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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-事中定位-事后防护”立体化管控思路,建立了一套完整、科学的电网雷电监测预警与防护技术体系,研发的多项成果填补了国内外技术空白,支撑公司架空输电线路防雷技术世界领先,创造直接经济效益超30亿元。
建立雷电观测室
记录雷电放电过程
雷电监测与防护技术实验室起源于武汉高压研究院的雷电监测技术研究团队,是国内最早开展电网防雷的研究机构。20世纪80年代初,由于雷电防护手段缺乏,我国电网遭受雷电破坏的情况较多。为降低雷电造成的损失,实验室老一辈科研人员开始了电网防雷研究。
随着研究的不断深入,为进一步了解雷电,2007年,实验室成员在办公楼楼顶建立了雷电观测室。每当出现雷电时,实验室成员就守在观测室里,利用高速摄像机捕捉雷电的放电过程图像。
“‘捉雷’很难,总是在深夜、凌晨时分以及恶劣天气下进行。我们经常被雨淋得湿透,折腾一夜也没拍到一幅满意的图像。但大家总是互相鼓励继续坚持下去。”实验室成员章涵回忆。功夫不负有心人,2008年到2010年,在这间小小的雷电观测室里,他们成功捕捉到20多张满意的雷电放电过程图像。这些图像清晰呈现了雷电发展的全过程,为后续雷击机理的研究提供了极具价值的光学影像。此后,实验室又用两年研制出自动化、智能化的雷击光学路径综合监测系统,并于2012年成功捕捉到了世界上时空分辨率最高、过程最详尽的电网雷击图像,首次得到下行先导发展速度、分形维数等雷击模拟关键参数,为国内外雷击机理研究提供了高精度、多参量雷击参数。
实现雷电探测和预警
定位精度可达500米以内
有了雷电基础数据,实验室开始研究雷电探测与预警的问题。
实验室观测平台上摆着20多根白色立柱,柱顶椭圆形防护罩内是实验室自主研发的集成电路。“这些是我们研发的雷电探测站和预警站,至今已是第四代。”实验室骨干成员许远根介绍。
雷电会引起大气电磁场变化,同时辐射电磁波。探测站探测电磁波,将两个以上探测站的数据合并分析就能定位雷电位置。预警站监测大气静电场变化,结合雷电定位、气象雷达等数据进行雷电临近和早期预警。“雷电探测站和预警站的原理说来简单,但电磁波的传播速度相当于光速,要准确探测必须解决高低频信号干扰、电磁信号处理、定位时间精度低等难题。这需要我们不断优化电路设计与信号处理方法,反复试验调试。”实验室骨干成员陈扬说。十多年来,实验室不断开展设备调试、软件开发及数据分析,现在研制的雷电探测站可以探测超过150千米远的雷电,同步时间精度达20纳秒,定位精度在500米以内。雷电预警站可实现72小时内的中长期预警,准确率达80%。
如今,实验室在全国输电通道上布有900多个雷电探测站和300多个雷电预警站,监测范围覆盖全国90%以上陆地面积,在实验室大数据中心即可掌握全国的实时雷电数据。基于这些探测站记录的雷电监测数据,实验室成功绘制出我国第一张完整十年(2005年至2014年)的雷电地闪密度图和雷电流幅值累积概率曲线,为电网防雷设计打下重要基础。
雷击风险评估与防护双管齐下
保障线路安全运行
2009年,实验室结合雷电监测数据、地形地貌和电网参数等评估要素,提出了一套差异化防雷技术与策略,为不同地区的输电线路制订差异化的防雷技术改造方案。在“三峡近区电网雷害综合措施研究”项目中,他们首次运用该策略和技术,对15条线路进行了防雷评估改造,使线路整体雷击跳闸率降低了60%。
解决一项又一项难题后,实验室又针对市场需求,于2013年、2014年研制出世界首台±500千伏、±800千伏直流线路避雷器,随后又研制出±400千伏高海拔地区用直流线路避雷器和±660千伏直流线路避雷器。自2019年起,在±400~±800千伏直流线路避雷器研发及规模化应用的基础上,实验室又瞄准世界最高电压等级±1100千伏直流线路避雷器,通过总结经验、优化结构及性能检测,历时3年研制出世界首台±1100千伏直流线路避雷器。
“±1100千伏直流线路避雷器采用了高性能大容量直流氧化锌电阻片,在满足设备电气性能要求的同时,缩小了产品体积,减轻了产品重量。同时,我们首次引入并配置了避雷器动作特性在线监测装置与动态评价平台、避雷器视频微拍装置,可全天候实时监测避雷器投运后外观、塔上姿态及电气性能参数,为后续线路运维及检修提供判定依据。”实验室成员刘新介绍。
截至目前,实验室已研发出全系列电压等级直流线路避雷器,相关产品大规模应用于我国超高压、特高压直流输电工程。公司±500千伏、±800千伏线路雷击重启率(每百千米输电线路每年由雷击引起的重启次数)分别较成果应用前降低约50%和64%,解决了直流输电通道雷击重启率较高的问题。
近年来,电网呈现强弱电复杂混联特点,系统扰动风险点增加且难以预测,加之多重雷击、分叉雷、密集雷暴等非常见雷击现象频发,对电网防雷技术提出了新的挑战。实验室将继续按照“发现问题-分析问题-解决问题-预防问题”的路线,进一步提高雷电监测精确性、评估高效性、防护可靠性和预警准确性,全力支撑新型电力系统构建,保障电网安全稳定运行。(曹伟 张露心 刘婧)
实验室简介
雷电监测与防护技术实验室设于国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,主要围绕雷击及电磁暂态全过程监测辨识技术、复杂混联电网雷击仿真模型及风险评估技术、状态自感知型雷击防护装备研制、“源网荷储”电网形态雷害演变特性及预测技术等方面开展研究。实验室设有18名高校、科研院所等防雷领域知名专家组成的学术委员会,助力实验室科研与管理水平持续提升。
实验室成果展示
●“电网雷害分布确定方法”获得美国发明专利授权
●“电网雷击防护关键技术与应用”获2015年度国家科学技术进步奖二等奖
●2017年,“一种架空输电线路雷击闪络的预警方法”获第十九届中国专利金奖和德国纽伦堡发明展金奖
●“输电通道雷击风险预警关键技术与应用”获2020年度中国电力科学技术进步奖一等奖
●“直流输电通道雷击故障防御关键技术与工程应用”获2022年度中国电力建设科学技术进步奖一等奖
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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。
2012年4月1日,南瑞集团(国网电科院)武汉南瑞公司成功完成平煤矿区雷电定位系统的安装调试与预验收。该系统在中国平煤神马集团成功上线投入运行,标志着武汉南瑞雷电定位系统在煤矿行业实现工程化应用。平煤雷电监测项目采用武汉南瑞研制的LLS-2000型雷电定位系统,由部署在平煤电务厂的雷电数据中心站、分布在各矿区的4个雷电探测站及用户系统组成,可实现平煤矿区的雷电实时监测与雷击故障快速定位。近年来平煤矿区处于雷电频发状态,雷击会间接造成井下供电中断甚至发生瓦斯超限或突出事故,极大威胁着煤矿企业的生命财产安全。平煤矿区雷电定位系统的投运,对总结平煤矿区的雷电
“接地电阻7.5欧姆,满足线路安全运行要求。”近日,在余姚市大隐镇芝林村附近,国网余姚市供电公司电力人员在完成10千伏孔岙T581线蒋芝联线30号铁塔接地改造后,对接地电阻进行验收测量。春季阴雨天气较多,雨水渗透会加快土壤对接地装置的腐蚀,长期运行的接地装置会出现接地电阻阻值超标、接地体锈蚀、
5月19日,济源供电公司组织员工对输配电线路接地装置、避雷器、瓷瓶等避雷器和破损瓷瓶进行全面排查,针对发现的隐患登记在册并立即整改。济源多山区,线路多穿越于山林之间,遭到雷电袭击的频率较高。为确保防雷工作扎实有效,惊蛰节气过后,该公司进一步完善防雷措施,专门制订了防雷应急预案和防雷
入夏以来,进入雷雨天气及异常天气的高发季节,极易发生电力线路及电力设备遭雷击过电压发生跳闸、设备烧毁等恶性事故。近日,在南指挥变电站,凤翔分公司变电运维人员正在对35千伏区域的东西母线避雷器进行例行试验,及时消缺除患,确保电网运行安全。为进一步降低雷害对电力设施造成的损坏,确保电网
“避雷器性能完好,接地线正常。应加强雷雨天气状况下的监控工作。”7月14日,在济源110千伏克井变电站,济源供电公司变电运维人员正在对35千伏区域的东西母线避雷器进行例行试验,对不合格的避雷器进行消缺除患,为夏季电网设备安全运行提供保障。夏季是强对流天气和雷雨多发季节,济源供电公司充分借
7月3日,在济源110千伏陡虎线132号杆塔处,济源供电公司输电部检修工正在此处紧张进行接地改造。夏季是雷雨高发季节,电力线路又是雷电攻击的主要目标。济源部分输电线路由于运行年代久远,原有的接地改造已失去较佳的防雷效果,为切实防止反击雷对电网造成危害,济源公司对全市输电线路接地电阻进行测
目前正值雷雨多发季节,为防止雷害发生,8月20日,济源供电公司将户外施工作业防雷注意事项制成微信信息,发到每个从事线路施工的队伍和人员手机上,要求人人学习,并在班前会上强调防雷事项,确保防雷工作落实到每个生产环节。雷雨天气是夏季影响线路安全运行的重要因素。济源供电公司把电网防雷作为
避雷器性能完好,接地线正常。应加强雷雨天气状况下的监控工作。7月3日,济源供电公司运维人员对220千伏裴苑变防雷设备仔细体检,做好检查监测记录,明确防范重点,为雷雨季节电网设备安全运行提供保证。夏季是强对流天气和雷雨多发季节,济源供电公司充分借鉴以往工作经验,优化完善电网防雷避雷实施
随着秋冬季节到来,雷雨天气渐多,电网迎来防雷治理工作,近日,济源供电公司根据雷害区域分布,重点在部分输电线路上安装防雷接地闪,用科技手段防止雷击对电网造成的危害,确保电网安全度冬。图为10月21日,该公司输电运检人员正在对220千伏裴湨线安装防雷装置。
10千伏洪村支线2号台区避雷装置故障,需立即更换!4月10日,在济源市邵原镇洪村杨树岭居民组,济源供电公司工作人员针对巡视中发现的问题认真登记,通知有关人员及时处理,确保雷雨天气条件下电网安全运行。随着气温上升,气候多变,因雷电天气导致的电网安全运行的几率增大。济源供电公司坚持早谋划、
雷雨天气即将到来,为增强电网的防雷抗灾能力,济源供电公司未雨绸缪,组织人员对全市配电设备和线路的防雷设施进行检测和维护,并加装避雷器。图为3月1日,该公司配电运检专业人员正在10千伏黄河线带电安装避雷器。
近期,气温整体呈上升趋势,全国各地陆续进入汛期。能源电力安全保供是经济社会稳定运行的基础保障,关系民生、关系稳定、关系发展。国家电网有限公司牢记人民电业为人民的企业宗旨,严格落实迎峰度夏电力保供重点措施,全力以赴保安全、保民生、保服务,为经济社会发展和人民美好生活提供坚强电力保障
据国家能源局预计,2023年全国最大的电力负荷将比去年有较大的增长,我国电力供应将呈现紧平衡的状态。2023年正常气候情况下,夏季全国最高用电负荷约为13.7亿千瓦左右,比2022年增加8000万千瓦。如果出现长时段大范围极端高温天气,全国最高用电负荷可能比2022年增加近1亿千瓦。日前,国家电网有限公
5月23日至27日,国家电网有限公司党组副书记、总经理张智刚深入西藏自治区开展主题教育专题调研,把握“深、实、细、准、效”五字诀,聚焦党的建设、电网发展、电力保供、安全生产、优质服务、队伍建设等内容,察实情、谋实招、求实效,把调研成果体现到谋划和推进各项工作之中,切实把主题教育学习成
5月29日,国家电网有限公司董事长、党组书记辛保安,总经理、党组副书记张智刚在公司总部与武汉大学党委书记黄泰岩,党委副书记、校长张平文举行会谈并签署战略合作框架协议。双方表示,要坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻落实党的二十大精神,深化校企合作,加强技术攻关,为
北极星电力网从华北电力大学获悉,日前,华北电力大学2023年普通本科招生章程已披露,全文如下:华北电力大学2023年普通本科招生章程第一章总则第一条为保证华北电力大学普通本科招生工作的顺利进行,规范招生行为,切实维护学校和考生的合法权益,根据《中华人民共和国教育法》、《中华人民共和国高等
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