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我国电网雷电监测与防护技术现状及发展趋势,由陈家宏,赵淳,谷山强,向念文,王宇,雷梦飞撰写。
研究背景
雷电对电网安全运行影响频繁,电网雷击问题一直备受关注。我国电网防雷工作者经过多年努力,基于“发现问题–分析问题–解决问题”的技术路线,已形成一套较为成熟的电网防雷技术和规程。发现问题依靠雷电监测,广域雷电地闪监测系统的雷电探测站由模拟式升级至新一代数字式,总体探测效率提升至90%以上,定位误差≤500m;分布式雷击故障监测技术及系统进一步推广应用,监测设备在26个省级电网输电线路上安装,雷击/非雷击故障辨识准确率达98%,绕击/反击识别准确率达95%,故障点定位准确率达89%;自然雷击光学路径观测系统不断完善,首次在国内捕获了多张直击于500kV线路的雷电形态高清图像。分析问题依靠防雷风险评估,输电线路雷击计算的相关理论和模型逐步完善,差异化防雷评估系统在25个省级电网安装运行,指导超过500条330kV及以上线路的防雷改造。解决问题依靠防雷措施,继交流线路避雷器取得显著防雷效果之后,我国率先开发±500kV直流线路避雷器并应用成功,±800kV直流线路避雷器也于世界首次挂网试运行。防雷技术的发展与应用极大提升了输电线路防雷运行与维护水平,雷击跳闸率与故障停运率均处于世界最优水平。
我国电网建设规模加大,尤其特高压交、直流输电线路是能源输送的重要通道规划和建设规模增速明显,同时,在全球气候变化的背景之下,强对流天气频发,雷电活动增强趋势明显,电网防雷面临若干较突出问题。本文将主要从雷电观测、防雷评估和雷电防护3个大的方面对近年来我国电网防雷技术的现状进行回顾和总结,重点面向输电通道、直流与配电线路防雷问题对未来防雷技术的主要研究发展方向进行展望。
主要内容
1、雷电监测技术
1.1广域雷电监测
我国于2006年建成了覆盖全国电网和大部分国土面积的全国雷电地闪监测网,中国成为拥有自主知识产权的雷电监测系统的国家,雷电监测网规模和工程应用水平居世界领先地位。2009年笔者团队开展了全数字化雷电探测技术研究,成功研制出基于第3代全数字式雷电地闪探测站DLF–3000的广域雷电地闪监测系统。目前我国电网建设的雷电监测网覆盖全国除台湾外的所有行政区域。广域雷电监测系统有效支持了雷电参数长期统计和输电线路雷击故障查找。
我国电网雷电地闪监测网站点位置与重要输电线路分布图(截止到2016年9月)
1.2雷击监测
输电线路分布式故障监测技术采用区段化、高电位测量,能够监测出线路上各种电流形波较为丰富的瞬态特征,根据不同状态下暂态行波特征,实现雷击/非雷击故障辨识、绕击/反击辨识和故障杆塔精确定位。
分布式雷击故障监测系统工作示意图
国网研发的输电线路雷击光学路径监测系统,利用高灵敏光学触发器智能感知雷击过程,实时记录雷击光学图像并自动发送给远端服务器,实现了在本地就能掌握远隔千里野外运行的输电线路雷击状况。
雷击光学路径监测装置2015年6月25日捕获的雷击输电线路本体照片
通过在高塔或高建筑物或输电杆塔上安装电流测量传感器(罗氏线圈、同轴分流器等)可以对雷电流波形进行高精度测量。2007年以来,我国也在云南、山西、广州等地电网开展了一系列直击雷测量研究,主要通过定点安装全波形雷电流测量装置获取雷击杆塔顶部的雷电流时间、波形、幅值、极性。
2、防雷评估技术
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。
基于线路走廊雷电监测数据样本库,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;对输电线路走廊雷电流幅值累积概率曲线的统计分析,结果与IEEE概率推荐分布一致性明显优于现行国标,指导输电线路设计、运行管理和防雷改造。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。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500kV送出线雷电风险评估中并取得良好应用效果。
延伸阅读:智能变电站继电保护在线监测及校验系统
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风能,作为一种清洁的可再生能源,取之不尽,用之不竭。随着我国“双碳”目标的提出,风电发展驶入快车道,陆上、海上的风电场建设如火如荼,成为保护环境、输送绿色能源的“风中使者”。截至2022年底,我国累计装机超过18万台,容量超3.9亿千瓦,同比增长14.1%;其中,陆上累计装机容量3.6亿千瓦,占
3月15日,在国家电网有限公司雷电监测与防护技术实验室里,3名技术人员讨论着新型电力系统复杂混联电网雷击过电压监测方法与抑制技术。目前,实验室已经掌握关键节点及低耐受设备的雷击致灾机理,正在建立相应的雷击仿真模型。雷电监测与防护技术实验室着眼于解决电网防雷领域重大难题,遵循“事前预警
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中光防雷在最新披露的《投资者关系活动记录表》中表示,目前公司的智能雷电监测系统已经应用在通信、电力、石油化工等领域;今年还将陆续开始更多的挂网应用。中光防雷表示,公司的行波故障定位产品即将在国网京聂线挂网试点,山东电力也将试点挂网,也与电力设备与运营单位进行更深层的后续合作,该产
近日,南方电网公司科技项目“雷电观测、防护及防雷设施性能检测技术研究”通过开题评审。以清华大学何金良教授为组长的专家组听取了项目的整体工作思路和实施方案,认为项目开题准备充分,研究内容丰富,技术路线与进度安排合理可行,可以组织项目正式实施。项目针对输电线路防雷研究现状,将重点从自然雷电的综合观测及应用、输电线路雷击暂态特性在线检测及特征识别、输电线路雷电防护新技术及防雷策略、接地装置检测技术及新材料应用、避雷器检测技术等几个方面开展研究工作。通过本项目的实施,将进一步提高我国在雷电基础领域的研究水平及电网雷电监测与防护的理论技术
笔者获悉6月12日,在35千伏赵河变电站,方城县电业局变电检修人员正忙着对站内接地电阻、避雷器等设备进行检查和测试。随着雷雨季节的临近,方城县电业局“防雷保电”工作正式拉开序幕。方城县电业局加强与当地气象部门联系,积极做好雷电监测、预报预警和防雷宣传工作;对变电站防雷系统进行专项安全检查,对不合格的接地线和避雷器立即更换,及时消除安全隐患;对变配电运行设备、线路及通讯设施进行防雷击试验,提高电网防雷抗灾能力;认真做好避雷器计数器、泄漏电流表和雷电定位信息的抄录查看工作;将“防雷保电”工作纳入到安全生产管理
2013年8月1日,连续两晚,北京城都遭遇了雷雨天气。网络上,专业或非专业的摄影师,晒出“张牙舞爪”的雷电图片。相机,似乎是普通人“捕捉”雷电的唯一工具,而且,呈现在照片中的雷电,无法确定其坐标、数量。昨晚,一道道闪电划破京城夜空,中到大雨伴随雷暴大风持续数小时之久。也许您不相信,自今年6月1日以来,北京电网新一代雷电监测系统投入运营,使得精确“捕雷”成为现实。记者在国网北京电力科学研究院里看到,据该系统显示,7月30日全天全市落雷1738个,7月31日(截止14时)全市落雷348
7月9日至12日,山东省大部分地区出现大雨或雷暴雨天气。这是今年进入雨季以来,全省经历的降雨量最大的一次雷暴雨天气。为应对恶劣天气可能对电力设施的破坏,国家电网山东电力集团公司电力科学研究院于7月9日发布了《供电服务风险预警通知》,并运用技术优势做好雷电监测工作,为电网迎峰度夏应急提供强有力的技术支持。据山东电科院相关负责人介绍,电科院组织科研技术人员进行了电网影响、用电客户影响、服务调度影响服务风险分析,在此基础上制定出相关应对措施。加强对“95598”热线受理等相关工作管理,提前部署,制定应急预案,调整排班方案,实行24小时
2013年5月3日,南瑞集团旗下的武汉南瑞公司中标北京新一代雷电监测系统项目,项目建成后将融入国家电网公司雷电监测网,实现国家电网公司雷电系统全联网。至此,武汉南瑞雷电监测与防护解决方案已应用于国家电网和南方电网所辖全部省(自治区),树立了在广域雷电监测领域的行业标杆。北京电网新一代雷电监测系统新建6套全数字式探测站、雷电多信息处理平台及包括雷电告警的多信息展示系统。系统采用多站同步数字式雷电信号探测、系统智能识别以及基于服务总线构架的雷电多信息处理平台和多信息展示系统等关键技术,超越第三代雷电定位监测技术,突破现行雷电定位系统同收率低的瓶颈,实现高效
2012年6月13日,武汉南瑞承建的云南电网雷电定位系统扩充工程成功投运,该工程实现了云南电网雷电监测网的全省高精度覆盖,雷电定位系统将为云南电网的安全稳定运行提供更全面的技术支撑。该工程在丽江、怒江、迪庆、昭通、大理、保山、普洱等11个地区扩充了18个雷电探测站,溪洛渡、洛扎渡、金中3条规划新建的特高压直流线路也处于该工程范围内,本次工程投运,将进一步提高系统的整体探测效率与定位精度,同时也为特高压直流工程今后的安全运行提供保障。云南电网雷电定位系统始建于2004年,目前由1个雷电监测中心站和47个雷电探测站构成,是我国省级电网规模最大的雷电监测网。
“1号调相机5615开关从热备用改为开关检修,情况正常。”4月19日,±800千伏特高压绍兴换流站主控室内,运维人员进行调相机检修前准备操作,宁夏灵州至浙江绍兴±800千伏特高压直流输电工程受端——绍兴换流站配套调相机工程迎来投运以来的首次年度检修。4月19日,±800千伏绍兴换流站调相机启动首次检
4月7日,山西省人民政府发布2023年度山西省科学技术奖励的决定,其中包含多个电力相关项目。其中包含变电站接地网状态精准监测、成像定位及预警关键技术,超/特高压换流站间隙绝缘强度调控核心技术、关键装备及工程应用,支撑电力绿色低碳转型的源网荷储协同灵活调控关键技术及应用,组合电器结构缺陷
4月12日,在湖北500千伏三江二回线路上,国网湖北超高压公司员工使用新型特高压带电作业用绝缘软质吊带开展带电作业。由国网湖北省电力有限公司牵头编制的电气与电子工程师协会(IEEE)标准《带电作业用绝缘软质吊带使用、维护、保养及试验技术导则》于近日发布。据介绍,以往超高压和特高压输电线路带
投资是拉动经济增长的“三驾马车”之一。今年以来,一大批清洁能源工程项目建设有力推进,为端牢能源饭碗、加快绿色转型提供坚实支撑,也为有效需求提供供给,支撑经济持续回升向好。国家统计局数据显示,今年一季度,全国固定资产投资(不含农户)100042亿元,同比增长4.5%,比上年全年加快1.5个百分
宁夏至湖南±800千伏特高压直流输电工程宁1标段提前放线段6基铁塔近日按期组立完成,具备架线施工要求。“宁电入湘”宁夏段全长261公里,其中宁1标段线路全长138.7公里,由宁夏送变电工程公司承担施工,新建铁塔264基。“宁电入湘”工程是我国首个“沙戈荒”风电基地外送电特高压工程。工程投资规模约1
4月14日,新疆±800千伏巴里坤换流站工程750千伏气体绝缘金属全封闭组合电器(GIS)室的钢结构主体吊装施工完成。巴里坤换流站是±800千伏哈密—重庆特高压直流工程的起点,是新疆第三座换流站,坐落于新疆哈密市三塘湖大风区之中。该地区年大风日超过110天,给施工造成一定难度。巴里坤换流站750千伏G
北极星输配电网获悉,当前,张北—胜利1000千伏特高压交流输电工程内蒙古段组塔工作进入高峰阶段,施工人员抢抓工期,力争早日完成组塔任务。该项目起于河北省张家口市张北变电站,止于内蒙古锡林浩特市胜利变电站,于2023年8月开工建设,是国家“十四五”电力发展规划重点项目,计划年内投入运行。
截至4月17日,±800千伏锦屏—苏南特高压直流输电工程累计输送电量达4003亿千瓦时,成为我国首个输送电量超4000亿千瓦时的特高压直流输电工程,且所送电量全部为水电。锦屏—苏南特高压直流工程是我国“西电东送”大动脉之一,西起四川凉山,东至江苏苏州,全长2059千米,于2012年12月投运。该工程12年
北极星输配电网获悉,4月15日上午,江苏与内蒙古两省区在呼和浩特市隆重举行了能源战略合作框架协议的签约仪式。根据协议,内蒙古与江苏将在新能源大基地和外送通道建设、风光氢储装备制造、科技人才等领域开展深入合作。内蒙古自治区党委常委、常务副主席黄志强在签约仪式上表示,内蒙古将全力支持内
4月的锡林浩特乍暖还寒,沉睡的冻土刚刚苏醒,逐步开始消融,凛冽的西北风总是闲不住,偶尔的沙尘暴总是让人生厌。在位于内蒙古锡林浩特东北部的胜利1000千伏变电站扩建工程现场,机械轰鸣、车辆穿梭,大型吊车忙碌地吊运着钢材,高高的脚手架上工人们紧张地搭设着模板,工程师们手持图纸穿梭于繁忙的
4月15日,在四川甘孜1000千伏特高压变电站,历时45天,我国首台高海拔特高压解体变压器组装完成。这也是国网特高压公司首次规模化应用特高压主变压器解体组装技术。甘孜特高压变电站是川渝特高压工程的起点站,位于川西高原上的新都桥镇,海拔3450米。想要抵达甘孜变电站,必须翻越海拔4298米的“康巴
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