

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超高压输电线路绕击耐雷性能仿真分析

东北电力大学学报 2020年第6期40卷 21-27页

作者：王永利耿御缤国网吉林省电力有限公司吉林供电公司吉林吉林132012 东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012

为评估超高压输电线路的绕击耐雷性能,文中根据上行先导的起始和发展原理,建立利用感应电荷分析的先导发展模型,并通过仿真分析感应电荷密度对上行先导起始的影响.最后,对超高压输电线路的绕击耐雷性能进行分析.分析结果表明:线路运行... 详细信息

为评估超高压输电线路的绕击耐雷性能,文中根据上行先导的起始和发展原理,建立利用感应电荷分析的先导发展模型,并通过仿真分析感应电荷密度对上行先导起始的影响.最后,对超高压输电线路的绕击耐雷性能进行分析.分析结果表明:线路运行电压影响着导线上行先导的起始,但对避雷线上行先导的影响很小;输电线路绕击跳闸率随着地面倾角和线路保护角的增大而大幅增加;随着海拔高度的增加,上行先导起始时的下行先导头部高度将有所降低.

关键词：先导发展模型绕击跳闸率输电线路上行先导