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—— 第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼 ——

  由国家电网公司特高压交流建设部副主任、中国电力科学研究院研究生部博士生导师陈维江带领的研究团队,经过12年潜心研究,联合国家电网公司等6家单位、清华大学等3所高校共同合作,在国家自然科学基金重点项目、国家电网科技项目等的支持下,坚持产学研用协同攻关,在雷击放电理论、防护关键技术和工程应用方面取得了重大突破,创新形成了集一套理论模型、两大监测系统、成套防护装置和系列标准为一体的电网雷击防护技术体系。研究获得的系列成果已在全国推广应用,获得显著的经济和社会效益。

  雷电是造成电网故障的首要原因,我国电网每年遭受雷击35万余次,雷击故障占比高达47.6%,频繁的雷击会造成电气设备损毁,甚至引发重大安全事故,严重威胁电网安全运行。长期以来,国内外不断探索和研究,在电网雷击防护方面取得了一定的成效,但仍存在雷电基础参数匮乏、雷击风险评估方法不完善、雷击短路工频电弧防治技术缺失和雷击故障处置效率低下四方面问题。

  为解决上述问题,陈维江同志带领的研究团队取得了四方面突出创新:1.提出了雷电地闪信号全波形探测方法,大幅提升了低幅值雷电探测效率,构建了广域雷电地闪监测系统,首次绘制出全国电网地闪密度分布图,成为电网防雷设计的基础;2.提出了自然雷电和长空气间隙放电光、电、声多物理量的实验观测方法,首次实验发现了流注起始空间电场的跃升现象,揭示了空间电荷对雷电上行先导起始屏蔽作用的定量关系,建立了考虑空间电荷、复杂地形影响的输电线路雷电先导发展三维模型,解决了美国电气几何模型无法准确计算山区、高杆塔线路雷击故障概率的突出问题;3.首次建立了雷击短路电弧运动过程计算模型,系统获得了电弧的运动特性,奠定了电弧防护设计的理论基础,研发出可靠疏导、堵塞电弧的系列防护装置,并提出了基于雷电分布、地形地貌、线路结构等特征,差异化实施疏、堵技术的防护方法,有效避免了设备损毁事故,已成为电网防雷的标准技术模式;4.提出了实时监测线路、辨识雷击故障类型、确定故障位置的方法,在国际上首次研制出输电线路瞬态电流行波监测终端和分布式雷击监测系统,解决了人工巡查故障耗时费力的突出问题。

  该研究获国际防雷会议组织高度肯定,团队成员主导编制国际大电网委员会C4.23工作组雷电先导模型技术导则,大幅提升了我国在雷电防护领域的国际影响力,促进我国雷电科学与防护领域技术进步,对国防和民用重要基础设施的雷电灾害防治具有重大应用价值。

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