雷电

近日，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司牵头申报的国家能源雷电灾害监测预警与安全防护重点实验室入选国家能源局“十四五”第一批国家能源研发创新平台。本批共有6个平台以“挂帅出征”方式入选，国家能源雷电灾害监测预警与安全防护重点实验室是唯一一个由国家电网有限公司申报并获公示的创新平台。

介绍了输电线路雷电智能监测预警技术的发展背景和实践意义、雷电智能检测技术、雷电预警技术以及国网电力科学研究院针对输电线路雷电智能监测预警技术未来的研究方向。

“电博士·动态防雷”青年集体聚焦全球气候变化下的雷电防护问题，建立世界首个“动态防雷”技术体系，主导制定世界首个动态防雷国际标准，主导“雷震子计划”国际合作，用青春智慧和拼搏汗水，为全球防雷贡献中国方案。近日，该青年集体获评第二十七届“中国青年五四奖章集体”。

KDY-100/440/4P电涌保护器是依据GB18802.1防雷标准设计，适用TN-S三相五线电源系统，每个模块的最大放电电流可以达到100kA，应用于交流电源系统的一级防雷保护。通过防雷系统前、后级防雷器的配合，使雷电能逐级释放，达到保护终端用电设备的目的。

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。

随着配电自动化技术的迅速发展，配电自动化三遥控制等配网业务对通信通道可靠性要求也目益提高。目前配电自动化光纤工业交换机网络以手拉手环的形式实现在单个配电房交换机故障或失电情况下，通过生成树协议单点自愈，但在两个以上电房工业交换机故障或失电时无法自愈，会导致配电自动化业务中断。另外，由于规划建设的不完善或者部分电房长期难以复电，存在部分电房光纤通信网为链状网络，处在链状网络中的任意一个节点故障也会造成通信中断，影响业务正常运行。根据运行数据统计，光纤交换机掉电占配电光纤网络缺陷的大多数，以广州局2016年6月数据为例，当月自动化终端电源故障及电房低压电源故障造成通信网业务中断占所有配网通信 缺陷的54.7%。因此，实现光纤交换机自动光旁路意义重大。 由于于开关房、配电房、室外柱上开关等配电系统在户外建设，配网通信设备如工业交换机等同样部署在户外环境。因用电用户所处环境不同，通信设备需要考虑高温、严寒、风雨、雷电、沙尘、尾气等各种恶劣环境的影响因素，经常导致设备掉电，故障无法运行，一旦上游设备故障掉电，导致下游设备或两故障节点间设备形成孤岛，完全断绝与上层设备互联关系。由于配电通信系统中的通信设备大都部署在户外，一旦出现故障就需要运维人员到现场维护，维护效率板低。 针对上述问题，本成果研制了一种用于配电光纤通信网络的光旁路装置，该装置可与广州供电局现有光纤工业交换机网络良好兼容，通过自动识别网络节点的供电状态及光信号输出状态，节点故障时系统进行光路瞬时切换，绕过故障的网络节点，从而能避免网络节点发生全阻障碍，保持系统连通正常。通过该光旁路装置可实现环型网络、链状网络抗多点设备故障的功能，提升配网通信网络的安全可靠性。

北京电网政治保电级别高，雷击跳闸故障对北京电网主配网安全稳定运行影响大。目前，主网架空线路在雷电 在线监测应用方面已经非常成熟，而配网架空线路缺乏相应监测手段。为保证及时诊断线路跳闸原因，迅速查找故障点 并恢复供电，北京电网将新一代雷电监测系统应用于配网系统中。作为国网系统内率先建设的配网雷电定位系统，本文 介绍了北京电网雷电监测系统建设情况，并对使用效果进行评估。经过应用分析，该系统能够准确有效的对配电网雷击 故障进行定性分析，有利于精确分析线路故障原因，并指导运维人员制定针对性的防范措施。基于配电网雷电监测系统 绘制的地闪密度分布图，可有效指导各运维单位根据各区域雷电活动特点开展差异化防雷工作。

GIS（六氟化硫封闭式组合电器）应用范围广、维护工作量小、环境适应能力强。但是随着近年来地质灾害的增多，地震频发和装机容量不断增加，极寒、强震、高海拔地区市场的不扩大，对GIS提出了更高的使用要求。为了满足市场需求，保障国家建设坚强电网的安全运行，研发了满足以上条件的GIS产品。 本项目提出了气室热平衡的计算方法，开发了GIS产品外包伴热带的结构设计，实现了GIS设备运行中SF6气体在液化温度之上并留有一定裕度的目的，满足了用户极低环温-42.4℃下的使用要求。提出了套管耐震计算和解析方法，开发了套管的耐震结构设计，实现了套管耐震水平加速度达到0.546g的高参数，突破了国标0.5g的最高要求。提出了套管内外绝缘的分析计算方法，开发了高海拔用套管的结构设计，提高了套管的高海拔适应能力，实现了550kV GIS在海拔4500米下的工程应用。提出了绝缘件的国产化改进方法，研发了新的绝缘件。 项目设计的加热保温装置能使产品安全运行在-42.4℃极低温环境下；设计开发的套管耐震水平加速度达到了0.546g，突破了国标0.5g的最高要求；高海拔用套管达到可耐受雷电冲击2574kV、工频1137kV的绝缘水平，超过了UHV的耐受值，也是国际上550kV产品迄今为止最高的外绝缘水平；绝缘件通过雷电冲击值高于国标要求。 项目获得授权发明专利7项、实用新型专利3项，发表中文核心论文2篇。以上成果已成功应用于550kV GIS锡盟换流低温项目，潍坊、雅安高震区，藏中联网高海拔等严酷工作环境中。绝缘件的研制也为低成本工作带来了很大成效。本项目的研发成功填补了行业空白，拓展了GIS产品在各种严酷工作环境下的应用领域，对于引导我国电工装备制造产业升级，提高国际竞争力具有重要意义。