特高壓輸電線路雷擊閃絡(luò)電流的測(cè)量

李德利

摘要：為了測(cè)量雷電參數(shù)，提出一輸電線路桿塔的雷電流實(shí)測(cè)系統(tǒng)即在絕緣子串桿塔側(cè)金具上鉗套羅果夫斯基型電流傳感器，測(cè)量雷擊時(shí)的閃絡(luò)電流，進(jìn)而計(jì)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(luò)電流的規(guī)律，以及反擊和繞擊時(shí)閃絡(luò)電流的頻譜，從而確定了傳感器的測(cè)量頻帶。實(shí)驗(yàn)室中沖擊大電流試驗(yàn)研究傳感器及測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和線性度的試驗(yàn)表明：該測(cè)量系統(tǒng)能準(zhǔn)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(guò)測(cè)量雷電流測(cè)量原理以及傳感器的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性分析，來(lái)分析和計(jì)算特高壓輸電線路雷擊閃絡(luò)電流的測(cè)量。

關(guān)鍵詞：傳感器;雷電流;測(cè)量;羅果夫斯基線圈;特高壓;輸電線路

1.雷擊閃絡(luò)電流的規(guī)律

雷電監(jiān)測(cè)能發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)雷擊薄弱點(diǎn)，找出雷電活動(dòng)規(guī)律和雷電參數(shù)，是解決電網(wǎng)防雷的基本的過(guò)程;用雷電監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的雷電防護(hù)，會(huì)徹底改變以往粗放的、盲目的防雷接地措施，針對(duì)輸電線路易受雷擊并發(fā)生閃絡(luò)的薄弱線段，即“易閃段”重點(diǎn)提出防護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)輸電線路的差異化防雷設(shè)計(jì)，形成電網(wǎng)主動(dòng)性防雷技術(shù)。在電壓等級(jí)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(jí)的提高，尤其是對(duì)于超特高壓架空輸電線路，絕緣水平增強(qiáng)，反擊跳閘幾率愈來(lái)愈小，而繞擊跳閘率有升高趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外數(shù)十年雷擊跳閘故障的資料表明，電壓等級(jí)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(dǎo)線所致。大量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)塔高增加時(shí)，繞擊率加。為研究雷擊線路時(shí)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(shè)計(jì)要求的事實(shí)。其主要原因之一是缺乏明確區(qū)分反擊和繞擊的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。因此，必須加強(qiáng)對(duì)雷擊信息測(cè)量技術(shù)的研究，獲取雷擊線路時(shí)的閃絡(luò)性質(zhì)，基于區(qū)分反擊和繞擊的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)研究雷電通道的發(fā)展規(guī)律，來(lái)建立新的模型。雷電流及輸電線路雷擊信息測(cè)量新技術(shù)的提出，既可以獲得目前全世界都普遍缺乏實(shí)測(cè)雷電流參數(shù)，亦是對(duì)遙測(cè)的雷電流幅值進(jìn)行直接校準(zhǔn)的有效手段。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)的提出將有助于進(jìn)一步掌握自然界雷電現(xiàn)象的客觀規(guī)律，掌握雷擊線路時(shí)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(guān)系，揭示線路上薄弱環(huán)節(jié)易遭雷擊閃絡(luò)的原因，在此基礎(chǔ)上，發(fā)展完善的雷擊模型，進(jìn)而開(kāi)發(fā)新型防雷措施，將極大提高現(xiàn)有高壓輸電線路的耐雷水平。

2.雷電流測(cè)量原理

本文設(shè)計(jì)的羅果夫斯基線圈型沖擊電流傳感器，采取無(wú)源傳感方式，適于長(zhǎng)期運(yùn)行，避免維護(hù)。傳感器輸出信號(hào)處理后由無(wú)線通訊設(shè)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(wú)線通訊設(shè)備，因此為防止雷擊時(shí)各傳感器間的電位差對(duì)裝置造成干擾和破壞，傳感器與處理裝置間需通過(guò)光纖傳輸信號(hào)。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(dāng)絕緣子發(fā)生雷擊閃絡(luò)時(shí)，閃絡(luò)電流穿過(guò)電流傳感器，從而被線圈檢測(cè)到，傳感器不需電源，直接將感應(yīng)到的次電流轉(zhuǎn)換成光信號(hào)輸出，光信號(hào)通過(guò)光纖傳送到安裝在桿塔上的數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置，經(jīng)處理后獲得雷電流幅值，數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電傳送到位于變電站的接收裝置，經(jīng)信息整合處理后提供給用戶。

3.傳感器的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性分析

利用沖擊電流發(fā)生器產(chǎn)生沖擊大電流，重復(fù)測(cè)量傳感器的輸出信號(hào)。我們同時(shí)給出了沖擊電流在分流器上的輸出電壓和傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)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(guān)?？芍说皖l稍有差異外。兩者保持一致。說(shuō)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(duì)各電流幅值進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)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(jié)論

特高壓輸電線路雷擊閃絡(luò)電流的測(cè)量需要很高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，本文所設(shè)計(jì)的羅果夫斯基線圈型無(wú)源光電沖擊電流傳感器測(cè)量頻帶可達(dá)非常精準(zhǔn).準(zhǔn)確地測(cè)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(shí)現(xiàn)雷擊閃絡(luò)電流的實(shí)測(cè)，這也為我們的試驗(yàn)提供了可靠請(qǐng)依據(jù)。

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