特高压交流输电线路电晕效应的预测方法,Ⅰ:可听噪声

电晕效应问题是特高压输电关键技术问题之一,是特高压输电线路导线选型的决定性因素。为此,利用特高压电晕笼开展了13种导线的可听噪声试验,获得了单位长不同导线的可听噪声产生功率,分析了导线表面场强、子导线线径、分裂间距和分裂数等因素对导线电晕可听噪声的影响规律。结果表明:导线电晕可听噪声与导线表面场强的负倒数呈线性关系;在相同的导线表面场强下,可听噪声产生功率与子导线线径和分裂数呈线性递增关系,而分裂间距对导线电晕可听噪声水平影响不大。通过多元回归分析方法对试验数据进行统计分析,回归方程和相关系数的显著性分析结果表明回归方程高度显著,且逼近效果好,回归方程各系数也是高度显著的,可对可听噪声产生功率进行有效的预测。最终初步提出了适合我国实际导线情况的导线电晕可听噪声预测公式,为我国特高压输电线路导线选型设计提供参考。     

特高压直流导线在单双极电晕笼中的可听噪声测量与分析

利用国家电网公司特高压直流试验基地直流电晕笼,对特高压直流导线在正极、负极、正负双极电晕笼中的可听噪声测量方法进行了研究。对单双极电晕笼内直流导线的表面电场进行了有限元仿真计算。计算结果表明,若施加相同等级的电压,单双极电晕笼中直流导线表面的平均最大标称电场相对差值在0.4%之内,采用单、双极电晕笼试验对导线表面场强的影响可以忽略不计。对单双极电晕笼中的特高压直流正极、负极、正负双极导线的可听噪声进行了全电压测量与分析。结果表明,对于我国现有的直流线路来说,利用正单极电晕笼代替正负双极电晕笼进行可听噪声试验是可行的。     

1000kV特高压交流输电线路双回耐张塔刚性跳线电晕抑制分析

特高压交流1 000 kV双回耐张塔结构复杂,为分析其刚性跳线表面电场分布,并抑制电晕放电,运用3维有限元分析软件ANSYS,考虑了杆塔、金具、绝缘子串等因素和相间影响,计算了特高压双回耐张塔采用铝管式结构时刚性跳线的表面电场分布,对比分析了跳线表面场强的不同影响因素;并选取特高压试验示范工程典型单回耐张塔JTP3,通过电场仿真计算结合实地电晕测量,确定了特高压双回耐张塔刚性跳线表面场强的控制值;最后研究了跳线表面场强随弧垂值、耐张塔转角度数以及跳线直径的变化规律。研究结果表明:相间影响对中相跳线表面场强影响相对较大,杆塔、大地以及回间影响对中相跳线表面场强的影响百分比5%,特高压双回耐张塔刚性跳线表面场强控制值可取为2 600 kV/m,刚性跳线应选用JL/G3A-900/40型导线并在实际安装中应使弧垂值控制在0.2 m。     

750kV变电站导线的选型方案计算分析

针对750kV变电站的750kV导线采用2×JLHN58K-1600选型方案时电晕效应裕度较小,通过对2×JLHN58K-1600、4×LGKK-600和4×LGJ-800/100共3种导线选型方案的载流量、热稳定性、无线电干扰值、可听噪声的A计权声级、经济性和安装复杂性进行比较分析,给出750 kV变电站导线选型方案的推荐意见。     

积灰对输电线路导线电晕特性影响的电晕笼试验分析

在同一气候条件下,同一档距的电晕特性主要由导线高度和导线表面状况决定,这两者受当地各种气候环境影响。西北地区干旱而且多灰,这可能对750kV线路电晕特性有较大的影响。为了解这一影响,利用国家电网交流特高压试验基地电晕笼,模拟好天气(干燥导线)和雨天(淋雨)情况,对750kV积灰和光洁导线(6×400mm)在不同试验电压(不同表面场强)下的无线电干扰和可听噪声进行了试验测量。结果表明:在750kV示范工程设计的导线表面场强范围内,对于干燥导线,积灰导线产生的无线电干扰和可听噪声值均大于光洁导线所产生的,并且无线电干扰受影响严重,0.5MHz时无线电干扰差值可达20dB;在淋雨情况下,光洁和积灰导线电晕产生的无线电干扰差别不明显,但噪声差别明显,淋雨情况下积灰导线电晕产生的可听噪声约大光洁导线5～8dB。在试验导线表面场强达到一定程度后,积灰对导线电晕特性的影响逐渐减小。     

交流特高压变电站1000kV导线的选择

1 000 kV配电装置导线是保证特高压交流输变电工程电气技术条件的重要组成部分，电晕产生的无线电干扰和可听噪声对环境的影响是特高压导线选型和分裂形式选择的最主要因素之一。文章结合我国1 000 kV交流特高压试验示范工程的实际情况，对1 000 kV变电站导线的选型和分裂形式进行优化，确定最优分裂间距及次档距，使导线在满足电气性能和机械性能的前提下，尽可能降低对环境的不良影响。     

±1100 kV特高压直流导线表面标称电场及其影响因素研究

我国±1100 kV特高压直流(UHVDC)输电工程已经进入设计和建设阶段.近年来,特高压输电导线表面的电晕放电所引起的电磁环境现象逐渐受到学者的重视.当高压导线表面场强超过临界值时,导线周围的空气分子将被电离,发生电晕放电,形成正负离子或空间电荷.由于导线表面电场强度与诸如无线电干扰(RI)、可听噪声(AN)、地面处的合成电场和离子流密度等电磁环境参数密切相关,因而有必要计算并控制特高压输电导线的表面电场强度.使用模拟电荷法(CSM)计算了±1100 kV特高压直流输电子导线表面的标称电场分布,将高压导线表面的面电荷等效为成对的线电荷,子导线表面的电场强度可以使用线电荷获得.此外,还研究了导线高度、极间距、分裂间距和子导线半径等因素对子导线表面标称电场强度的影响.计算结果表明,与导线高度、极间距、分裂间距相比,子导线直径是影响子导线表面场强最显著的几何参数.当其他因素不变时,子导线表面场强的变化与子导线直径的变化在同一数量级;子导线表面场强的变化比导线高度、极间距、分裂间距的变化小一个数量级.最后还对线路无线电干扰和可听噪声进行了计算.     

表面水滴对特高压直流输电线路电晕特性的影响

雨、雾天气情况下导线表面形成的水滴会导致导线周围电场分布发生严重畸变,从而改变导线的电晕特性。我国第1条特高压直流输电工程——云广线处于多雨地区,导线电晕特性需考虑水滴因素的影响。为研究导线表面水滴对特高压输电线路电晕特性的影响程度,划分了导线表面水滴的等级,建立了导线电晕特性测试系统,测量了不同水滴等级下,电晕笼中导线的起晕电压、可听噪声水平等特征量,获得了导线表面水滴对导线电晕特性的影响规律,并据此对我国特高压直流输电线路的工程设计提出了建议。研究结果表明:导线的起晕电压随导线表面水滴等级的提高迅速下降,最低可降到原来的一半左右;起晕后,导线发生剧烈的舞动,导线表面的水滴在电场的作用下会被"蒸发"或甩掉;水滴会使导线起晕时的可听噪声值降低;在相同的电压作用下,导线的可听噪声水平随导线表面水滴等级的增加而提高。     

特高压交流输电线路电磁环境研究

研究特高压交流输电电磁环境问题对我国特高压工程建设具有重要意义。采用逐次镜像法计算酒杯塔、紧凑型和同塔双回直线塔的1000 kV交流输电线路导线表面和线路下方距地面1 m水平线处的电场强度；计算了3种塔型下特高压交流输电线路的电晕损耗、无线电干扰、可听噪声、导线最低对地距离和走廊宽度；分析电晕损耗、无线电干扰和可听噪声随海拔变化的情况。结果表明通过选择合适的线路参数可满足特高压交流输电电磁环境指标要求，电晕损耗随海拔有近似指数增加的变化规律，无线电干扰随海拔有近似线性增加的变化规律。     

±1100kV特高压直流输电线路按电磁环境条件的导线设计

目前尚无对±1 100kV特高压直流(UHVDC)输电线路导线选型的系统研究成果。为此,从满足电磁环境要求的角度,对±1 100kV特高压直流输电线路的导线选型及分裂方式进行了研究。采用合成场强解析法、EPRI可听噪声计算法和CISPR无线电干扰计算法等国际公认的、经过实际工程验证且广泛使用的计算分析方法,研究了±1 100kV特高压直流输电线路的结构参数(分裂导线根数、子导线截面、导线分裂间距、极导线对地高度和极导线间距)对地面合成电场、电晕可听噪声和无线电干扰场强的影响,发现可听噪声是决定导线方式的主要因素。对满足电磁环境限值的不同导线方案进行了经济比较,根据电磁环境预测分析及经济比较结果可以得出,8分裂JL/G3A-1000/45型导线在满足电磁环境要求的同时年费用最小。因此提出±1 100kV特高压直流输电线路的导线采用8分裂JL/G3A-1000/45型导线的建议。     

导线表面最大场强对直流输电线路电磁环境的影响分析

介绍了高压直流输电线路导线表面最大场强和线路电磁环境参数的计算方法。针对±660 kV直流输电线路,分析了导线表面最大场强对地面合成电场、地面离子流密度、无线电干扰和可听噪声的影响,得出正极导线电压在620⁶80 kV之间变化时,随着导线表面最大场强的增大,地面合成电场和地面离子流密度分别增加1.2倍和2.8倍;导线表面最大场强对无线电干扰和可听噪声的影响相对较小,分别增加17%和0.3%。±660 kV直流输电线路在额定电压范围内运行时,电磁环境指标不会超出《高压直流架空送电线路技术导则》的规定。     

交流电晕笼电晕特性数值计算分析(Ⅰ)——3维离子流场与电场分布

电晕笼被广泛采用于特高压交流输电线路的电磁环境试验研究。基于模拟电荷法建立了特高压交流电晕笼3维电场计算模型,计算中考虑了有限长导线的端部效应和分裂子导线表面场强的不均匀性,以及笼内3维空间电荷对导线起晕、电荷发射和迁移等物理过程的影响,比2维模型更符合实际情况。按此模型计算了500 kV交流电压下特高压电晕笼试验导线表面附近的3维电场分布,得到了交流周期内子导线表面场强的沿线分布,结果表明端部效应主要影响5 m防护笼内导线表面场强。此外通过电场强度云图分析了空间电荷影响下测量笼截面上的场强分布规律,结果表明场强10 kV/cm的区域为子导线表面外侧半径0.1 m范围内,空间电荷则分布于分裂导线外半径1 m的环状区域内,对此区间内电场强度的影响范围在-5~7 kV/cm间。     

750kV屋外配电装置导体选型及可听噪声控制的探讨

750 kV配电装置导体选型是超高压交流输变电工程的重要组成部分,导体本身及电晕产生的可听噪声是选择超高压导体类型及分裂形式的重要因素之一。通过计算分裂导线以及管母的表面场强,并预测可听噪声,对750 kV配电装置的导体及分裂形式进行优化,使导体在满足电气和机械性能的前提下有效地降低可听噪声对环境的影响。     

±1100 kV特高压直流输电线路电磁环境研究

研究特高压直流输电电磁环境问题对我国特高压工程建设具有重要意义.根据±1 100 kV特高压直流输电线路电磁环境限值,按照给定的初始条件,采用模拟电荷法、有限元法、CISPR、EPRI经验公式等方法计算合成场强电场、地面离子流密度、磁场强度、无线电干扰和可听噪声等电磁环境参数.研究表明,可听噪声是导线选型的控制因素.根据不同的极间距和海拔高度情况,推荐相应的导线型式,并给出不同导线型式推荐的导线最小对地距离.     

基于电晕笼的特高压交流输电线路可听噪声预测方法

输电线路可听噪声是影响750kV及以上电压等级输电线路架设的重要因素之一,在线路设计之初应充分考虑。为此,介绍了利用电晕笼预测线路可听噪声的方法,通过武汉特高压交流试验基地的电晕笼开展了8分裂LGJ630导线可听噪声试验,得到了单位导线的可听噪声产生功率,同时,结合美国邦维尔水电局（BPA）计算公式和美国电力科学研究院（EPRI）计算公式,分别采用这3种方法预测了特高压交流试验基地的同塔双回试验线路可听噪声。通过将3种方法的预测结果与试验线段实测结果进行比对,发现通过电晕笼预测的结果比实测的L50噪声值小0.21dB,较接近实测结果,说明采用特高压电晕笼预测输电线路可听噪声是可行的。该文研究结果可为我国输电线路可听噪声预测提供指导。     

特高压交流输电工程导线截面及分裂形式研究

为了有效控制线路损耗和电磁环境指标,降低线路造价,选择合理的导线截面及分裂形式,通过分析1 000kV交流输电线路不同分裂形式和不同子导线直径的导线表面电位梯度、导线起晕电压、导线电晕损耗、无线电干扰和可听噪声,比较了各种导线方案的优劣,并研究了高海拔条件对导线起晕电压、导线电晕损耗、无线电干扰和可听噪声的影响,对比了各导线方案对不同海拔地区的适应性。最终结合工程提出了满足电气性能和机械特性要求,适合于我国特高压输电的导线截面及分裂形式,对保证输电系统经济运行和节约工程投资有着重要意义。     

高压直流输电异形分裂导线的优化布置

异型分裂导线的合理排布可减小导线表面场强,从而减小可听噪声、无线电干扰和电晕损耗等电晕效应。目前国内外的分裂导线布置方式一般为正多边形,分布在圆形上,各子导线表面的电场均衡性较差。提出了一种高压直流输电分裂导线的优化布置方法,研究了不同的分裂导线布置形式,得出了子导线对称地分布在椭圆形上,且椭圆形的长轴垂直于地面时,存在一个最优的排列方式使得最大的子导线表面场强最大值与最小的子导线表面场强最大值的比值最小,各子导线表面场强分布最均衡;并给出了分裂导线的导线表面场强最优时导线所在椭圆的最佳长短轴比例。研究结果为特高压直流输电线路的分裂导线更优电磁环境布置方式提供了参考。     

电晕笼内多分裂导线电晕损耗

当输电线路的导线表面场强超过空气的击穿场强时,输电线路上就产生电晕放电,导线附近区域的空气放电产生热、光、可听噪声和无线电干扰等,同时伴随着大量的电晕损耗,系统研究线路电晕损耗及其影响因素具有重要的工程应用及理论价值。建立电晕笼内多分裂导线的平面及三维仿真模型,分别对2种模型下的多分裂导线表面电场进行仿真分析,研究了特高压大电晕笼防护段尺寸对多分裂导线表面场强的影响,从而确定大电晕笼防护段最佳尺寸。根据三维模型仿真结果,试验测量电晕笼内多分裂导线在不同降雨率下的电晕损耗,可作为实际线路电晕损耗估算的参考。     

±1 100 kV特高压直流输电线路电磁环境研究

研究特高压直流输电电磁环境问题对我国特高压工程建设具有重要意义。根据±1 100 kV特高压直流输电线路电磁环境限值,按照给定的初始条件,采用模拟电荷法、有限元法、CISPR、EPRI经验公式等方法计算合成场强电场、地面离子流密度、磁场强度、无线电干扰和可听噪声等电磁环境参数。研究表明,可听噪声是导线选型的控制因素。根据不同的极间距和海拔高度情况,推荐相应的导线型式,并给出不同导线型式推荐的导线最小对地距离。     

不同子导线排列下电场精细化模拟研究

高压输电线路常采用多分裂导线提高单位输电线路的输电容量,由于子导线之间的互相影响,表面电场分布并不均匀.这种不均匀性增大了相导线的表面电场强度,导线表面场强达到电晕起始场强后,会产生电晕乃至放电,从而产生电晕损耗、电磁、无线电干扰、可听噪声以及加速老化等问题,威胁线路的正常运行.目前国内外通过有限元法对不同布局时的分裂...