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1. 特高压直流输电线路防雷 A prevenção de raio das linhas de

transmissão UHVDC

王胜辉Wang

Shenghui

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1. 特高压直流输电线路防雷 1.A prevenção de raio das linhas de transmissão de UHVDC

1.1 概述 Sumário一、特高压直流线路雷击特点I.Caraterísticas de relâmpago das linhas de UHVDC （ 1 ）定电流调节器使故障电流的增大倍数小于交流线路； (1) Regulador de corrente constante faz o múltiplo de aumento

da corrente avariada menos do que linhas AC （ 2 ）雷击闪络故障时，直流线路两侧控制系统能快速降压； (2) Quando flashover de relâmpago avaria, o sistema de controle

dos dois lados de linhas DC pode baixar a tensão rapidamente （ 3 ）特高压直流输电线路绝缘较强，反击耐雷水平较高，反击闪络概率较低，两级线电压相差大，双极同时发生反击闪络的概率较低。 (3) O isolamento das linhas de transmissão de UHVDC é bastante

forte, o nível de ataque de relâmpago é elevado,a probabilidade de contra flashover é baixa,a diferença das tensões de linhas bipolares são grandes,a probabilidade que bipolo ocorre contra flashover ao mesmo tempo é baixa

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二、雷击闪络故障判别 Distinção de avaria de lightning flashover

反推法 Método Inverso例如： 500kV 线路Exemplo ： Linhas 500kV >60kA → 反击 contra-ataque

<60kA → 绕击 falha de blindagem

雷电定位系统，测量存在不可知的误差，需综合分析：Sistema de localização de relâmpagos, a medição existe erros desconhecidos, precisa de uma análise

现场地形 Topografia local 雷击痕迹 Traços de relâmpago 接地电阻值 Resistência de aterramento

1.1 概述

山坡地形，杆塔避雷线保护屏蔽能力减弱，绕击可能性大No terreno de colina,a capacidade de proteção de linhas pára-raios da torre,a possibilidade da falha de blindagem é mais alta

接地电阻远超过推荐值，降低杆塔的反击耐雷水平。 Resistência de aterramento excede muito ao valor recomendado, baixa o nível de contra-ataque do contra relâmpago da torre.

明显雷击痕迹，可判断为雷电绕击导线。 Os traços de relâmpago óbvios, podem ser jugados condutor de falha de blindagem de relâmpago

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1.1 概述 Sumário三、特高压直流线路雷电防护措施III.Medidas de proteção de relâmpago de linhas UHVDC防雷措施： Medidas da prevenção de relâmpag:

（ 1 ）减小避雷线保护角，以降低绕击闪络率。 Diminuir o ângulo de proteção das linhas para-raio para baixar a taxa de flashover de falha de blindagem （ 2 ）降低杆塔的冲击接地电阻，加强避雷线的接地效果，以降低雷击反击故障的可能性。 Diminuir a resistência de aterramento de impulao da torre,reforçando os efeitos de aterramento de linhas de para-raio, para que diminua a probabilidade da avaria de contra-ataque de relâmpago.

（ 3 ）对于大档距线路，在减小避雷线保护角的同时，还需考虑避雷线与极线间有足够的空气间隙距离。 Quanto às linhas com grande distância,ao diminuir o ângulo de proteção de linhas para-raio,ainda precisa de considerar nas distâncias suficientes de air gap entre linhas de para-raio e linhas polares.

（ 4 ）对已运行线路，可在杆塔顶部设置塔顶避雷针活安装避雷线侧针、减小杆塔处极线的绕击范围。 Quanto às linhas que já foram executadas, pode-se instalar para-raios ou lado de agulha da linha de relâmpago no topo da torre,diminuindo a área de falha de blindagem das linhas polares de torre.

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无间隙氧化锌避雷器MOA sem gap

复合外套Cobertura composta

雷电冲击保护水平 / 配合电流 : 1579kV / 10kA

Nível de proteção do impulso atmosférico/corrente de coordenação 1579kV/10kA

● 操作冲击保护水平 / 配合电流 : 1328kV / 1kA

Nível da proteção da comutação por impulso/ corrente de coordenação:1328kV / 1kA

±800kV 直流避雷器 Para-raios DC ±800kV

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1.2 特高压直流线路雷电性能计算 O cálculo de eficiência de relâmpago de linhas de UHVDC

1. 线路雷电绕击计算方法 1.Os métodos de cálculo de falha de

blindagem de relâmpago de linhas电气几何模型法 Lei EGM先导发展模型法 Lei de desenvolvimento de

líder 2. 线路雷电反击计算方法 2.Os métodos de cálculo de contra-

ataque de relÂmpago de linhas 3. 线路雷击闪络率的计算 3.Os cálculos da taxa de flashover de

relâmpago de linhas

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1.2.1 线路雷电绕击计算方法

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1.2.1 线路雷电绕击计算方法O método de cálculo da falha de blindagem de relâmpago de linhas

Geometria Elétrica (é utilizada na linha de transmissãoAC de 500kV e menos e de transmissão DC de ±500kV):Antes de cabeça de piloto que núvem atmosférica desenvolve ao chão atingir ao lugar da distañcia de punção crítica de objetos batidos,os pontos batidos não são determinados, o que vem primeiro na distância batida do objeto, ou seja descarga ao objeto. A distância de ataque relacionada com amplitude de corrente de relâmpago

Corrente de relâmpago,kAA distância de ataque que relâmpago para linha de para-raio,mA distância de ataque que relâmpago para terra,mAltura média de condutor,m

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电气几何法S— 避雷线 Linha de para-raioC— 导线 CondutorAA‘— 杆塔中心线 Linha central de torreθ— 一档线路避雷线对导线的保护角Linha de para-raio de linha de arquivo para ângulo de proteção do condutorAB— 保护弧 Arco de proteçãoBD— 暴露弧 Arco de exposiçãoDE— 大地捕雷面 Terra paga lado de relâmpago

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1.2.1 线路雷电绕击计算方法 Métodos de cálculo de falha de blindagem de relâmpago de linhas

先导发展模型法： Lei de desenvolvimento de piloto:雷电先导向下发展过程中，地面物体表面场强超过一定值时会在地面物体上产生迎面先导，当上下行先导之间的场强超过空气间隙的临界击穿场强时，即发生雷击。No processo que piloto de relâmpago desenvolve abaixo,quando a intensidade do campo superficial dos objetos de terra exceder ao determinado valor ,irá produzir piloto na face nos objetos de terra,quando a intensidade de campo entre as críticas linhas superiores e inferiores excede a intensidade de campo batida crítica do air gap, que ocorre os relâmpagos.优点：考虑物理过程因素，物理意义清晰Vantagens ： Considerar nos fatores de processo físico,com o claro significado físico

缺点：缺少实验和运行数据的验证，放电现象复杂，描述存在分歧等Desvantagens ： falta de experimentos e validação do dado operacional, a complexidade do fenômeno de descarga, há diferenças descritas, etc.

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1.2.2 线路雷电反击计算方法行波法：雷击塔顶时，在导线上产生感应过电压、雷击点电压和极线上工作电压三个电压分量。 雷击杆塔时，导线上感应过电压的电分量为

β—— 反放电速度与光速 c 的比值HT—— 杆塔高度， m

HC—— 导线的平均高度， m

dR—— 雷击杆塔时的迎面先导长度， mt—— 雷电传播时间， sα—— 雷电流陡度

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1.2.2Métodos de cálcula de contra relâmpago de linhas

Métodos de onda viajada ：Quando relâmpago bater no topo de torre,nos condutores

produzá três componentes elétricossobretensão induzida 、 sobretensão de relâmpago e tensão do trabalho na linha polar

Quando relâmpago bater na torre,o componente elétrico da sobretensão induzida no condutor é

β——a proporção da velocidade anti-descarga com velocidade de luz c

HT——altura de torre ， m

HC——altura média de condutor ， m

dR——comprimento de piloto na face quando relâmpago bate na torre ， m

t——tempo de propagação de relâmpago ， sα——gradiente de corrente de relâmpago

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1.2.3 线路雷击闪络率的计算直流输电通过调节换流阀触发角实现雷击保护的。输电线路遭受雷击后，换流阀从整流状态变为逆变状态，是闪络通道熄弧。雷击闪络率是评价直流线路雷电性能的重要指标。大地每平方千米每年的落雷次数 Ng 和年雷电日 Td 的关系： 线路每百千米每年因雷电绕击引起的闪络次数 Nsf ：线路每百千米每年因反击造成的闪络次数 Nbf ：

Ns ：线路每百千米每年落雷次数Pr ：线路绕击闪络概率P1 ：线路反击耐雷水平概率

g: 击杆率

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1.2.3Os cálculos da taxa de flashover de relâmpago de linhas

A transmissão DC através de alterar ângulo de disparo da válvula conversora para realizar a proteção de relâmpago.Depois de sofrer relâmpago na linha de transmissão,válvula conversora torna-se do estado retificador para estado inverso,é extinção de arco de canal de flashover

A taxa de flashover de relâmpago é o indicador importante para avaliar a capacidade de relâmpago de linhas DC

A relação entre o número de frequência de relâmpago da terra Ng

por quilômetro quadrado por ano e dia de relâmpago por ano Td ：

A frequência de flashover causada por falha de blindagem de relâmpago por cem quilómetros por ano das linhasNsf ：

A frequência de flashover causada por contra-ataque por cem quilómetros por ano das linhas Nbf ：

Ns ： a frequência de relâmpago por cem quilómetros por ano de linhas Pr ： a probabilidade de flashover de falha de blindagem de linhas

P1 ： a probabilidade de nível de relâmpago de contra-ataqueg:a taxa de pau de batimento

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1.3 雷电定位系统原理及应用 Teorema e Aplicação do Sistema da Localização de Relâmpago

雷电定位系统（ LLS ）：在较大的地域上安装若干雷电遥测站，将监测数据通过全球定位系统传送到中心站进行分析处理，确定雷击参数、雷击地点。Montadas várias estações de telemetria de relâmpago numa área

bastante vasta , os dados monitorados transmitirão através de GPS para uma estação central para analizar, determinando os parâmetros de relâmpago, localização de relâmpago.

LLS功能： Funções de LLS:1. 大地域实时监测雷电发生的时间、地点、次数、雷电流幅值、极性和持续时间参数 1.A grande área monitora em tempo real o tempo, local, número,

amplitude de corrente de relâmpago , polaridade e parâmetros de duração

2. 统计雷电参数，回执雷电分布图Calcular parâmetro de relâmpago,receber o mapa de disposição

de relãmpago

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1.3 雷电定位系统原理及应用3.结合供电线路的雷击跳闸情况，快速诊断雷击故障点，缩短抢修时间3.Combinar a situação de tripping de relâmpago das linhas

de fornecimento,diagnosticando rapidamente os pontes de avaria de relâmpago,diminuindo o tempo de reparação

4. 实时分析雷电活动规律，预测雷电运动轨迹4. Analisar em tempo real de padrões de atividade

relâmpagos para prever a trajetória de relãmpago

5.提供实时数据，为防雷保护和设计提供依据5. Para fornecer dados em tempo real, oferecem o

fundamento para a proteção contra raios e design

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1.3.1 雷电定位系统的主要原理 定向雷电定位技术通过分设在各地的探测站接收雷电电磁信号，根据三角定位原理计算雷击点。易受探测站周围环境影响，定位误差较大。 时差雷电定位技术借助 GPS 高精度同步时钟，测定电磁信号到达各探测站的时刻，计算雷击位置。定位精度高，误差小 综合雷电定位技术定向 + 时差→方位角 + 雷击时间减少误判

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1.3.1Teorema principal do sistema de localização de relâmpago

定向雷电定位技术 Tecnologia de localização de relâmpago direcional

Através de estações de deteção instaladas nos vários lugares receber o sinal eletromagnético de relâmpago,de acordo com o princípio de triangulação calcular o ponto de relâmpago.

É fácil ser influenciada por ambiente à volta da estação de deteção,os erros de localização são grandes.

时差雷电定位技术 Tecnologia de localização de relâmpago do tempo diferente

Com a sincronização do relógio de alta precisão GPS, medindo o tempo de chegada que o sinal eletromagnético para cada estação de detecção ,calculando a localização de relâmpago.

Alta precisão de localização, baixo erro 综合雷电定位技术 Tecnologia de localização de relâmpago

complexoOrientação+diferença da hora→azimute+tempo de relâmpagoReduzir jugamento falso.

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1.3.2 雷电定位系统的构成 A construção do sistema de localização de relâmpago

探测站 Tecnologia de localização de relâmpago direcional 电磁场天线、雷电波形识别及处理单元、高精度晶振、 GPS 时钟单元、通信、电源、保护单元。 Antena eletromagnético, o reconhecimento de forma de onda de

relâmpago e unidades de processamento, alta precisão de cristal oscilador, unidades de relógio GPS, comunicações, fonte de alimentação, unidade de proteção.

数据处理及系统控制中心（中心站） O processamento de dados e centro de controle do sistema (Estação Central)

接受和处理多路探测站接受的信号，定位计算。 Receber e tratar o sinal recebido por várias estações de

deteção,posicionar e calcular. 用户工作站 & 雷电信息系统 Estações de trabalho do usuário & o sistema de informação de relâmpago

辅助通信系统： O sistema de telecomunicaçõ auxiliar ： 光纤、微波、卫星、网络、移动 GPRS 等 Fibra óptica, microondas, satélite, internet e outros móveis GPRS,etc

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1.3.2 雷电定位系统的构成A estrutura do sistema de localização de relâmpago

探测站 Estação de deteção

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1.3.2 雷电定位系统的构成

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1.3.2 Estrutura do sistema de localização de relâmpago

servidor de telecomunicação

servidor de telecomunicação

servidor de cálculo de localização

estçaõ central do sistema de localização de relâmpago

servidor de banco de daodos

Disk array

servidor de banco de daodos

servidor de processamento analítico

interruptor interno

interruptor externo

firewall

internet

servidor de aplicação de internet externa

servidor de banco de dados de internet externa

dispositivo da segurança de internet

servidor da aplicação normal

servidor de aplicação superior

estação de trabalho

printer

servidor da aplicação secundária

rede informática interna da

empresa

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1.3.3 雷电定位系统的应用 美国 Estados Unidos

1991~1993年，对原来独立运行的 3 个系统实施了联网统一运行。 Entre 1991~1993 ， para os sistemas originais e

intependentes,aplica-se a operação unificada da rede. 1994年，建立全国统一的、布置合理的国家雷电监测网。 广泛应用于航天航空、减灾防灾、保险理赔和电力行业。 Em 1994 ， estabelecer a rede de monitorização de relâmpago

nacional Amplamente utilizado na indústria aeroespacial, prevenção de desa

stres, sinistros, e do setor de energia elétrica.

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1.3.3 雷电定位系统的应用 中国 China1993年，武汉高压研究所推出第一套产品化系统在安徽电网投运。Em 1993 ， Instituto de Pesquisa de Alta Tensão de Wuhan lançou o p

rimeiro conjunto de sistema de produtos em Power Grid de Anhui em operação.

1995年起建立华东区域 LLS及各省省域 LLS 。Em 1995,estabelecer a zona leste LLS e cada província de LLS2004~2007年华北、华东、华中电网大区联网 LLS 。Em 2004~2007,A grande ligação de Power Grid da China

norte,Oriental, Central LLS.

截至 2007年底，中国电网已有雷电探测站 350 个Até o fim de 2007 ， China Grid já tem 350 estações de deteção .

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我国已实现对电网雷击闪络检测率 >90% ，定位误差 <1km 的实用化指标，已成为继美国后第二个拥有在雷电定位技术领域自主知识产权的国家，雷电监测网规模和水平居世界领先地位。

O nosso país já se realiza >90% da taxa de deteção de flashover de

relâmpago para rede elétrica,indicadores práticos de erro de

posicionamento <1km,já se tornou o segundo país após os Estados

Unidos que tem direitos de propriedade intelectual no campo da

tecnologia de localização de relâmpago, a escala e o nível da rede de

monitoramento de relâmpago tem o lugar de líder mundial.

1.3.3 雷电定位系统的应用