高电压技术与设备
46页1、,华中科技大学,高电压技术与设备,电力系统过电压与雷电防护,一、研究团队概况,3,王晓瑜 教授 工作时间:1966年-1999年 提出输电线路雷电屏蔽模拟试验方法和自由-约束先导理论。,朱木美 教授 工作时间:1952年-1969年 与美国学者同一时期独立提出了电气几何模型。,一、研究团队概况,自2007年起,联合国家电网公司、中国电科院、国网电科院武汉南瑞(原武高所)、南网科研院等单位,开展电力系统过电压电压与雷电防护研究,主要包括三个方面:,电网雷电性能评估理论与工具雷电/长空气间隙放电基础研究直流输电系统过电压与绝缘配合,4,教师队伍:何俊佳教授、贺恒鑫讲师 博士后:出站1名、在站1名 博士生:毕业8名,在读2名 硕士生:10余名,一、研究团队概况,5,二、主要研究方向和进展,方向1:电力系统雷电防护研究进展,1,雷电活动参数的统计分析方法,研究提出了海量雷电监测数据的多重网格高效统计方法和地闪密度分布图平滑分级方法,研发了与雷电定位系统数据库的接口和雷电参数统计分析程序,实现了区域和沿线路地闪密度分布统计与地闪密度图绘制功能,为防雷优化设计和治理奠定了数据基础。,7,2,输电线
2、路防雷性能的评估方法绕击,建立了输电线路雷电先导发展三维仿真模型,已应用于我国特高压线路防雷设计。特高压试验示范工程、皖电东送工程投运至今未出现雷击跳闸故障,优于苏联和日本特高压线路运行值(为0.45次和0.9次每百公里年)。,输电线路三维雷电先导发展模型,模型应用证明,8,方向1:电力系统雷电防护研究进展,方向1:电力系统雷电防护研究进展,2,输电线路防雷性能的评估方法绕击,建立了输电线路雷电先导发展三维仿真模型,已应用于我国特高压线路防雷设计。特高压试验示范工程、皖电东送工程投运至今未出现雷击跳闸故障,优于苏联和日本特高压线路运行值(为0.45次和0.9次每百公里年)。,输电线路三维雷电先导发展模型,模型应用证明,9,方向1:电力系统雷电防护研究进展,2,输电线路防雷性能的评估方法反击,建立了基于FDTD方法的杆塔雷电冲击响应数值仿真模型,并开展模拟试验验证了模型的正确性,解决了传统的波阻抗TEM波假设无法准确计算特高压、高杆塔雷击过电压的问题。,塔顶及横担电位仿真结果与试验对比,杆塔冲击响应仿真和试验布置,10,方向1:电力系统雷电防护研究进展,3,输电线路绝缘子/空气间隙雷击闪
3、络特性,试验获得了输电线路污秽条件下绝缘子的短尾波雷电冲击闪络特性以及空气间隙的雷电冲击闪络特性,掌握了叠加工频电压对污秽下雷电冲击闪络的影响规律,为特殊环境下线路的防雷优化提供支撑。,短尾波污秽绝缘子闪络观测结果,不同盐密条件叠加工频下的闪络特性,11,方向1:电力系统雷电防护研究进展,4,输电线路防雷分析软件研发,基于上述理论研究成果,研发出输电线路防雷分析软件系统LPTL,在江苏、广东、云南等9个省级电网应用超过200套,已成为电网防雷设计和改造升级的重要支撑工具。,LPTL软件系统架构,12,5,雷击/长间隙放电基础研究放电观测方法,提出了长间隙放电气体密度/温度定标纹影测量方法、高电位瞬态放电电流测量方法,构建了集高速图像、电流、电场和密度温度测量为一体的放电同步观测系统,为放电机理研究奠定了基础。,激光定标纹影光学成像系统,5s/frame,13,方向1:电力系统雷电防护研究进展,5,雷击/长间隙放电基础研究雷电上行先导放电特性,开展了1m12m尺度放电试验观测,发现了先导起始时延随空间电荷的变化规律,首次获得了输电线路上行先导发展速度与放电电流的关系曲线,为雷电先导发展模
4、型建立提供了基础数据。,正极性上行先导放电关键参数获取,10m,5 s/frame,发展速度1.6 cm/s,先导电流为1.0A,暗区时间,电压,电流,电场,空间电荷对上行先导起始的屏蔽作用,14,方向1:电力系统雷电防护研究进展,研究成果作为“电网雷击防护关键技术与应用”项目的主要创新点,获国家科技进步二等奖和中国电力科技进步一等奖。,15,方向1:电力系统雷电防护研究进展,二、主要研究方向和进展,1,HVDC系统电磁暂态建模,研究建立了ABB MACH2实际直流输电工程用全套极控、阀控模型,计算结果与工程实际调试波形吻合,解决了直接采用CIGRE Benchmark模型无法准确计算实际HVDC工程电磁暂态过程的问题。,MACH2 极控制层逻辑框图,模型精度与工程调试实测波形对比,17,方向2:直流输电系统过电压与绝缘配合研究进展,2,HVDC换流站绝缘配合方法,系统掌握了避雷器参数计算方法和不同避雷器配置方案下(ABB和SIEMENS方案)特高压直流输电系统的过电压特性,首次提出了全计算机流程化的直流输电系统绝缘配合方法。,全计算机流程化的绝缘配合方法 (实现了模型自动建立、配合方
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