高压输电线下有建筑物时工频电场的数学模型

本文利用模拟电荷法计算了高压输电线路下有建筑物时线路附近工频电场的分布，介绍了模拟电荷法的原理和具体的计算方法，并介绍了预测软件的设计思路     

直流线路邻近建筑物时合成电场的计算方法

基于Deutsch假设的计算方法已被广泛应用于直流线路附近不存在建筑物时合成电场的计算。然而由于建筑物的存在会畸变直流线路产生的合成电场,因此有必要研究基于Deutsch假设的计算方法是否仍然适用。在Deutsch假设的基础上,提出了一种直流线路附近存在建筑物时合成电场的计算方法。采用优化模拟电荷法计算直流线路附近存在建筑物时的标称电场,基于Deutsch假设计算建筑物周围的合成电场,针对直流模拟试验线段,对其附近放置房屋模型时的地面及房屋模型顶部的合成电场进行计算和测试。结果表明,采用所提方法获得的地面及房屋模型顶部的合成电场及其分布规律与测量结果基本吻合,表明基于Deutsch假设的计算方法仍然适用。所提计算方法可以用于直流线路附近存在各种建筑物时合成电场的计算。     

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。     

用模拟电荷法求解高压输电线附近电磁场

高压输电线路工作时,导线上的电荷将在空间产生电场,电场能在人和物体上感应出电压,它对周围环境的影响表现在由静电感应产生的电击。文章首先介绍了模拟电荷法的基本原理及其适用场合,然后研究了利用模拟电荷法分析高压线附近放有物体时的电场,以及物体感应的电压,分析了物体通过人体放电的过程,计算了流过人体的感应电流,估计了高压线对人体的电击影响。     

三相母线筒中环氧支撑附近的电场计算

本文采用模拟电荷法对三芯GIC柱式绝缘支撑附近的电场进行计算。在计算中,将实际问题化为含已知场的电场计算问题,提出了解决三维场数值计算问题的一种方法。     

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。     

复杂地势下超高压输电线路的工频电场

为精确研究超高压输电线路穿越较复杂地区时的工频电场,基于模拟电荷法引入最优化方法,建立了相应的二维电场计算模型和计算公式。通过设置自动寻求最佳模拟电荷仿真电场分布的结果表明,此法合理可用。     

超高压输电线路铁塔附近地面工频电场仿真分析

根据铁塔实际结构和导线抛物线方程,建立了铁塔附近三维电场计算模型.基于模拟电荷法分析了500 kV输电线路铁塔周围地面上的工频电场分布,分析了铁塔对其附近电场环境的影响,并讨论了影响电场计算结果的因素.研究结果表明:铁塔对其附近地面电场有一定屏蔽作用,电场强度在铁塔下方显著降低且在金属构架处产生畸变;铁塔的影响范围和铁塔高度及塔基尺寸有关;铁塔构架等效半径、线单元剖分段数以及铁塔不同简化模型都会影响计算结果.     

并联电容器组对高压SF6断路器内部电场分布的影响

采用模拟电荷法对高压ＳＦ６断路器断口附近复杂三维场域进行了电场计算,得到了不同截面等电位线的分布情况及电场分布图。计算结果表明,在整个场域中,屏蔽罩和并联电容器组起到了很好的均匀电场的作用;场强较大值出现在静触头小罩形体顶角处。     

同杆并架多回输电线路工频电场研究

介绍了采用模拟电荷法建立同塔多回输电线路附近工频电场的数学模型,并利用MATLAB编程仿真,计算了实际工程中同塔并架多回输电线路附近工频电场的分布,结合国内外工频电场安全标准,研究了高压线附近居民安全健康问题,重点分析了检修人员在杆塔上停电线路作业的安全性。     

110kV三相共箱式GIS内隔离开关部位电场及击穿特性的分析与研究

应用模拟电荷法对三相共箱式１１０ ｋ Ｖ 的 Ｇ Ｉ Ｓ内直角型隔离开关断口附近的三维电场进行了计算,绘出了各电极表面三维电场场强分布图,同时对结构的绝缘耐受强度进行了估算,对结构进行了绝缘校核及必要的优化计算,为工程实际提供了优化设计尺寸。     

模拟电荷法场强计算中的电荷优化配置

本文把D.F.P.最优化方法用于模拟电荷法,建立相应的目标函数,求模拟电荷的尺寸、相互位置及电量的最优解;借助于座标变换矩阵,可将轴对称场中的模拟电荷电场计算公式直接用于三维电场的计算。文章以计算户外7兆伏冲击发生器为例,获得了令人满意的计算结果。     

高压交流输电线路电场建模与实时监测系统研究

设计了一种基于狭小空间电场监测系统，该系统可以实时监测输电线路附近的电场信息。通过将模拟电荷法计算应用于二维电场以及三维电场中，计算目标位置电场分布。建立输电线路邻近有无金属结构建筑物三维简化模型，优化设置模拟电荷数量，进行高压输电线路周围电场的数值计算分析，并在MATLAB软件中建立数值计算模型，仿真分析得到输电线路有无建筑物的电场分布情况，验证简化模型的可行性。针对电场监测系统的采集系统做出整体方案的软硬件设计，完成电场标准环境参数的搭建与校准，通过在1 000 kV高压交流试验基地进行现场测试，验证了采集系统装置的可行性。     

高压输电线下有建筑物时工频电场计算中模拟电荷设置方法的改进

用模拟电荷法计算高压交流输电线路附近有建筑物时的工频电场,需要在建筑物表面及其附近地面设置若干个模拟电荷和匹配点.由于正六边形是无重叠、无空隙覆盖平面区域的最优形状,因此采用蜂窝状网格划分建筑物表面,进而设置模拟电荷.仿真结果表明,与传统的正方形格状划分相比,在精度相同的前提下,该划分方式可以有效减少模拟电荷的数量,提高计算速度.针对传统的模拟电荷均匀设置的方式,提出在场强变化大或感兴趣的区域将划分网格缩小,反之增大的方案,仿真结果证明了该方案可以进一步改善计算精度和减少模拟电荷的数量.     

110kV三相共箱式GIS内隔离开关部位电场及击穿特性的分析与 …

应用模拟电荷法对三相共箱式１１０ｋＶ的ＧＩＳ内直角型隔离开关断口附近的三维电场进行了计算，绘出了各电极表面三维电场分布图，同时对结构的绝缘耐受强度进行了估算，对结构进行了绝缘校核及必要的优化计算，为工程实际提供了优化设计尺寸。     

用优化模拟电荷法计算500KV变压器引线的三维电场

本文研究了将优化模拟电荷法应用于复杂电场计算中的困难,并提出了解决办法。文中采用了微商法来计算目标函数的梯度矢量,并导出相应公式,以克服用差商计算时的误差,从而使设计变量数及模拟电荷数大为提高。本文成功地计算了由329个模拟电荷所模拟的,含有710个设计变量的复杂三维电场。此外,还发展了一种新的变密度线段电荷,使场中电极表面上的电荷分布更为合理。 应用上述方法,计算了500kV电力变压器直接式引线的电场,并比较了不同形状的均压球电场,供设计应用。     

用模拟电荷法计算高压变压器端部电场

本文用模拟电荷法,对高压变压器端部静电环的绝缘层表面,最大电场强度附近局部区域的电位和场强进行了计算.计算中采用了用模拟电荷仅满足最大场强附近的局部边界条件的做法.而在处理两种介质分界面的衡接条件方面,由于只对变压器油一侧电场感兴趣,所以,本文提出了一种折算方法,可将两种介质简化为一种介质.采取上述两项措施后,既减少了模拟电荷的数目,又保证了计算精度的要求.     

特高压交流变电站设备附近工频电场计算

为了系统研究特高压交流变电站电磁环境建模方法和预测计算,针对特高压交流变电站设备附近电场的复杂性,提出了基于边界元原理的线模型和面模型相结合的3维工频电场计算方法,建立了基于边界元法的导线仿真模型,并推导了线模型的计算公式。将线模型引入边界元法与面模型结合共同模拟结构复杂的电气设备,通过计算设备的表面电荷和导线的等效电荷得出设备周围的空间电场分布;分析计算了国内晋东南1000 kV特高压交流变电站高压并联电抗器附近离地1.5 m平面上的工频电场分布。计算结果表明,线模型大大提高了计算的效率。通过与现场测量数据的比较,证实了该算法的有效性。     

采用优化模拟电荷法的三维电场计算

主要研究了采用遗传算法(GA)与模拟电荷法(CSM)相结合进行电器三维电场的数值计算,在对传统CSM方法深入研究及分析的基础上,采用GA作为优化方法对模拟电荷量及其几何位置进行优化求解,达到以较少的模拟电荷进行较高精度三维电场的数值求解,并运用此原理对球-板电极、球棒-板电极结构及冲击发生器的三维电场进行实例计算,证实其可行性及实用性。     

多介质工频电场分析的快速多极子边界元法

针对变电站关键设备工频电场计算存在计算效率低的问题,结合快速多极子法和边界元模拟电荷法提出一种快速计算多介质工频电场分布的方法.根据边界元模拟电荷法基本原理建立变电站关键设备工频电场计算模型.利用快速多极子法可以加速矩阵与向量乘积效率的特点,得到提高多介质工频电场分布的快速算法.并应用该方法具体计算500kV变电站中开关场内刀闸周围的电场分布.结果表明:快速多极子边界元模拟电荷法的计算结果与积分工程软件的仿真结果的最大相对误差为8.1%.在满足工程误差允许前提下,该方法相对于传统边界元模拟电荷法运算速度快、内存消耗少、计算精确度高,适合于求解大尺度多未知量、多自由度的工频电场计算问题.