主页 > 电网 > 电网资讯 >

架空输电线路雷电风险影响因子

发布时间:2019-02-12 14:58编辑:澳门银河网站

架空输电线路分布范围广泛,沿线地形地貌复杂、雷电活动分布不均,加上线路结构、绝缘差异等因素,精细化评估线路雷击风险的难度较大,但一直是防雷科研和生产运行努力的目标。雷击输电线路是雷电先导与线路目标物间相互作用的过程,影响雷击过程的因素众多且作用机理复杂。雷电活动分布、输电线路结构及绝缘水平、地形地貌、气候条件、地面海拔高度、纬度等都是影响线路雷电风险的因素,若以雷击输电线路绕击、反击计算模型评估所需的计算输入条件为依据,雷击风险主要受制于雷电活动分布参数、输电线路结构及绝缘特征和地形地貌的影响。

 

雷电活动特征

 

随着广域雷电地闪监测系统的建立并积累数年监测数据,长期以来制约我国防雷设计存在的雷电参数缺乏问题得到了较好的缓解。传统防雷设计中雷电活动频度分布采用雷暴日[19-20],存在无法分辨云地闪和缺乏雷电活动次数统计的缺陷,雷暴日参数只能粗略表征雷电活动强弱差异。目前我国输电线路防雷设计逐渐采用基于广域雷电地闪监测统计获得的地闪密度值[21-23]。基于线路走廊雷电监测数据样本库,采用网格统计方法统计输电线路沿线走廊雷电地闪密度,基于数据自然分割分级原则实现以地闪密度为依据的雷区等级划分,并绘制全国范围的雷电地闪密度分布图。

架空输电线路雷电风险影响因子

上图为典型特高压交、直流输电线路沿线地闪密度分布图,指导输电线路设计、运行管理和防雷改造取得良好的应用效果。目前地闪密度值主要以年或月平均进行统计,而雷暴活动集中爆发在强对流天气来临时,呈现短时高密度的特征。短时间内重要输电通道多回同时跳闸,对电网的安全稳定控制将造成极大威胁,2009-07,某大型水电站送出线两回500 kV线路遭受雷击相继跳闸,造成水电厂切机甩负荷。直流线路短时间内多次遭受雷击后,因控制保护中线路故障技术时间窗口限制将导致其闭锁停运。2013-04,某直流极II线路遭受雷击,行波保护动作后降压重启成功,极II线路约4.4 s后再次发生雷击故障,2次线路故障时间间隔小于故障计数时间5 s,极II闭锁停运。长时间尺度的平均地闪密度值不能有效表征雷电活动短时高密度的特点,研究能体现短时高密度突发特征的雷电参数统计方法,统计获得地闪活动在短时间尺度上的集聚特征参数,可为电网系统级安全稳定评估和风险预防提供精细化的数据。

 

电力系统长期采用的雷电流幅值累积概率分布曲线是基于在新杭线20多年的磁钢棒观测数据统计得到,由于磁钢棒可以反复被磁化,同时无法记录磁场波形数据,统计结果存在较大误差。目前广域雷电地闪监测系统在全国多数地区已经累计十年以上观测数据,可实现对输电线路走廊雷电流幅值累积概率曲线的统计分析[24],结果与IEEE概率推荐分布一致性明显优于现行国标,相关成果已在全国新建输电线路防雷设计和运行线路改造中广泛应用并取得显著效果。66~220 kV敞开式变电站已发生多起因雷击线路断路器跳闸后待合闸时间内重复雷击引起开关断口被击穿[25],造成设备损坏和母线失电的事故,故障处置中原因分析[26]多是基于定性分析或仿真计算模拟,但一直都缺乏多重雷击或后续回击统计参数的支持。广域雷电地闪监测系统具备探测后续回击的功能,统计分析多重雷击第2次及后续回击雷电流幅值累积概率和时间间隔的工作有待进一步深入。

 

地形地貌特征

 

输电线路分布广泛,沿线地形地貌复杂且差异较大,特别是山区丘陵地带,现有的地理信息系统(GIS)数据软件提供的精度有限,而对于超/特高压输电线路,绕击是造成其雷击跳闸的主要原因,受地形地貌影响显著,准确获取地形地貌参数对精细化线路雷电风险评估十分重要。文献[27]采用机载3维激光雷电系统和地面3维激光扫描相互补充的方法,获得了尺度误差<10 cm的精确地形数据。开展全档距绕击防雷性能评估结果与普通方法相比,精细化地形条件的计算结果与实际运行经验一致性更高。精细化地形地貌数据在防雷评估中主要使用地面倾角和地貌数据,导地线相对地面的准确高度采用弧垂和地貌数据进行修正,最大绕击电流计算过程中需要调整地面倾角。山区或丘陵地带3维地形为复杂的多面体结构,地面倾角仅是3维地形数据粗略的简化,复杂多面体结构参数对输电线路引雷性能和雷电屏蔽特性影响机理有待更深入的研究,重点关注3维地形参数对山区复杂地形条件下重要输电通道防雷性能的影响。

 

线路结构特征

 

长期以来,防雷计算使用的输电线路结构参数主要根据设计或运维部门提供的平面设计图纸,但图纸标注尺寸与实际杆塔尺寸往往存在偏差,特别是极易发生绕击的耐张转角塔外侧跳线,其实际保护角度难以直接从图纸获取。随着激光测距技术迅速发展,3维激光扫描技术可实现线路结构信息的精细化测量,该方法能提取更加精确的杆塔定位坐标、导地线间的间距及弧垂、转角塔外侧跳线保护角等重要参数,该项技术已成功应用于三峡近区500 kV送出线雷电风险评估中并取得良好应用效果。

 

不同电压等级输电线路结构及绝缘特征存在明显差异,防雷的关注点和防护策略也存在显著不同[28],220 kV及以下交流输电线路重点关注反击问题,500~750 kV交流线路重点关注高接地电阻地区的反击以及山区特别是山区下边坡侧导线绕击问题,1 000 kV交流输电线路的反击闪络率极低,需关注山区边相导线的绕击问题。超/特高压输电线路以雷电绕击防护为主,其中耐张转角塔和大档距段雷电屏蔽失效尤为突出。随着我国电网逐步形成了一些输送功率大、线路排列紧密、扮演区域输电枢纽角色的输电通道,输电通道中多回线路的引雷性能和雷电屏蔽特性研究有待进一步深入,重点关注转角塔跳线和大档距段的防雷性能。

TAG:因子 风险 影响 架空 雷电 线路 输电

上一篇:山西农网建设改造任务全面完成 提前两年实现 下一篇:输变电设备状态智能评价管理系统的运行流程

相关阅读

精彩推荐