科技成果

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成果名称: 陕西多雷区线路雷害规律与防护措施研究

成果登记号: 9612016Y0152

第一完成单位: 国网陕西省电力公司电力科学研究院

联 系 人: 吴子豪

成果类型: 应用技术

技术领域: 城市建设与社会发展

应用行业: 科学研究和技术服务业

成果简介:

   "陕西多雷区线路雷害规律与防护措施研究"项目的立项背景主要为以下三方面:   (1)在输变电设备运维中,架空输电线路已成电网运行的软肋。近年来,陕西电网330kV及以上架空输电线路增长很快,截至2014年底,330kV及以上线路总长已超过13000km,输电线路沿线地形、地貌不同,受自然环境影响大,其中以遭雷击最普遍。以陕西省电力公司为例,2000年至2014年,330kV及以上线路在夏季因雷击而发生的跳闸次数在26次至38次之间,对陕西电网夏季的安全稳定运行构成威胁。   (2)电网规模扩大、辐射区域扩张,雷害对线路运行的影响不断增强。当电网规模较小,采用统一的防雷措施简捷可行;当电网规模不断扩大后,若忽视区域雷电活动规律的差异性,对整个输电线路走廊不区分轻重缓急,全线采用整齐划一的防雷措施,会导致线路防雷改造成本十分高昂,而实际效果未必理想。同时,新建线路在设计过程中往往欠缺关于线路走廊雷电活动规律、地形地貌特征对线路雷击影响等方面的详实资料,使线路设计人员难以合理选择线路塔型、保护角等,造成线路设计环节本可规避的雷击风险又遗留给线路运行环节。   (3)大量输电线路建设用地,促使政府将高压输电通道向经济活动稀少的偏僻山区集中,新建的数回高压线路走廊同时跨越同一片山峦沟壑的情况屡见不鲜,这样导致数回高压输电线路同时受到雷害侵袭的风险增加,一旦同时跳闸,会对电网稳定造成严重影响。在这种背景下,统计分析区域多年来的雷电监测数据,深入研究多雷区分布特点,客观、清晰地确定输电线路运行的雷击高风险区段,有针对性的提出雷电防护措施,显得必要且紧迫。   本项目工作即为:研究陕西电网灾害性环境参数分布特征。   项目实现方案为:通过对陕西雷暴日、云地闪数量、雷电小时、地闪密度、雷电流幅值概率、雷电流正负极性比率、雷电回击、雷电流幅值等参数的分布特征的研究,给出了陕西雷电活动的分布特点及规律;研究了不同地形特征对线路雷击暂态过程的影响,借助地理信息平台,提出将云地闪参数分布信息与地形特征相结合,将数字高程模型与遥感影像融入云地闪参数分布信息图中,可以更客观和全面地表征区域云地闪分布规律;提出采用地闪密度、地形位置指数(TPI)和线路雷击历史故障数据三要素的线路区段雷害风险判定方法,据此给出了陕西电网线路雷害高风险区段;研究了线路避雷器、并联间隙在不同安装方式下的雷电防护效果,确定了最优安装方式;针对不同种类防护措施,提出了采用层次分析模型评价防雷投资综合效益思路,并确定了分析流程。   本项目重点工作主要围绕以下进行:   (1)研究陕西雷电活动的分布特点及规律;   (2)研究了不同地形特征对线路雷击暂态过程的影响;   (3)研究了线路避雷器、并联间隙在不同安装方式下的雷电防护效果。   取得如下研究成果:   (1)首次提出了陕西雷电地闪密度与雷暴日间的关系式、平均地面落雷密度和正负极性雷电流幅值概率表达式。   (2)首次给出反映陕西省三维地形特征的地闪密度分布图。   (3)提出采用地闪密度、地形位置指数(TPI)和线路雷击历史故障数据三要素的线路区段雷害风险判定方法。   (4)确定了线路避雷器、并联间隙在同塔双回线路上的最优安装方案,针对不同种类防护措施,提出了一种层次分析模型方法对防雷措施的技术经济性进行评价。   本项目在2014年12月16日顺利通过由国网陕西省电力公司所组织的项目验收会,验收结论为"项目成果有助于陕西电网输电线路的安全稳定运行和有针对性的开展线路防雷改造。在雷电活动分布特征研究方法、输电线路区段雷害风险判定方法研究和地闪密度分布图绘制等方面达到了国际先进水平"。同年8月,该项目获得国网陕西省电力公司科技进步成果一等奖称号。