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電網雷擊防護關鍵技術與應用:構建多維立體電網防雷技術體係

文字:[大][中][小] 2016-4-16  瀏覽次數:2084

 

雷電是造成電網故障的首要原因,我國電網每年遭受雷擊35萬餘次,輸電係統雷擊跳閘數占總跳閘數的50%以上,嚴重威脅電網安全運行。隨著電網升級擴大,全麵提升雷擊防護水平的需求愈加凸顯。
在2015年度國家科技進步獎榜單中,“電網雷擊防護關鍵技術與應用”項目榮獲國家科技進步二等獎,是我國防雷領域迄今為止榮獲的最高科技獎勵。
該項目研發出國際領先的廣域雷電地閃監測係統,開發了雷擊風險評估軟件及係列差異化防護裝置,研製出填補國際空白的輸電線路雷擊監測係統,構建了集分析模型與評估軟件、監測係統與基礎數據、防護方法與裝置和技術標準為一體的電網防雷技術體係,在雷擊放電理論、防護關鍵技術和工程應用方麵均取得重大突破。
攻克4大關鍵技術
據了解,針對我國雷電基礎數據匱乏、雷擊風險評估方法不完善、雷擊差異化預防技術缺失和雷擊故障處置效率低下等突出問題,項目基礎研究和技術研發相結合,攻克了雷擊接閃放電機理揭示、雷電地閃準確探測、雷擊風險精細化評估與設防、雷擊故障準確辨識等突出難題。
雷電是一種十分複雜的天氣現象,隻有通過不同手段綜合運用,才能從根本上發現雷電發生發展的規律。為準確捕捉雷電全過程數據,在雷暴頻發的天氣,項目組成員一直堅守在高溫封閉實驗室內,觀察雷擊過程、采集分析雷擊數據,通過不斷總結經驗,最終成功捕獲到國內外時空分辨率最高、過程最詳盡的地閃圖像,並在國際上首次清晰觀測到長間隙放電下行先導梯級發展過程,為雷電機理研究提供了精確可靠的基礎雷電數據。
在雷擊差異化防護方麵,從建立電磁力、風力疊加作用下雷擊短路電弧運動過程計算模型,到最終提出基於雷電分布、地形地貌、線路結構等特征,差異化實施疏、堵技術的防護方法,有效避免了設備損毀事故,已成為電網防雷的標準技術模式。
在輸電線路雷擊故障辨識方麵,項目研發團隊在國際上首次提出輸電線路暫態過程臨近監測技術,成功解決複雜電磁環境下行波可靠采集的技術難題,研製出輸電線路瞬態電流行波監測終端,提出了利用電流行波波形特征辨識雷擊中避雷線、杆塔、導線、大地的方法。
工程應用效益顯著
在工程應用上,“項目在電力、鐵路、石化等行業的雷害防治中產生了顯著的應用效果,保障電力、鐵路和石化行業安全生產的總間接效益超百億元,對國防和民用重要基礎設施的雷電災害防治具有重大應用價值。”項目組負責人稱。
據介紹,2011-2014年國網公司輸電係統雷擊故障率逐年下降,與2010年相比平均值降低50%;監測係統指導、快速處置了6800餘次輸電線路雷擊故障,有力保障了輸電網安全,節省人力超過40萬人˙天。京滬高鐵及城市軌道交通雷擊故障率降低70%以上。項目成果還在石油、煤炭等行業推廣應用,社會效益十分突出。
項目研發的兩大監測係統——廣域雷電地閃監測係統和輸電線路雷擊監測係統已成為電網的重要支撐係統,廣域雷電地閃監測係統覆蓋全國電網,雷擊風險評估模型與軟件應用於24個省級電網,輸電線路雷擊監測係統應用於20個省級電網,雷擊差異化防護技術在全國推廣應用。
廣域雷電地閃監測係統已實現全國聯網,以係統積累的超過10年的雷電數據,繪製出電網雷電地閃密度分布圖,成為防雷設計的基礎。雷擊風險評估係統解決了美國電氣幾何模型無法準確計算山區、高杆塔線路雷擊故障概率的突出問題。輸電線路雷擊監測係統解決了人工巡查輸電線路故障耗時費力的突出問題,填補了國際空白。
此外,項目負責人還透露,為了進一步深入開展雷電研究,適應中小範圍的雷電全閃探測,項目組在現有監測技術的基礎上,正在開展全閃雷電探測技術的研究與開發;在雷電機理研究方麵,主要考慮在超高速光學設備方麵得到補充、升級;積極開展330千伏及以上超高壓線路用並聯間隙的研製和應用,研製全序列直流線路避雷器、110千伏和220千伏新型雷擊閃絡限製器;積極開發35千伏及以下電壓等級配網線路設備,形成覆蓋全電壓等級的輸配電線路雷擊故障監測係列裝置。
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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