特高压输电线路雷击闪络电流的测量

李德利

摘要：为了测量雷电参数，提出一输电线路杆塔的雷电流实测系统即在绝缘子串杆塔侧金具上钳套罗果夫斯基型电流传感器，测量雷击时的闪络电流，进而计算出雷电流幅值;以110kV同杆双回线路为例，我们分析了雷击闪络电流的规律，以及反击和绕击时闪络电流的频谱，从而确定了传感器的测量频带。实验室中冲击大电流试验研究传感器及测量系统准确性、稳定性和线性度的试验表明：该测量系统能准确反映各种波形的冲击电流幅值，且稳定性和线性度很好。本文通过测量雷电流测量原理以及传感器的准确性与稳定性分析，来分析和计算特高压输电线路雷击闪络电流的测量。

关键词：传感器;雷电流;测量;罗果夫斯基线圈;特高压;输电线路

1.雷击閃络电流的规律

雷电监测能发现电网雷击薄弱点，找出雷电活动规律和雷电参数，是解决电网防雷的基本的过程;用雷电监测为基础的雷电防护，会彻底改变以往粗放的、盲目的防雷接地措施，针对输电线路易受雷击并发生闪络的薄弱线段，即“易闪段”重点提出防护措施，实现输电线路的差异化防雷设计，形成电网主动性防雷技术。在电压等级较低的线路中，反击跳闸占总的雷击跳闸率的大部分。随着电压等级的提高，尤其是对于超特高压架空输电线路，绝缘水平增强，反击跳闸几率愈来愈小，而绕击跳闸率有升高趋势。国内外数十年雷击跳闸故障的资料表明，电压等级大于等于500 千伏的超特高压线路跳闸主要不是雷击杆塔引起的反击而是绕击导线所致。大量的运行经验表明，当塔高增加时，绕击率加。为研究雷击线路时雷电通道的发展规律，这些模型仍不能解释超特高压线路绕击率大于设计要求的事实。其主要原因之一是缺乏明确区分反击和绕击的统计数据。因此，必须加强对雷击信息测量技术的研究，获取雷击线路时的闪络性质，基于区分反击和绕击的统计数据来研究雷电通道的发展规律，来建立新的模型。雷电流及输电线路雷击信息测量新技术的提出，既可以获得目前全世界都普遍缺乏实测雷电流参数，亦是对遥测的雷电流幅值进行直接校准的有效手段。同时，该项技术的提出将有助于进一步掌握自然界雷电现象的客观规律，掌握雷击线路时的雷电流幅值，陡度等波形信息及雷电通道的发展规律，特别是反击、绕击与雷电流幅值，陡度和雷云极性等因素之间的关系，揭示线路上薄弱环节易遭雷击闪络的原因，在此基础上，发展完善的雷击模型，进而开发新型防雷措施，将极大提高现有高压输电线路的耐雷水平。

2.雷电流测量原理

本文设计的罗果夫斯基线圈型冲击电流传感器，采取无源传感方式，适于长期运行，避免维护。传感器输出信号处理后由无线通讯设备传回变电站。为了降低成本，同一杆塔只用一套处理装置和无线通讯设备，因此为防止雷击时各传感器间的电位差对装置造成干扰和破坏，传感器与处理装置间需通过光纤传输信号。传感器安装在输电线路三相绝缘子串的地电位悬挂金具上。当绝缘子发生雷击闪络时，闪络电流穿过电流传感器，从而被线圈检测到，传感器不需电源，直接将感应到的次电流转换成光信号输出，光信号通过光纤传送到安装在杆塔上的数据预处理装置，经处理后获得雷电流幅值，数据通过无线电传送到位于变电站的接收装置，经信息整合处理后提供给用户。

3.传感器的准确性与稳定性分析

利用冲击电流发生器产生冲击大电流，重复测量传感器的输出信号。我们同时给出了冲击电流在分流器上的输出电压和传感器经光电转换的输出电压.传感器基本保持了原冲击电流的波形特征，但波尾变短。这与传感器衰减了的分量有关。可知除了低频稍有差异外。两者保持一致。说明该传感器的输出波形的幅值能够代表原冲击电流的幅值。对各电流幅值进行多次重复测量中。传感器输出波形均能保持一致，证明稳定性非常良好。

结论

特高压输电线路雷击闪络电流的测量需要很高的稳定性和准确性，本文所设计的罗果夫斯基线圈型无源光电冲击电流传感器测量频带可达非常精准.准确地测量各种波形的冲击电流幅值.甚至能基本反映出冲击电流的波形。且具有很好的稳定性和线性度，能实现雷击闪络电流的实测，这也为我们的试验提供了可靠请依据。

参考文献

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