高壓輸電線路中雷電干擾識別方法綜述

1、高壓輸電線路中雷電干擾識別方法綜述摘要：超高壓線路中雷電干擾識別始終是伴隨超高壓線路保護(hù)的關(guān)鍵問題。世界各國的科技工作者先后提出了很多方法，但 仍不能很好地滿意當(dāng)前電力變壓器保護(hù)的需求。文中對近年來各種判別方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了較 具體的討論、分析，并提出了自己的看法。關(guān)鍵詞：暫態(tài)保護(hù)；雷電干擾；故障識別；0引言高壓輸電線路在遠(yuǎn)距離、大功率傳輸電能中發(fā)揮的作用越來越大，但由于輸電距離長、線路分布廣， 地理?xiàng)l件簡單，氣象變化猛烈等因素，線路受雷擊幾率較高。同時(shí)，雷電沖擊通常為一單極性脈沖波，提 升時(shí)間和下降時(shí)間都很短，而線路雷害的形成主要是在雷電過電壓的作用下線路絕緣發(fā)生閃

2、絡(luò)，當(dāng)閃絡(luò)轉(zhuǎn) 變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧時(shí)，絕緣已被損壞。因此絕緣發(fā)生閃絡(luò)前就使保護(hù)動作才有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。由于雷擊 與故障引起的暫態(tài)信號中都含有大量高頻重量，對于行波保護(hù)和暫態(tài)保護(hù)而言，必需能夠正確對非故障性 雷擊、故障性雷擊和一般短路故障不同性質(zhì)的高頻信號進(jìn)行分類。正確、快速的雷電干擾識別技術(shù)對于行 波保護(hù)和暫態(tài)保護(hù)的有用化具有重要意義”2。雷電對線路的沖擊主要有兩種形式：感應(yīng)和直擊口-4】。雷電感應(yīng)一般指雷擊發(fā)生在線路50m以外，當(dāng) 雷云接近輸電線路上空時(shí)，依據(jù)靜電感應(yīng)原理，將在線路上感應(yīng)出一個(gè)與雷云電荷量相等但極性相反的電 荷，這就是束縛電荷。當(dāng)雷云對地（輸電線路四周地面）放電時(shí)，由于放電速度很

3、快，雷云中的電荷很快消 逝，于是束縛電荷將在輸電線路上感應(yīng)出極性與雷電流（即雷云）相反的過電壓，電壓幅值一般不超過 400kv,不會造成線路短路。雷電直擊包括了雷擊桿塔及塔頂四周避雷線、雷擊檔距中心的避雷線和雷擊導(dǎo) 線3種狀況，很可能會造成絕緣子閃絡(luò)或?qū)Ь€短路。假設(shè)雷擊線路但并未造成線路短路,就應(yīng)視為雷電干擾, 暫態(tài)保護(hù)不能誤動。另一方面，假設(shè)雷擊線路并造成線路短路，那么應(yīng)以故障論處，暫態(tài)保護(hù)應(yīng)快速動作。由于直擊雷產(chǎn)生的過電壓比感應(yīng)雷的要嚴(yán)峻得多，所以在高電壓技術(shù)以及傳統(tǒng)的保護(hù)中，主要考慮直 擊雷沖擊干擾的影響。但對于暫態(tài)保護(hù)來說，除了直擊雷會造成嚴(yán)峻影響外，感應(yīng)雷擊同樣會在線路上產(chǎn) 生高頻暫

4、態(tài)量，而且由于其發(fā)生的頻率高，所產(chǎn)生的危害甚至比直擊雷沖擊更嚴(yán)峻。因此，討論和分析 感應(yīng)雷沖擊干擾的暫態(tài)特點(diǎn)及其對暫態(tài)保護(hù)的影響是特別有意義的。因此,在進(jìn)行暫態(tài)保護(hù)算法討論時(shí)必 需分析以上各種狀況下的暫態(tài)特征，并加以區(qū)分。圍繞超高壓線路中雷電干擾與短路故障的識別先后涌現(xiàn)出很多方法，本文較具體地對各種判別方法的 原理、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用狀況和前景進(jìn)行了討論與分析。1閾值比擬幅值法幅值法識別雷擊的方法主要采用線路患病雷擊前后電流幅值的變化作為識別雷擊的判據(jù)。當(dāng)發(fā)生非故 障性雷擊時(shí)，無論雷擊點(diǎn)位置如何，雷擊前后電流的變化量不會很大；而當(dāng)發(fā)生故障性雷擊時(shí)，故障前后 線路上電流的變化量將會很大，這與線路發(fā)生故

5、障的狀況相同，采用這一差異可識別非故障性雷擊和其他 故障（包括故障性雷擊和短路故障）O幅值法采用線路行波到達(dá)前后線路上的電流值之差作為雷擊識別判據(jù)，設(shè)初始行波到達(dá)之前的電流值 為/“，初始行波之后到達(dá)的電流值為4,同時(shí)，設(shè)定判別閾值為晨假設(shè) W11ov V那么判定為故障性雷擊或線路故障；否那么判定為雷電干擾。該方法的顯著優(yōu)點(diǎn)就是判別算法簡潔，對CPU運(yùn)算力量要求低。但現(xiàn)代高壓線路運(yùn)行方式多樣，故 障類型多變，該方法的局限性也越來越突出。相模量比值法相模量比值法識別雷擊故障的主要依據(jù)就是：不同故障條件下，電壓行波呈現(xiàn)出來的模量大小不同。 感應(yīng)雷作用下，三相線路中的線模量遠(yuǎn)小于地模量，據(jù)此作為雷擊

6、干擾與故障(包括短路故障和雷擊性故障) 的判據(jù)。不同運(yùn)行狀況下的模量分析如下：a.繞擊雷在高壓線路中，由于存在避雷線，繞擊雷一般繞擊到線路的某一相，并由此相傳播。 ,同時(shí)，在其它 相上產(chǎn)生感應(yīng)耦合波與，這里陶=左羽%,左3表示導(dǎo)線間的耦合系數(shù)，取值為。0.3。這樣，當(dāng)A相患病雷擊時(shí),其對地電壓為4A ；同時(shí),B、C相對地電壓分別為uB = kABuA和uc = kACuA o 由Clark變換可得、 wn。定義線模量與地模量的最大比值為r lA/、rx - max , o o計(jì)算可得q 0.875 ob.還擊雷與繞擊雷相像，三相線路中線模量與地模量的比值也滿意彳0.875 oc.感應(yīng)雷盡管三相

7、導(dǎo)線有多種排列方式，但導(dǎo)線間感應(yīng)雷幅值只是相差一個(gè)相像系數(shù)且左。OBJ.。與前文對直擊雷的分析相像，感應(yīng)雷的最大比值可計(jì)算得q 0.44 o綜合以上分析得出：假設(shè)小0.875 ,推斷為直擊雷；假設(shè)0.25,推斷為感應(yīng)雷；假設(shè)0.441 z; 某個(gè)高頻頻帶和 R2 =ZZ+ATx某個(gè)高頻頻帶的譜能量，然后進(jìn)行比擬，假如其比值接近1,說明雷電沖擊沒有 造成短路，假如接近0,說明雷電沖擊導(dǎo)致故障或發(fā)生其它一般短路故障。4小結(jié)對于采用暫態(tài)量的高壓線路保護(hù)，要使其保護(hù)正確動作，必需對未造成線路短路的輕型直擊雷、感應(yīng) 雷與造成線路短路的重型直擊雷、一般短路故障進(jìn)行區(qū)分。很多新型方法已經(jīng)被應(yīng)用進(jìn)來，推動了這

8、方面 討論快速向前進(jìn)展。但以上方法各有優(yōu)劣，徹底解決仍需進(jìn)一步的討論。討論出識別原理可行、牢靠的識別方法將有望解 決長期困擾暫態(tài)保護(hù)的雷電干擾問題。參考文獻(xiàn)郭寧明.行波故障測距中的雷擊識別及定位討論D.中國電力科學(xué)討論院,2022.郭寧明，郭宗仁.基于小波變換的輸電線路雷擊識別A.中國自動化學(xué)會智能自動化專業(yè)委員會.2007年中國智能自動化會談?wù)撐募疌.中國自動 化學(xué)會智能自動化專業(yè)委員會：,2007:7.王琪.雷擊架空輸電線路暫態(tài)電流行波仿真與模式識別方法討論D.重慶高校,2022.4張正根.基于小波變換的高壓輸電線路雷擊過電壓識別方法討論D.華北電力高校,2022.吳昊，肖先勇，鄧武軍.輸

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