雷电试验（共5篇）
雷电试验 篇1
1 雷电冲击试验介绍
雷电冲击试验是模拟发生在电力系统中的雷电波的电压波形而进行的试验, 其目的主要是考核设备的绝缘强度。雷电冲击试验能发现GIS设备安装过程中绝缘件表面清洁程度、导体和壳体是否存在划伤、毛刺等, 能保证设备达到设计得绝缘水平。但这种试验本身对绝缘件会有不同程度的损害, 建议严格按照标准进行试验。标准的雷电波形根据国家标准GB/T16927.1-2003《一般试验要求》规定为波形参数为:
波头时间tf=1.2μs±30%
波尾时间tt=50μs±20%
峰值允差±3%
这个波形规定为当1个雷电波沿着一定输电线传播, 到达设备时的电压波形。雷电冲击试验适用于变压器、电抗器、电力电缆、各类高压绝缘子、套管等试品的标准雷电冲击试验 (如图1) 。
2 雷电冲击试验在GIS出厂试验中的作用
GIS在安装过程中, 如果在对接、密封等作业方面出现失误, 导致电极表面刮伤或安装错位, 某些位置的尖角和毛刺又难以发现和彻底清理, 就会引起电极表面缺陷。在清理绝缘件时, 即使在封闭的无尘车间内, 空气中也会存在一定数量的尘埃、导电微粒等杂质, 无论如何清理都不可能达到“一尘不染”。特别是GIS开关操作时, 触头在即将接通时产生电弧, 就会产生一些导电微粒, 微粒在电场作用下很容易附着在绝缘子表面, 使绝缘子沿面闪络电压降低。利用雷电冲击试验可以尽早发现这些问题。不然设备投运后长期运行就会发生绝缘击穿现象, 导致设备不可修复的损坏。
3 试验程序
3.1 试验要求
(1) 按照图纸的气室分布图与试品对照是否一致?隔离盆和通盆是否安装正确?
(2) 查看共有几个气室, 每个气室的气室压力值是否满足试验要求:CB, 0.5 MPa, 其他0.55MPa, 气室的常开和常闭阀门是否操作正确?
(3) 每个气室的微水含量是否已进行测量?是否符合试验要求?
(4) PT (电压互感器) 的导体是否断开?不允许进行耐压和冲击试验。
(5) LA (避雷器) 的导体是否断开?不允许进行雷电冲击试验。
(6) 试品外壳是否已经接入地网?
(7) CT的二次端子是否全部短接并接入地网?
(8) 接地开关的接地片是否全部安装完毕?
(9) 主回路绝缘电阻测量, 用2500V摇表进行测试, 结果应大于2000MΩ。
3.2 试验电压的加压方法
试验电压从每相进出线套管进行加压, 施加到每相导体和外壳之间, 试验时分相进行, 如果是三相共箱设备, 其它两相应接地。试验中应使GIS每一部分都至少施加达到标准规定值得试验电压正负极性各三次。同时, 为避免某一加压间隔 (尤其带套管的间隔) 重复进行加压而导致绝缘老化或者损伤, 试验电压尽可能在多个套管施加。由于条件得限制。出厂试验一般仅作相对地和相间的雷电冲击试验, 不做断口间雷电冲击。冲击设备容量有限, 若GIS有多个间隔组装而成, 试验可以分间隔进行。
4 结果判定
(1) 如果GIS的每一部件施加3次具有规定波形和极性的额定耐受电压。如果没有发生破坏性放电, 测认为通过试验。如果发生1次破坏性放电, 则试品未通过试验。如果在自恢复绝缘上发生1次破坏性放电, 则再加9次冲击, 如果再无破坏性放电发生, 则通过试验。如果在试验期间按有关设备标准规定的检测方法发现非自恢复绝缘部分有任何损坏, 则试品未通过试验。
(2) 在试验过程中假如发生击穿放电不管是否通过试验都应该解体检查放电位置。并对放电部位按照规定进行处理。如果毛刺放电, 放电后毛刺消失, 可以不再进行高压试验。如果是绝缘件表面闪洛, 更换后应重新进行高压试验。
摘要：讲述了雷电冲击试验是GIS出厂试验的关键一项, 对于发现GIS在装配过程中的失误, 有着至关重要的作用。
关键词：雷电冲击,GIS,结果判定
参考文献
[1]鲍伟勇.变频谐振高压试验装置在GIS系统中的应用[J].河南省新郑市供电公司.
[2]俞华, 马悦, 连建华, 等.特高压GIS设备雷电冲击试验波形及参数探讨.
[3]一般试验要求.GB/T16927.1-2003[S].
雷电试验 篇2
安全教案20
第十七周第十七课题：中学生安全教育教案——雷击的预防与处理教学目标：
1、通过学习让学生知道哪些场所和行为容易发生雷击灾害；
2、通过学习让学生知道如何预防雷击灾害。
3、通过学习让学生知道雷电发生前后的注意事项教学重点：通过学习让学生知道如何预防雷击灾害… 防电安全教育三（2）班教学目标
1、掌握用电常识,能正确使用家用电器。
2、掌握如何防范触电事故的处理。
3、掌握用电常识和如何防范触电事故的发生,确保自己在用电过程中不发生危险。教学过程
一、导入每年的夏、秋天都是多雨季节，也是雷电比较多的时候，所以我们…
防雷电灾害安全总结第七小学为切实履行防雷电灾害安全职能和做好防雷电灾害工作，促进单位正常发展，保障生命财产安全，按照教育局部署，我校开展防雷电灾害安全自查活动，现将有关情况汇报如下：
一、领导重视，成立组织。我校高度重视防雷电灾害安全生产活动，牢固树立…
第十七周 第十七课题：中学生安全教育教案 ——雷击的预防与处理 教学目标：
1、通过学习让学生知道哪些场所和行为容易发生雷击灾害；
2、通过学习让学生知道如何预防雷击灾害。
3、通过学习让学生知道雷电发生前后的注意事项 教学重点：
通过学习让学生知道如何预防雷击灾害 教学方法：
讲授法、分析法、讨论法 教学课时：1课时 教学过程：
一、哪些场所和行为容易发生雷击灾害
雷电全年都会发生，全国各地都有，而强雷电多发生于春夏之交和夏季。我国西南地区为雷击多发地区。1．雷雨天易发生雷击的场所（1）地势较高处的校舍。（2）无防雷设施的校舍。
（3）离高大树木、电线杆等物体很近的校舍。（4）露天游泳池、开阔的水域或小船上，树林的边缘。（5）电线杆、旗杆、干草堆、帐篷等没有防雷装置的物体附近。
（6）铁轨、水管、煤气管、电力设备、拖拉机、摩托车等外露金属物体旁边。
（7）孤立的烟囱或大树（山顶孤立的大树下尤其危险）。（8）空旷地带孤零零的棚屋、岗亭等。2．雷雨天易引发雷击的行为
（1）大开门窗，赤脚站在泥地或水泥地上。
（2）接触天线、煤气管道、铁丝网、金属窗、建筑物外墙。（3）使用带有外接天线的收音机和电视机，拨打、接听电话。
（4）用喷头洗澡。
（5）在旷野中打伞或高举羽毛球拍、高尔夫球杆、锄头等。（6）进行打高尔夫球、踢足球、攀登、钓鱼、游泳等户外活动。
二、如何预防雷击灾害
（1）主动与地质、气象部门沟通，远离风险源选择校址；给校舍安装防雷装置，并进行定期检测，及时维护；清除或移栽距校舍较近的高大树木。
（2）雷雨多发地区，学校必须成立防雷领导小组，组建应急疏散组、医疗救护组、后 勤保障组、宣传组、综合协调组。
（3）建立本校雷击防灾应急预案，组织演练；一旦发生雷击，全面启动学校雷击应急工作，指挥各专业组按预案确定的职责投入抗雷救灾。
（4）在雷雨季节执行天气预报传达制度，及时向老师传达气象状况，引起师生重视，提前准备。
（5）利用全校教职工会议、专题培训、广播、标语、黑板报、印发防雷击小报等形式，大力宣传雷电产生的原因及如何预防等知识，增强师生的防雷击意识及防雷击能力。（6）教师要在学生中开展防雷击知识专题教育、防雷技能训练，要求学生时时警惕，尽力避免雷击事故的发生，在遇到雷电来临时能应知应会。具体的室内、室外的避雷方法
室内避雷 ◎雷雨天气时，要注意关好门窗，以防侧击雷和球状雷侵入。
◎雷雨天气时，最好把电器的电源切断，并拔掉电源插头。◎雷雨天气时，不要使用带有外接天线的收音机和电视机，不要接打电话。
◎雷雨天气时，不要接触天线、煤气管道、铁丝网、金属窗、建筑物外墙等，远离带电设备，不要赤脚站在泥地和水泥地上。
◎不要在雷电交加时用喷头洗澡。户外避雷 ◎立即寻找避雷场所，可选择装有避雷针、钢架或钢筋混凝土的建筑物等处所，但是注意不要靠近防雷装置的任何部分；若找不到合适的避雷场所，可以蹲下，两脚并拢，双手抱膝，尽量降低身体重心。
◎如在雷电交加时，头、颈、手处有蚂蚁爬行的感觉，头发竖起，说明将发生雷击，应赶紧按上一条要求，做好防雷击动作，并拿掉身上佩戴的金属物品，如发卡等。◎不要待在露天游泳池、开阔的水域或小船上，不要停留在树林的边缘。
◎不要待在电线杆、旗杆、干草堆、帐篷等没有防雷装置的物体附近。
◎不要停留在铁轨、水管、煤气管、电力设备、拖拉机、摩托车等外露金属物体旁边。◎不要靠近孤立的大树或烟囱（山顶孤立的大树边尤其危险）。
◎不要躲进空旷地带孤零零的棚屋、岗亭里。
◎不宜在旷野中打伞或高举羽毛球拍、高尔夫球杆、锄头等。
◎应立即停止打高尔夫球、踢足球、攀登、钓鱼、游泳等户外活动。
◎避免开摩托车、骑自行车，更不能在雷雨中快速开摩托车、骑自行车。
◎人在汽车里要关好车门、车窗。◎多人一起在野外时，应相互拉开几米距离，不要挤在一起。
◎高压电线遭雷击落地时，近旁的人要保持高度警觉，当心地面“跨步电压”的电击；逃离时的正确方法是双脚并拢，跳着离开危险地带。
◎身处空旷地带宜关闭手机，更不能拨打电话。（7）加强家校联系，要求学生向家长及邻居讲解防雷击知识，让防雷击知识家喻户晓，人人皆知。
学校要坚持“安全第一、预防为主”的方针，通过以上措施，增强师生防雷击的意识和预防雷击的能力，最大限度地保护师生的生命安全和学校的财产安全。
三、雷电发生前后的注意事项 1．雷电发生前
当校园上空暴雨、闪电、雷鸣即将发生时：
（1）切断校园内包括微机房、远程教育室、教室、办公室等场所的一切电源。
（2）班主任应当迅速通知、召集正在室外活动的学生安全地回到教室。
（3）根据天气状况，学校可适当调整放学时间，避开雷雨时段。
2．雷电发生时
（1）应当关好门窗，防止球形雷（滚雷）窜入室内造成危害。
（2）不得打电话或接听手机。
（3）不要靠近室内的金属设备（如水管）及门窗等容易被雷击中的地方，不要赤脚站在泥地和水泥地上。3．雷击伤害事故发生后
（1）立即启动雷击事故应急预案。
（2）拨打120、999急救电话，并及时通知受伤学生的监护人马上赶赴现场或医院。
（3）受雷击而烧伤或严重休克的人，他的身体是不带电的，抢救时不要有顾虑，应该迅速扑灭他身上的火，实施紧急抢救；若伤者失去知觉，但有呼吸和心跳，则有可能自行恢复，应该让他舒展平卧，安静休息后再送医院治疗；若伤者已经停止呼吸和心跳，应迅速果断地交替进行口对口人工呼吸和心脏挤压，并及时送往医院抢救，在专业医护人员未接替前救治不能中止。
（4）及时做好其他学生的心理抚慰工作。
（5）在遭受雷电灾害后，应及时向教育主管部门和气象主管机构报告灾情，并协助气象主管机构做好雷电灾害的调查、鉴定工作，分析雷电灾害事故原因，提出解决方案和措施。
第十七周第十七课题：中学生安全教育教案——雷击的预防与处理教学目标：
1、通过学习让学生知道哪些场所和行为容易发生雷击灾害；
2、通过学习让学生知道如何预防雷击灾害。
3、通过学习让学生知道雷电发生前后的注意事项教学重点：通过学习让学生知道如何预防雷击灾害…
第十七周第十七课题：中学生安全教育教案——雷击的预防与处理教学目标：
1、通过学习让学生知道哪些场所和行为容易发生雷击灾害；
2、通过学习让学生知道如何预防雷击灾害。
3、通过学习让学生知道雷电发生前后的注意事项教学重点：通过学习让学生知道如何预防雷击灾害… 第十七周第十七课题：中学生安全教育教案——雷击的预防与处理教学目标：
1、通过学习让学生知道哪些场所和行为容易发生雷击灾害；
2、通过学习让学生知道如何预防雷击灾害。
雷电试验 篇3
作为500 k V及以上的输电通道重点设备—— 大容量换流变,其绝缘性能的好坏对输电通道的安全运行起着决定性的影响。
雷电冲击试验作为Um>72.5 k V的全绝缘、 分级绝缘变压器的例行试验项目之一,是考核变压器绝缘性能的主要手段之一。在大容量换流变的雷电冲击全波试验过程中,由于其绕组的冲击电容大、等值电感小,往往不可能得到标准规定的波形,冲击电容大会使波前时间延长,等值电感过小往往会造成波尾时间缩短。 在调整波形时间参数时,调节系统串并联电阻可能会使振荡峰值或过冲值大到无法接受的地步,因此在试验过程中要时间参数和过冲值两者同时兼顾。GB 1094.4中规定当发生上述情况时由制造厂和用户协商波前时间的极限值, 亦应尽量保证过冲值不大于10%。
本文以下对大容量换流变实际试验过程中的雷电冲击波形参数进行统计,找出因波形参数协商过程的人为因素而造成的最终接受的雷电冲击试验波形时间参数的分散性程度。再讨论波前时间和波尾时间值对变压器绝缘考核效果的影响[1,2],指出在换流变招投标时,应修订标准的形式统一规范明确对雷电冲击试验的规范要求。
1变压器雷电冲击试验
1.1雷电冲击试验的标准规定
根据GB 1094.3和GB/T 16927.1等标准的规定,变压器的标准雷电冲击电压是指波前时间T1为1.2 μs,波尾(半波峰)时间T2为50μs的光滑的雷电冲击全波。其峰值允许偏差为 ±3%,波前时间允许偏差为 ±30%,波尾时间允许偏差为 ±20%,允许相对过冲最大幅值不超过10%(图1)。GB 1094.3规定:Um≥ 300 k V的分级绝缘变压器,雷电冲击试验线端全波是例行试验,线端截波是型式试验[3,4]。
大容量高电压变压器的典型雷电冲击试验回路如图2所示,波前过程等值回路如图3所示, 低电感绕组波尾过程等值回路如图4所示。图2至图4中Rs为串联(波前)电阻,RP为并联(波尾)电阻,Cg为冲击发生器本体电容,Ct为试品电容,Lt为试品电感,CL为回路电容,C1为电容分压器的电容,C=Ct+CL+C1。
由图3可知,波前时间可计算得到
式中k为常系数。
由图4,波尾时间可计算出
从式(1) 可以看出, 当Cg>>C时, 波前时间与电容C、电阻Rs成正比,尤其是换流变, 由于其容量大、电压高造成变压器的冲击电容大,再加上整个冲击试验回路尺寸大造成回路杂散电容大,因此等值电容C很大,要减小波前时间T1只有通过减少电阻Rs来调节。但另一方面,同样由于试验回路尺寸大,回路电感L也较大,为避免振荡、过冲太大,必须加大波前电阻Rs,因此波前时间和波形过冲的调节存在相互矛盾之处,对于换流变来说要想获得标准波形有较大的难度。从式(2)中可以看出, 采用非被试绕组短路接地(通常试验接线方式) 时,Lt就是变压器的漏抗,一般换流变阀侧的漏抗较小,因此阀侧绕组的波尾时间有可能小于标准波形的要求。
波前、波尾时间的调整还有很多的办法, 在GB 1094.4和国内的一些变压器试验技术书籍里面均有详细的介绍,但基本上仍无法彻底解决上述由于换流变压器本身结构原因造成的超过标准波形的情况。因此在GB 1094.3、GB1094.4、GB/T 16927.1中均说明在此情况下,由制造厂和用户协商波前、波尾时间的极限值,但应尽量保证过冲值不大于10%。
1.2换流变雷电冲击试验波形参数
自2010年以来,南网公司已累计订购换流变30台套,现将换流变的雷电冲击试验波形参数按同一容量、同一电压等级、同一档位,不同制造厂、不同项目、不同时期等三类进行分类统计。
换流变额定容量大小都在317 600 k VA附近,网侧1.1绕组雷电冲击试验全波线端试验电压为1 550 k V,都在换流变分接开关N档进行,可以看出在保证相对过冲幅值不大于10% 的情况下,在不同制造厂、不同项目、不同时期进行生产的变压器的雷电冲击波形的波前时间有较大的差异,分布在2.0-4.0 μs之间,波尾时间部分出现小于40 μs的现象。这就说明由于不同制造厂、不同项目、不同时期等因素, 造成了最终接受的试验结果大相径庭,尤其是波前时间差异幅度高达200%。虽然这其中有换流变自身结构冲击电容大、低电抗的原因,但也不乏制造厂的冲击试验设备限制、试验人员调波经验不足或导致用户被迫接受当时的试验结果[5]。
2波形时间对冲击试验考核的影响
2.1变压器雷电冲击试验的波过程
变压器雷电冲击试验过程的绕组简化等值电路如图5所示,其中:Ls为单位长度的电感; Cs为单位长度的纵向电容;Ce为单位长度的对地电容。
当雷电冲击波作用在绕组上时,由于冲击电压的波前部分和波尾部分的等效频率极高, 一般约在10~298 k Hz范围内,从而绕组的感抗值 ωL极大,绕组电感中的电流极小,可以忽略不计。因此在雷电冲击电压的作用下,变压器绕组可以近似为纵向电容和对地电容的串并联回路,绕组的初始电压分布由其纵向电容和对地电容值决定。绕组中的初始电压分布是极不均匀的,大部分电压落在绕组首端附近。而绕组电压的最终稳态分布只决定于绕组的电阻, 对于均匀绕组,其电压稳态分布应是均匀的, 当中性点(或一端)接地时,它应该是一条斜的直线。在电压起始分布到稳态分布的过渡过程中,由于绕组等效电路中含有电感和电容, 所以瞬变过渡过程是振荡的。理论分析表明: 末端接地的绕组中,最大电位值出现在绕组中上部;绕组各点将在不同时刻出现最大电位梯度,开始首端出现最大值,振荡过程中靠近末端也会出现很大值,参见图6所示。
2.2波前时间对变压器绝缘考核效果的影响
经试验研究表明,绕组内的波过程振荡程度与作用在绕组上的冲击电压的上升速度有关系。波前时间越短,冲击电压上升速度越快, 绕组中的波过程振荡越激烈;反之,波前时间越长,波过程振荡就越接近于稳态分布,振荡发展就越平缓,绕组各点之间的最大电位梯度以及对地最大电位也会有所降低。而且随着波前时间的延长,尤其在1-5 us范围内,油纸绝缘系统的击穿强度将会降低。易于看出,波前时间越短对变压器的纵绝缘冲击梯度分布要求越严格,对绕组段间、匝间绝缘的影响越严重, 而随着波前时间的延长,变压器的主绝缘击穿强度将会降低,因此波前时间延长可能会对变压器纵绝缘的考核偏松,而对变压器主绝缘的考核偏严[6]。
2.3波尾时间对变压器绝缘考核效果的影响
GB1094.4指出:对于波尾来说,变压器的等效电容可用套管电容和对地电容的某一部分来估算,则此时主要是对变压器的主绝缘进行考核。如果波尾时间较短,电压作用的持续时间就短,可能不会使绕组中部对地的绝缘产生较大的电气应力。参照变压器油的击穿电压峰值和作用时间的关系(如图7所示),随着电压作用时间的延长,击穿电压峰值呈下降趋势,尤其在100 μs以内下降的程度更为明显。因此波尾时间的缩短可能会对变压器主绝缘的考核偏松。
3对长波前时间短波缩小时间的做法
针对长波前时间、短波尾时间可能会对变压器绝缘考核效果所造成的影响,国内外已开展对标准雷电冲击波形的作用效果的等价性研究。相关文献指出,为了弥补波前时间延长超限,全波试验不能严格考核变压器纵绝缘梯度电压的缺陷[7],可考虑把雷电截波试验作为补充例行试验项目来对纵绝缘进行严格考核。而新版IEC 60076.3:2013规定: 如因为需要减少相对过冲幅值小于5% 而需要增加波前时间超过标准要求,将增加雷电冲击截波试验,但所有Um≤ 800 k V的设备的波前时间不应大于2.5 μs。如买卖双方同意接受波尾时间小于40μs,则波尾时间每减少2 μs电压幅值增加1%, 但波尾时间不得小于20 μs。
4结束语
进一步以修订标准的形式统一规范如下对雷电冲击试验的的长波前、短波尾的接受准则, 是十分必要的。
1)如因为需要减少相对过冲幅值小于10% 而需要增加波前时间超过标准要求,须增加雷电冲击截波试验,但所有Um≤ 800 k V的设备的波前时间不应大于2.5 μs。
2)如买卖双方同意接受波尾时间小于40μs,则波尾时间每减少2 μs电压幅值增加1%, 但波尾时间不得小于20 μs。
参考文献
[1]孙锋.浅谈雷电冲击试验[J].电气制造.2009(06).
[2]杨敏青,朱士全.大型变压器雷电冲击试验波形的改善[J].变压器.1999(03)
[3]何宏明.干式变压器雷电冲击试验故障判断分析[J].高电压技术.1991(03).
[4]王维政.关于配电变压器雷电冲击试验中的调波问题[J].电机与控制学报.1984(02).
[5]万长鸿.电力变压器雷电冲击试验故障分析探讨[J].水利天地.2013(07).
[6]郭建贞,陈顺国,王雪刚.超高压并联电抗器操作冲击试验的参数调整[J].变压器.2010(07)
雷电闪过之后…… 篇4
罪证1：7点半啊，你真叫“姗姗来迟”啊，9点你怎么还不露面呢？我要看“又见一帘幽梦”啊！我在心里郁闷地想，听着新闻主持人的“大声嘶吼”，我那个惆怅啊！事实证明，“心急吃不了热豆腐”，我在家中转悠了半天愣是只熬到了7点45；同时也证明了“好事不出门”这句话！你瞧瞧，那雷公刚怒吼一声，我那可爱的电视机就惊慌失措了，竟然“嚎啕大哭”起来。它“哭”的那个声音啊，“沙沙沙沙”，“化”好的“妆”也毁了，“脸”丑得要命，连样子都看不出来了！气得我把小木偶掼到了地上，小木偶无辜地望着我，委屈的眼睛里仿佛说“555小主人你7负偶”，让我怔怔地回望它：这小木偶什么时候能把“呜呜呜小主人你欺负我”说成网络语言的？唉，看来是我“带坏”了它呀！于是，看电视的事儿就此告吹了。
罪证2：“唉~~”无限感叹地发出一句叹息，雷公就不高兴了：俺在这儿一直辛苦就是没叹气，你活得还没俺一半久呢，你还给俺在那里叹气？雷公大概是越想越生气吧，把一肚子不满全吼了出来，哇，那场面，连我这个大胆的女孩儿都给他吓着了，我可怜的耳朵啊啊啊！我捂着“深受打击”的耳朵，忿忿地想：好啊你，你还叫呢，我都没叫出声，咋样，我不吓人，你在那里装神弄鬼的，存心想弄毁了我的耳朵是不是？！
罪证3：现在打雷了，下雨了，雷下得特大，好，我认输，我趴在窗口我歇息一会儿行不？懒散地把脑袋的重量交给了窗台，不知怎么的又惹着雷公了，他竟然招呼自家老婆电母给我放几道闪电！你会放闪电不是你的错，但是你把闪电放出来唬人就是你的错了！到这个时候，我对雷公抱有的怒气和怨气已经上升至75%了。
雷电试验 篇5
雷电定位系统是采用雷电电磁场遥测技术, 实现对雷击故障点的定位和雷电流计算, 记录并实时显示探测区域发生的地闪雷电的时间、位置、强度等参数, 是一个全自动、全天候、实时动态的监测系统, 获取的数据具有重要的工程与研究应用价值, 是研究雷电参数的基础。本研究对于雷电定位系统获取的基础数据, 通过采用最新定位模型 (PAM05) 及雷电流100km归一化修正模型进行数据重算, 在解决历年雷电定位系统测量数据的一致性问题基础上, 重新建立了统一的基础分析数据库, 并利用新开发的“雷电参数统计分析系统”进行基础数据的统计分析。
2 雷电参数的选择
根据雷电遥测原理及雷电定位系统测量数据, 选择地面落雷密度、雷电日、雷电流幅值概率分布三个参数作为研究对象。根据传统意义上的雷电日判定标准, 对被统计区域按适当的等面积划分, 即采用网格法来统一所研究的雷电参数。 研究工作的空间分布即按照行政区域、线路走向沿线区域、线路杆塔中心外延区域等不同研究对象而分别划分。采用年地闪密度来描述雷电活动的分布情况, 并将雷电等级按地闪密度从低到高的五个雷区依次记为一级、二级、三级、四级、五级雷区, 等级的划分根据自然分割法原则进行。
3 雷电参数分析在线路中的应用
3.1 云南省各行政区地闪密度分析
地闪密度反映了雷云对地放电的频繁程度和激烈程度, 2005年～2007年中, 各年的地闪密度分布具有一定的相似性, 滇东的地闪活动强于滇西。2006年与其他两年的雷电活动规律相差略大, 中部和东部广大地区地闪密度都较大, 相对来说是一个雷电活动大年。从三年平均年的地闪密度空间分布来看, 地闪密度最大的值主要集中在滇东的昭通地区北部, 曲靖地区, 昆明南部, 楚雄南部、西北部, 丽江地区东部, 红河的北部、西南部, 思茅地区中东部, 版纳地区中部。滇西地区地闪密度多小于2.0次/ (km2·a) , 西北端地闪密度极弱, 部分原因是由于此处探测效率相对较低引起。
从全省来看, 云南省2005年～2007年各年的地闪密度分别为1.4次/ (km2·a) 、2.4次/ (km2·a) 、1.9次/ (km2·a) , 三年平均地闪密度值为1.9次/ (km2·a) 。处于滇西的迪庆藏族自治州地闪密度最小, 仅为次0.24/ (km2·年) , 雷电活动最弱, 处于滇东的曲靖地区地闪密度最强, 达到3.42次/ (km2·年) 。从西到东的各行政区地闪密度大致上逐渐增大。
3.2 雷电流幅值累积概率曲线分析
云南省2005年～2007年全部地闪数据得到的雷电流幅值累积概率曲线拟合表达式为:
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式 (1) 中:参数“30.7”反映了曲线的中值电流, 即幅值大于30.7kA的概率为50%;参数“2.5”反映了曲线的“陡度”, 此值越大, 表明曲线越“陡”。
上述拟合曲线表达式采用的是与IEEE工作组推荐的累积概率表达式一致的形式, 与国内电力行业规程推荐的一次线性回归方程的形式不同。
图1示出了各类型曲线的差异, 并指出对理论计算的线路雷击跳闸率影响情况。
注:曲线4—统计累积概率与规程推荐累积概率之差
从图1可见, 在曲线特征上, 实际统计的累积概率曲线与IEEE工作组推荐的累积概率曲线几乎相同, 与规程推荐曲线差别较大, 特别是小电流区域, 规程推荐的曲线下降迅速些。
规程法推荐的雷电流幅值累积概率曲线与实际统计的曲线存在交叉情况, 交点处所对应的电流幅值约为36kA。大于36kA时规程推荐累积概率大于统计累积概率;小于36kA时, 与之相反。两条曲线的最大差别达到20% (见图1中的曲线4) 。在现今的超高压线路中, 雷击事故主要是绕击, 用规程法计算出来的绕击跳闸率明显偏小, 部分原因就是由于规程法推荐的幅值概率曲线中小电流的概率偏低所致, 这里统计出来的幅值概率曲线也确实反映出了规程法存在的这个问题。
各行政区2005年～2007年雷电流幅值累积概率曲线拟合表达式为undefined, 可以看到东部各行政区由于探测站布置问题, 探测到的小电流稍少, 小电流所占的概率偏小, 曲线更平缓。
3.3 各行政区雷电日统计分析
雷电日是防雷工程设计和验算中使用频率最高的一个雷电参数。雷电日的统计采用网格法, 即将选定区域进行等面积划分, 形成一系列连续的面积近似相等的虚拟网格, 以各个网格为统计单元, 统计方法与气象观测站统计雷暴日的方法一致:每个网格中每天只要出现一次雷电, 记为一个网格雷电日;网格按小时划分时, 记为网格雷电时。统计每个网格的单位年度内的网格雷电日、网格雷电时, 即为通常意义上所说的网格雷电日、网格雷电时。将选定区域各网格的年网格雷电日、年网格雷电时取平均值, 记出该区域整体的年平均雷电日、年平均雷电时。研究表明, 当网格大小取为0.2°×0.2°时, 统计得到的雷电日与气象部门得到雷电日有着较好的可比性和一致性, 因此, 本文采用0.2°×0.2°网格研究云南雷电日。
0.2°×0.2°网格描述了云南省2005～2007年三年平均年网格雷电日分布情况, 云南省雷电天数最多的地方主要出现在云南南部西双版纳, 曲靖、丽江地区东部, 多超过70天, 西部和东北昭通地区、东南文山地区雷电天数相对较低, 主要在40～60天范围内, 西北部有雷天数最少, 在40天以下。云南省2005～2007年三年平均年有雷天数平均值为57天, 有雷天数≥60天的面积占到47.6%。
3.4 在输电线路中的应用
1) 雷电参数在输电线路雷击故障相关性分析中的应用:
雷区密度图的预期作用就是指导线路防雷和规划新建线路走向, 据此可以反向考虑, 研究已经发生的雷击事故位置与各级雷区的相关性, 用以验证雷击密度区域划分的合理性。
云南电网雷击故障频繁, 以云南电网110kV及以上线路2005年～2007年同一时刻多级杆塔出现雷击故障情况下的故障塔为对象进行统计, 共有83次雷击故障。将这些点标注在云南省2005年～2007年三年平均地闪密度空间分布图中, 见图2, 其中黑点部位为故障塔位置。可直观看出地闪密度与雷击故障存在正相关性。
以云南省2005～2007年的线路故障情况数据和雷电定位系统得到的雷电参数为基础, 可以看到110kV鲁兴线线路故障情况和雷电参数的相关性。
采用“线路走廊网格分析法”, 将鲁兴线1km半径线路走廊沿径向等距离划分, 划分距离取2km, 分析各线路走廊分段内的地闪密度及雷电日分布情况, 见图3、图4。通过比较雷电参数分布图与线路故障情况, 可以清晰说明二者的相关性如何。
2) 线路走廊及杆塔雷电参数统计分析:
对输电线路易受雷击段、易受雷击杆塔、易闪段的掌握, 可直接指导输电线路的雷电防护工程, 使雷电防护措施配置更有针对性, 从而提高其技术经济水平。
分析线路走廊的易受雷击段, 采用“线路走廊网格分析法”:将线路走廊沿径向划分成多个小段, 以各个小段为对象统计其雷电参数, 分析比较各个小段间的雷电活动情况、雷电参数特征。易受雷击段的分析主要通过线路走廊沿线地闪密度的分布确定, 地闪密度相对较大的杆塔段即为易受雷击段。
实际上为了更细致的分析沿线某些易受雷击的杆塔, 可以每个或部分杆塔为中心, 分析距其一定距离范围内的雷电活动情况, 比较多个杆塔附近的雷电参数特征, 通过分析比较得到相对容易遭受雷击的杆塔。
4 结束语
基于云南省雷电定位系统2005～2007年三年探测数据的重新计算、统计及分析, 有关云南省雷电活动大致上有以下特征:
1) 滇东地闪密度大于滇西, 地闪密度最大的值主要集中在滇东的昭通地区北部, 曲靖地区, 昆明南部, 楚雄南部、西北部, 丽江地区东部, 红河的北部、西南部, 思茅地区中东部, 版纳地区中部。云南省2005年～2007年各年的地闪密度分别为1.4次/ (km2·a) 、2.4次/ (km2·a) 、1.9次/ (km2·a) , 三年平均地闪密度值为1.9次/ (km2·a) ;
2) 统计雷电流幅值累积概率分布曲线比规程推荐曲线“陡”, 小电流出现概率比规程推荐的大, 两条曲线的最大差别达到20%, 通过雷电基础数据分析给出了云南省17个行政区2005年～2007年三年平均的雷电流幅值累积概率曲线拟合表达式;
3) 在0.2°×0.2°网格下, 云南省2005～2007年三年平均年有雷天数平均值为57天, 有雷天数≥60天的面积占到47.6%;
另外对于雷电基础数据的统计、分析方法可以更细致的应用到雷电参数在输电线路雷击故障相关性分析以及线路走廊及杆塔雷电参数统计分析中, 从而给输电线路防雷规划、雷击故障分析提供更为准确的指导。
参考文献
[1]国网武汉高压研究院.采用网格法确定雷电参数的统计方法:中国专利CN1936880[P].2007-03-28.