特高压输电线路交叉跨越区域工频电场分布计算

由于公众对电磁环境问题的关注已成为电网发展的主要制约因素之一。因此本文重点对存在交叉跨越的特高压输电线路下方工频电场的影响因素进行分析研究。随着特高压输电工程的建设,交流超特高压输电线路不可避免地出现交叉跨越,交叉跨越区域内工频电场用二维的方法已无法满足计算要求。本文提出了采用ansoft有限元软件的三维电场模块来计算交叉跨越区域的工频电场,并分析其影响因素。计算结果表明,不同相位差对交叉跨越区域工频电场会造成一定的影响,而不同相序、对地高度则会产生明显的影响。在不增加建设成本的前提下,采取逆序排列能够明显地降低线下电场大小。     

双回特高压交流输电线路电场沿高度的非单调变化特性分析

采用模拟电荷法,计算了三维特高压交流双回输电线路模型在6种相序布置下的空间电场强度分布。通过分析空间电场强度的分布特性发现,对于同塔双回输电线路,采用不同相序布置时,在线路档距中央垂直于地面的对称轴线上某一点的电场强度值基本不变;并且,采用不同相序布置时,沿高度方向空间电场变化的单调特性不同,即电场强度随高度增加或减小。由此提出了对于需要降低空间不同位置电场强度的问题,应选择不同相序布置的思想;并根据不同相序空间电场强度的分布特性,给出了选择最优相序的方法。文中计算结果对于线路交叉跨越等需要降低空间电场强度的问题具有参考意义。     

特高压直流输电线路档距内电场三维仿真模拟

传统的二维模型不能正确反映特高压直流输电线路档距内考虑弧垂和跨越建筑物等因素时的电场分布.因此,本文采用镜像法计算标称场强.结合悬链线方程,给出特高压直流输电线路电场三维仿真计算解析法的详细步骤,并采用该算法研究了考虑弧垂以及存在建筑物时输电线路档距内的三维电场分布.无建筑物时,线路正负极导线下方场强最大值出现在弧垂最大处,随着远离弧垂最大点,场强沿着纵向和横向逐渐衰减.存在建筑物时,建筑物房项尖角处的场强将发生畸变.因而,在评价跨越建筑物的特高压直流输电线路对环境的影响时,必须考虑建筑物对场强的畸变影响.     

超高压输电线下建筑物临近区域三维电场仿真

计算超高压输电线路在建筑物附近所产生工频电场时,由于建筑物相对输电线路所处位置复杂多变,二维计算模型已经不能够准确的描述其电场分布情况。笔者综合考虑档距、弧垂等因素,基于模拟电荷法建立能够准确描述建筑物相对输电线路所处位置的三维计算模型,采用线电荷单元模型计算输电线附近存在建筑物时的三维电场,且与增大建筑物棱边曲率半径后的电场分布对比得出:建筑物上方的电场强度大于附近其余区域,与无建筑物时相比电场发生明显畸变;增大建筑物棱边曲率半径对建筑物附近电磁环境有较好改善作用。     

两回高压直流输电线路交叉跨越时地面合成电场计算

高压直流输电线路交叉跨越是我国特高压技术发展中可能出现的新问题。为了建设满足电磁环境要求的直流输电工程,应当研究相应的合成电场预测方法。由于两回直流线路相互影响,交叉跨越区域内合成电场呈复杂的三维分布。本文提出一种两回直流线路交叉跨越时地面合成电场的计算方法,该方法基于三维通量线法,采用模拟电荷法计算标称电场,利用Deutsch假设计算合成电场。通过在实验室内搭建直流导线交叉跨越试验平台,对计算方法进行验证。基于该方法,对±800k V线路跨越±500k V线路时地面合成电场的分布进行研究。与一回±500k V线路单独存在相比,±800k V线路以90°跨越±500k V线路时,地面合成电场峰值基本不变,但分布规律更为复杂。     

云广1000kV特高压输电线路周围工频电磁环境研究

高压输电线运行时产生的电磁辐射已成为公众日益关心的热点问题，本文基于模拟电荷法与安培环路定律，对特高压输电线路的工频电磁环境进行研究。建立了1000kV特高压交流架空输电线路的数学模型，利用Matlab编写了1000kV特高压交流输电线路周围工频电场与磁感应强度的数值仿真程序，对其进行了输电线路周围工频电场与磁感应强度的数值仿真计算，并根据数值仿真结果对1000kV特高压架空输电线路的设计与架设提出一些建议。     

±800kV特高压直流线路采用不均匀分裂降低电晕损耗

为了提高特高压直流输电线路的输送容量、优化线路周围的电磁环境、压缩输电线路走廊宽度,一般采用分裂导线。笔者考虑分裂导线表面电场分布不均的条件下,采用模拟电荷法较准确计算特高压直流分裂传输线的电晕损耗,地面合成电场和离子流密度。定量地分析不同子导线电晕损耗的差异,提出一种不均匀分裂结构线路。算例分析对比表明,采用不均匀分裂结构线路,地面合成电场和离子流密度略有增加,但其总的电晕损耗有较明显的下降,在不增加线路建设成本的情况下能产生很大的经济效益。     

模拟电荷法计算特高压架空线路3维工频电场

为研究杆塔及导线弧垂对架空线路周围工频电场分布的影响,并检验2维计算模型的合理性与适用性,首先基于模拟电荷法建立考虑杆塔及导线弧垂的3维架空线路工频电场计算模型(它以线电荷单元为模拟电荷布置在各导线和杆塔铁棒轴线上,解析计算线电荷单元的电位系数,并叠加得到总体电位系数矩阵,从而可解得各节点的线电荷),然后据此计算了特高压线路相导线表面及地面上1m高平面内的3维工频电场。结果表明,地面上1m处平面内场强分布受弧垂影响很大,3维模型比2维模型更全面、准确地反映了这种不均匀分布状况;各相导线表面场强最大值在杆塔附近均有微弱变化,但并不显著;地面上1m处场强在杆塔附近增大,但在远离杆塔的区域基本不受杆塔影响。     

考虑弧垂的交流特高压输电线三维电磁场

针对1 000 kV特高压交流输电线路的三维电磁计算问题,用有限元分析方法,建立1 000 kV特高压交流线路的计算模型,分别按简化的直导线模型和具有弧垂的实际线路模型,进行线路的三维电磁计算。在相同的对地高度下,直导线和弧垂线下方的横向面电场分布趋势一致;在相同的对地高度下,直导线纵向电场相同,而弧垂线的纵向电场强度在最大弧垂处的数值最大,同时沿着纵向逐渐减弱,计算值与实测值接近。磁场的计算结果与电场有相似的规律。此种的弧垂线路三维电磁场建模方法,能准确地计算出输电线路的真实电磁强度数值。考虑线路弧垂的三维模型计算方法对于特高压输电线路电磁的研究有一定借鉴意义。     

基于模拟电荷法对500 kV输电线路跨越民房时导线高度的计算

500 kV输电线路跨越民房时,民房处电场畸变成为制约输电线路对地高度的重要因素。文章采用模拟电荷法计算了不同排列方式的500 kV输电线路跨越不同高度民房时的电场,给出了满足4 kV/m控制限值的导线对地最低高度。结果表明,不同塔型下导线对地最低高度的变化与楼层高度的变化基本一致。上述结果为线路设计和了解输电线路跨越民房时的电场分布提供了参考数据。     

基于3D模拟电荷法的变电站工频电场计算

高压变电站内工频电场的计算与评测日益重要。为此,采用3D模拟电荷法（charge simulation method,CSM）对某变电站户外区域离地1．5m高度处工频电场进行了计算和分析。模拟电荷采用置于导体轴线上的线电荷模拟,电荷密度在线单元上呈线性分布。采用ANSYS前、后处理模块实现实体建模和计算云图的3D渲染;通过对一条1000kV特高压输电线路走廊内工频电场的计算,验证了3DCSM方法的正确性。对一个实际的110kV变电站的工频电场进行建模仿真,电场强度的数值分布规律同理论分析基本符合;在工作走廊上计算值同实测结果变化趋势一致,在电气设备不太密集的区域,计算值与实测值之间误差〈10％。该方法可以用来求解大模型开域场问题。     

超特高压同塔4回输电线路工频电场强度的计算

通过对输电线路适当等效建模,应用模拟电荷法在输电线内部设置模拟线电荷,计算了超特高压同塔4回线路的导线表面电场强度和距地面1.5m处的工频电场强度,并与目前的特高压双回鼓型塔、单回猫头塔、单回酒杯塔和单回紧凑塔进行比较。结果表明,同塔4回线路的导线表面电场强度不高于其他塔型,同时地面工频电场强度要明显小于其他塔型。其理论依据为同塔的500kV导线屏蔽了1 000kV导线在地面方向的大部分电场。     

特高压紧凑型输电线路工频电场强度计算

为研究特高压交流输电线路的工频电场强度,通过建立二维静电场有限元模型,计算了LGJ-400/65、LGJ-500/45、LGJ-630/45 3种型号导线,子导线根数分别为6、8、10、12的导线表面场强、相导线平均场强最大值、线路下方距地面1 m处最大场强和线路走廊宽度,分析了导线截面、子导线根数、线路最低对地高度和走廊宽度的选取。结果表明特高压交流线路选取大截面导线、紧凑型倒三角布置方式在导线表面场强、杆塔高度和线路走廊方面可满足要求。     

交流特高压线路下电场强度的改善

提高杆塔高度即提高导线对地高度是控制交流特高压输电线路地面电场的主要方式之一,但特高压线路跨越距离长,大范围提高杆塔高度工程成本很高,而在某些环境敏感区域,降低杆塔高度使地面电场强度增大,有可能超过国家相应标准,故研究降低线路地面场强的措施,如架设接地屏蔽线的方法等是交流特高压工程中急需考虑的技术问题。为此针对屏蔽线的不同架设方式试验研究了线路地面电场,通过分析比较各种屏蔽线架设方案下的场强水平,提出最优的屏蔽线架设方案。     

多档连续整体装配式架线方法

特高压直流试验基地工程是为关键性技术、环境影响、绝缘特性、无线电干扰等方面提供试验研究的第1 个特高压直流试验基地。试验基地线路段门型直线塔采用悬垂耐张串的方式, 根据设计特点和现场施工场地情况, 因工期紧张, 对张力架线、分档装配式架线、多档连续整体装配式架线方式进行比较, 决定选用多档连续整体装配式架线方案, 保证了工期, 导线保护措施收到了良好效果。     

分裂导线表面场强的一种较准确计算方法

对于特高压输电线路的设计而言,分裂导线表面电场强度的计算是一个主要问题。基于模拟电荷法,提出了一种计算分裂导线表面电场强度的较准确方法。它采用自适应方法确定模拟电荷的位置,并给出了求取各相导线最大场强的计算公式,可直接计算任意导线表面和空间任意点的最大场强。该方法所用的模拟电荷数较少,计算简单,计算准确度较高。实例计算结果验证了该方法的正确性和准确性。     

特高压输电线工频磁场三维优化模型

电磁环境是建设特高压输电工程中需要深入研究的关键问题之一,提出在特高压输电线磁场计算中考虑线路的分布参数,根据分裂导线参数、相间导线距离、电压等级等确定线路的波阻抗,进而求得线上电流,然后推导出具有弧垂的架空悬链导线下工频磁场三维优化模型。算例分析表明：传统二维模型所计算出的磁场强度偏大;三维优化模型能够反映线路结构参数对磁场强度的影响,具有更高的准确性;相比于正三角常规型线路排列,倒三角紧凑型线路下方磁场强度明显减小。由该模型所得结果可为特高压分裂导线选择、相线排列方式设置、杆塔高度设计提供参考。     

特高压GIL接入对断路器瞬态恢复电压的影响

特高压气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的接入对断路器瞬态恢复电压(TRV)幅值和瞬态恢复电压上升率(RRRV)均会产生影响,可能危及断路器开断能力。文中基于同塔双回特高压交流架空线-双回GIL混合输电线路,利用EMTP-ATP仿真研究变电站内断路器端部发生三相短路故障时,GIL长度、接入位置与GIL引接站测量设备对断路器TRV幅值和RRRV的影响。仿真结果表明,GIL的接入对断路器TRV幅值和RRRV有较大影响;GIL长度增加对TRV幅值产生较大影响,但对RRRV影响较小;为了限制RRRV,应将GIL安装在架空线中段,且应安装金属氧化物避雷器 (MOV)限制TRV幅值;GIL引接站测量设备对断路器TRV幅值和RRRV影响均较小。文中研究成果可为含GIL的特高压线路中断路器的TRV计算及参数设计提供参考。     

电力巡检无人机电磁场测距及校准技术研究

近年来,无人机巡检已成为架空输电线路日常运行维护的主要手段之一。目前巡检无人机与输电线之间的距离主要靠肉眼判断,因此存在较大的安全隐患。文中提出利用电场有效值或同时利用电场有效值和无人机高度的方法确定无人机飞行安全距离范围。研究了电场测量的屏蔽与数据校准方法,利用梯度下降算法求解电场畸变系数和修正无人机飞行误差。基于有限元算法及Maxwell软件建立了1 000 kV特高压架空输电线路的仿真模型并进行数值验证。通过实际线路测试验证了该方法的正确性。该方法可为输电线无人机巡检距离控制、航向规划、高度调节和电场测量提供重要参考。