特高壓輸電線路雷擊閃絡電流的測量

李德利

摘要：為了測量雷電參數，提出一輸電線路桿塔的雷電流實測系統即在絕緣子串桿塔側金具上鉗套羅果夫斯基型電流傳感器，測量雷擊時的閃絡電流，進而計算出雷電流幅值;以110kV同桿雙回線路為例，我們分析了雷擊閃絡電流的規(guī)律，以及反擊和繞擊時閃絡電流的頻譜，從而確定了傳感器的測量頻帶。實驗室中沖擊大電流試驗研究傳感器及測量系統準確性、穩(wěn)定性和線性度的試驗表明：該測量系統能準確反映各種波形的沖擊電流幅值，且穩(wěn)定性和線性度很好。本文通過測量雷電流測量原理以及傳感器的準確性與穩(wěn)定性分析，來分析和計算特高壓輸電線路雷擊閃絡電流的測量。

關鍵詞：傳感器;雷電流;測量;羅果夫斯基線圈;特高壓;輸電線路

1.雷擊閃絡電流的規(guī)律

雷電監(jiān)測能發(fā)現電網雷擊薄弱點，找出雷電活動規(guī)律和雷電參數，是解決電網防雷的基本的過程;用雷電監(jiān)測為基礎的雷電防護，會徹底改變以往粗放的、盲目的防雷接地措施，針對輸電線路易受雷擊并發(fā)生閃絡的薄弱線段，即“易閃段”重點提出防護措施，實現輸電線路的差異化防雷設計，形成電網主動性防雷技術。在電壓等級較低的線路中，反擊跳閘占總的雷擊跳閘率的大部分。隨著電壓等級的提高，尤其是對于超特高壓架空輸電線路，絕緣水平增強，反擊跳閘幾率愈來愈小，而繞擊跳閘率有升高趨勢。國內外數十年雷擊跳閘故障的資料表明，電壓等級大于等于500 千伏的超特高壓線路跳閘主要不是雷擊桿塔引起的反擊而是繞擊導線所致。大量的運行經驗表明，當塔高增加時，繞擊率加。為研究雷擊線路時雷電通道的發(fā)展規(guī)律，這些模型仍不能解釋超特高壓線路繞擊率大于設計要求的事實。其主要原因之一是缺乏明確區(qū)分反擊和繞擊的統計數據。因此，必須加強對雷擊信息測量技術的研究，獲取雷擊線路時的閃絡性質，基于區(qū)分反擊和繞擊的統計數據來研究雷電通道的發(fā)展規(guī)律，來建立新的模型。雷電流及輸電線路雷擊信息測量新技術的提出，既可以獲得目前全世界都普遍缺乏實測雷電流參數，亦是對遙測的雷電流幅值進行直接校準的有效手段。同時，該項技術的提出將有助于進一步掌握自然界雷電現象的客觀規(guī)律，掌握雷擊線路時的雷電流幅值，陡度等波形信息及雷電通道的發(fā)展規(guī)律，特別是反擊、繞擊與雷電流幅值，陡度和雷云極性等因素之間的關系，揭示線路上薄弱環(huán)節(jié)易遭雷擊閃絡的原因，在此基礎上，發(fā)展完善的雷擊模型，進而開發(fā)新型防雷措施，將極大提高現有高壓輸電線路的耐雷水平。

2.雷電流測量原理

本文設計的羅果夫斯基線圈型沖擊電流傳感器，采取無源傳感方式，適于長期運行，避免維護。傳感器輸出信號處理后由無線通訊設備傳回變電站。為了降低成本，同一桿塔只用一套處理裝置和無線通訊設備，因此為防止雷擊時各傳感器間的電位差對裝置造成干擾和破壞，傳感器與處理裝置間需通過光纖傳輸信號。傳感器安裝在輸電線路三相絕緣子串的地電位懸掛金具上。當絕緣子發(fā)生雷擊閃絡時，閃絡電流穿過電流傳感器，從而被線圈檢測到，傳感器不需電源，直接將感應到的次電流轉換成光信號輸出，光信號通過光纖傳送到安裝在桿塔上的數據預處理裝置，經處理后獲得雷電流幅值，數據通過無線電傳送到位于變電站的接收裝置，經信息整合處理后提供給用戶。

3.傳感器的準確性與穩(wěn)定性分析

利用沖擊電流發(fā)生器產生沖擊大電流，重復測量傳感器的輸出信號。我們同時給出了沖擊電流在分流器上的輸出電壓和傳感器經光電轉換的輸出電壓.傳感器基本保持了原沖擊電流的波形特征，但波尾變短。這與傳感器衰減了的分量有關?？芍说皖l稍有差異外。兩者保持一致。說明該傳感器的輸出波形的幅值能夠代表原沖擊電流的幅值。對各電流幅值進行多次重復測量中。傳感器輸出波形均能保持一致，證明穩(wěn)定性非常良好。

結論

特高壓輸電線路雷擊閃絡電流的測量需要很高的穩(wěn)定性和準確性，本文所設計的羅果夫斯基線圈型無源光電沖擊電流傳感器測量頻帶可達非常精準.準確地測量各種波形的沖擊電流幅值.甚至能基本反映出沖擊電流的波形。且具有很好的穩(wěn)定性和線性度，能實現雷擊閃絡電流的實測，這也為我們的試驗提供了可靠請依據。

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