雷电流

强对流天气下输电线路易发生雷击、风偏、雨闪等故障，威胁电网安全运行。为了克服现有短临预报尚不能完全满足输电线路风险预警对精细化气象预报的需求问题，文中利用气象雷达拼图、风速和降雨量同化数据以及电网雷电定位数据，构建了基于深度学习的强对流风雨雷短临预报模型，用于开展输电线路风险预警。首先，将气象雷达拼图及其时序外推数据作为输入，将同化后的风速、降雨和落雷密度、雷电流强度作为输出，构建基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络的强对流气象要素预报模型。然后，结合模型输出的风雨雷预报结果，评估输电走廊网格内风偏、雷击和断线倒塔故障风险大小，综合计算输电线路的故障概率，进行风险预警。最后，展示了所提模型对2023年9月某省的强对流天气过程进行成功预警的案例，表明了所提方法能够提高强对流天气下输电线路风险预警能力。

本课题所研制的多腔室间隙避雷器，应用电弧产生的高温高压进行吹弧直至电弧熄灭，在泄放雷电流的同时不会引起继电保护装置动作，供电的可靠性得到很大的提高。同时，空气具有极佳的绝缘自恢复性能，可耐受多次雷击，相比于金属氧化物避雷器，运行寿命更长。适应国内自然环境条件和电网不同工况下的运行条件，充分体现多腔室间隙避雷器无氧化锌阀片、结构简洁、安装方便、运维简单等优点 10kV多腔室间隙避雷器具有防雷效果显著；通流容量大、故障率低、少维护、寿命长；环境适应性好，无阀片失效和受潮问题；重量轻、便于安装；成本低、可广泛推广等优点。市场容量巨大，按照10kv配电线路30%覆盖率计算，南方电网地区市场容量约970万支。目前正在通过广州知识产权交易中心开展成果转化。可进一步拓展，采用S型或螺旋型排列方式等，增加腔室间隙串联级数，研发110kv～500kV的多腔室间隙避雷器，将对输电线路防雷产生巨大价值。可进一步提升，提高生产工艺缩小电极间距等措施，增加单位长度的腔室间隙的串联级数，可实现雷击工频电压全相位无工频续流。

项目属于电力工程接地材料腐蚀与防护技术领域；成果属于金属腐蚀与防护技术领域，研究对象是输变电设施接地材料土壤腐蚀防护技术体系。 接地是电网故障电流和雷电流泄放入地的最后通道，是电力系统确保人身和设备安全、维系系统可靠运行的基石。我国的输变电设施接地材料以碳钢为主，而该接地材料大多服役于具有强腐蚀性的土中，其腐蚀失效问题比较突出。输变电设施接地材料的腐蚀间题严重威胁接地网的安全运行。该项目在构建接地材料腐蚀状况预测用的数学模型、开发接地网用低成本高耐蚀材料、确定接地材料防腐技术选用的基本原则、制定接地材料腐蚀诊断与防护技术规范以及建立接地材料在土壤中腐蚀行为的在线监测、评估与防护技术取得系列原创性突破，建立了全面的标准体系，对于电力系统的安全、经济、高效运行具有重大意义。

接地极线路一端连接直流换流站中性母线、一端连接直流接地极，需在工作电压、操作过电压、大气过电压等情况下正常运行。其中工作电压等于工作电流在接地极及接地极线路导线上产生的电压降，该电压值在数千伏～数百伏之间；操作过电压主要由换流站产生，通过换流站中性母线传递到接地极线路上，该电压值在数百千伏；大气过电压由直击或感应雷电流在接地极线路导线上产生的电压降，该电压值变化幅度更大。以往直流接地极线路的绝缘子片数一般按最高工作电压要求，全线选择同一数量的绝缘子片数（如 3 片）。对±800kV 特高压换流站，接地极线路的绝缘子片数选择主要由操作过电压控制。国内外并未开展特高压换流站接地极线路操作冲击电压耐受水平和中性母线的操作冲击电压耐受水平不匹配的相关研究，从而导致 2012 年 12 月 15 日和 2014 年 7 月 13 日两起重大电力故障。因此，特高压换流站接地极线路绝缘配置研究成为了重要的研究课题。 由于直流接地极线路一端连接直流换流站中性母线、一端连接直流接地极，因此±800kV 特高压直流接地极线路的换流站端操作过电压高达数百千伏，而接地极端操作过电压仅数拾千伏，根据操作过电压沿特高压接地极线路分布一端高、一端低且差异极大的特性，为既安全可靠又经济合理地配置绝缘子片数，本发明按照与操作过电压分段对应的原则进行选择，提出了±800kV 特高压直流接地极线路的阶梯式绝缘子片数配置方法。根据科学技术部西南信息中心查新中心查 新报告所述“ 涉及 具备 本项目所述技术特点的“ ±V 800kV 特高压直流接地极线路的阶梯式绝缘子片数配置方法 ” ，所检索范围及时限内，国内未见相同文献报道 ，

根据8/20μs雷电流的特性，在分析Rogowski线圈测量原理的基础上，结合对其动态特性的仿真，得出长方形骨架截面比圆形骨架截面误差更小的结论。并设计了骨架截面宽长比为4的自积分Rogoswki线圈，较好的满足了自积分式Rogoswki线圈测量精度的要求，证明了Rogoswki线圈适合于对快速变化的大幅值雷电流的测量。最后分析了造成Rogoswki线圈测量误差的主要原因。

本文主要阐述了一种可模拟直击雷和感应雷的便携式冲击电阻测量方法的基本原理、可行性以及技术优势，并 在某220kV输电线路杆塔接地网开展了现场实测应用。实测表明，该方法操作简单、使用方便、实用性好，具有一定的工 程实用价值。

本项目属于电力工程材料领域，涉及电气测量与仪器。接地网是维系电力系统安全运行的基石，作为短路和雷电流泄放入地的必经通道，其泄流不畅可产生数万伏地电位升，危及设备及人身安全。接地网埋于地下，其不可视特性导致缺陷检测准确性低；现有检测技术完全依赖于接地网拓扑图，当图纸丢失，或与实际埋设不符，导致缺陷无法检测；传统接地网存在材料易腐蚀寿命短、接头焊接缺陷率高等问题，导致大量接地系统“带病”运行，严重威胁电网安全运行。本项目从接地网导体精确定位、拓扑快速复现、缺陷可视化诊断及长效性改造方面开展研究。 项目获发明专利 14 项、实用新型 8 项，软著 1 项，发表论文 21 篇（SCI/EI 7 篇），编制标准 3 项。项目研究成果已在河南、重庆、福建等五省市 178 座变电站中得到应用，发现并处理300 余处缺陷,显著提升了接地网缺陷管控水平。同时可推广应用于通信、建筑、石化等含地埋金属设施的行业，应用前景广阔。项目通过了中国电机工程学会组织的鉴定：项目总体居国际先进水平，其中在地网单支路导体精确定位、拓扑复现和基于电阻率成像的腐蚀诊断技术方面达到国际领先水平。

本文采用ATP-EMTP软件仿真计算了某220kV变电站雷击进线段引起的变电站设备过电压值与最大电流值。考虑反击与绕击两种情况，分别研究了雷击点、雷电流幅值和线路绝缘水平对雷电侵入波特性的影响。此外，对变电站防雷保护措施进行了探讨，其研究结果可给220kV变电站及其进线段防雷保护设计提供参考。