污秽条件下±800kV直流输电线路电晕特性

±800 kV特高压直流输电线路起晕特性是影响其线路结构和建设费用的重要因素。起晕特性与导线表面状态相关,而直流电压下导线表面更容易积污,更严重影响输电线路的电晕特性。为了深入研究特高压直流输电线路污秽电晕问题,利用电晕笼研究了导线表面分别附有不同表面密度的模拟污秽和碳粉时的起晕特性并分析了污秽对±800 kV特高压直流输电线路电晕特性的影响。结果表明:当导线表面分别附有模拟污秽和碳粉时,在实际特高压直流输电线路表面场强附近,随污秽度的增加,电晕电流的增加趋势不同。起晕电压随污秽度的增加呈负指数下降,有饱和趋势,其中碳粉污秽对负极性电晕起始电压影响最大。根据实验结论和仿真研究,初步得出了±800 kV特高压直流输电线路导线电晕起始电压与表面污秽度之间的函数关系。     

空气温度对电晕笼中导线直流电晕特性的影响

为研究空气温度对导线直流电晕特性的影响,建立了导线直流电晕特性测试系统,定义了导线的起晕电压,在人工气候室内,测量了不同空气温度下电晕笼中导线的起晕电压、电晕电流、可听噪声水平等特征量,获得了空气温度对导线电晕特性的影响规律。试验结果表明:导线的起晕电压随空气温度的升高大致呈线性下降趋势;导线电晕电流在起晕后随空气温度的升高大致呈线性上升趋势;负极性导线电晕可听噪声水平随空气温度的升高而上升,且电压越高上升幅度越大;由于赫姆斯坦辉光过程的存在,正极性导线电晕可听噪声水平的空气温度修正系数在不同的电压时有不同的表现,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。     

附着水滴对高压输电导线电晕放电的影响

为了分析导线附着水滴后对起晕电压和表面电场强度的影响,借助自行设计的户内电晕笼,用人工滴水方式使导线附着水滴,然后用脉冲电流法判断导线的起晕电压,利用有限元法计算附着水滴的导线表面电场强度。实验得出:导线表面附着水滴后,起晕电压明显降低,水滴越大,起晕电压越低。计算结果表明:附着水滴越大,导线附着水滴处的最大电场强度也随之增大;计算的电场强度结果与依据皮克经验公式所得到的导线起晕电场强度相近。计算结果和实测结果具有一致性,说明附着水滴的体积大小是影响导线起晕电压的因素之一。     

在小电晕笼中分裂导线交流电晕的起始电压分析

电晕起始电压是研究导线电晕特性的重要参量,对于指导超、特高压输电线路的设计具有重要意义。为此,利用电晕笼进行电晕起始电压的研究,电晕笼尺寸为1.8 m×1.8 m,测量段部分长3 m,两侧防护段各有0.5 m长。实验时,将导线同轴放置在电晕笼的中心位置,利用电晕笼电晕损失测量系统测量不同电压下导线的电晕电流和电晕损失,根据电压-电晕损失曲线,利用切线法估算导线的电晕起始电压值,并研究在导线表面干净和污秽条件下不同导线的电晕起始电压值,获得了LGJ-300/40、LGJ-400/35和LGJ-630/45导线在干净和污秽条件下的起晕特性。研究结果表明,干净条件下,起晕电压随导线半径增加而下降,污秽条件下导线起晕电压变化规律类似。此外,随污秽尺寸增大,对导线表面场强的畸变作用增强,这也会降低导线起晕电压。     

雾霾对高压直流输电线路电晕离子流场的影响

为探究雾霾对高压直流(HVDC)输电线路电晕离子流场的影响规律,提出了雾霾对HVDC输电线路电晕离子流场影响的计算方法。考虑雾霾微粒的荷电特性和湿度对电晕起晕的作用,采用有限元方法计算了±800 k V线路在各种雾霾污染等级下的合成电场强度和离子流密度。计算结果表明:随着雾霾污染程度增加,地面合成电场强度和离子流密度相对于正常天气时的值有所增大,在较大污染程度下,其最大值的增长率随污染浓度增大呈近似线性关系;高湿度雾霾状况下的电晕离子流场随污染程度变化比低湿度雾霾和干霾下更加明显。分析认为:雾霾条件下湿度对电晕起始电场强度的影响及空间悬浮颗粒的荷电行为是地面合成电场和离子流密度变化的主要原因,离子迁移率的减小抑制了地面离子流密度的增大。研究思路对考虑雾霾因素时HVDC输电线路规划设计中电晕效应的分析具有参考价值。     

基于子模型法750kV变电站内导体三维工频电场分析及优化

随着输电电压等级的提高,变电站内导体周围电晕问题越来越严重。为研究变电站内导体周围起晕情况,文中建立了甘肃某750 kV变电站内导体一跨的整体三维模型,结合有限元仿真软件计算其整体电场分布。然后提取各部位的子模型(如跳线、线夹),对其电场进行更为精确地计算,并提出优化电场分布方案。结果表明:导线表面的电场强度随导线分裂数的增加而下降,采用四分裂导线取代二分裂导线可以降低跳线处表面最大场强,最大电场强度由2 512.54 V/mm六变二金具,外侧线夹表面的电场强度比T型六变二金具外侧线夹表面电场强度下降了1 174.79 V/mm,降幅达到35.36%,可以有效的降低金具发生电晕现象。     

特高压输电线分裂导线表面电场及起晕分析

输电导线起晕的重要判别条件是导线表面电场强度是否达到临界值。为研究分裂导线表面电晕分布情况,根据单相八分裂导线起晕电压试验值,先运用模拟电荷法计算了1 000 kV特高压八分裂子导线表面每个匹配点的电场强度值,然后与用经验公式计算出的临界场强对比,找出子导线表面的电晕分布区域,并计算出了该域内的起晕点个数、起晕角度、占导线表面比等数据以及子导线半径、导线高度对起晕分布的影响。分析计算表明:每根子导线在表面有限范围内起晕,且占整个导线表面积的30%～40%;对地高度越高子导线表面起晕范围越大,子导线半径对起晕范围也有一定影响。通过研究工作,期望对分析导线的电晕损耗等问题提供有力的帮助。     

大气离子迁移率对直流线路合成电场与离子流密度影响的研究

为了研究离子迁移率对直流线路合成电场与离子流密度分布的影响,计算了一定温度和湿度下,气压改变导致离子迁移率和导线起晕场强变化后,合成电场与离子流密度的分布变化.合成电场的控制方程为Poisson方程和电流连续性方程.使用的电极结构为一维圆柱电晕笼和二维±1100 kV双极输电线路结构.计算结果表明,在相同导线电压下,若离子迁移率增加约一半,同时起晕场强降低33％,电晕笼处的合成电场增强约80％,离子流密度增加约6倍.若离子迁移率平均增加16％,起晕场强降低16％,±1100 kV线路地面合成电场增强约一半,离子流密度增加约1.5倍.     

雨凇覆冰对输电线路光滑铝导线起晕电压的影响

为探求雨凇覆冰形态对输电线路导线电晕起始特性的影响规律,在低温低气压人工气候试验室内完成了光滑铝导线的雨凇覆冰及覆冰后的交流电晕试验,并结合紫外成像仪技术和电流-电压(I-U)曲线拟合方法对雨凇形貌和导线起晕电压进行了测量和分析。试验结果表明:光滑导线上雨凇覆冰导致其起晕电压严重降低,且随着覆冰时间延长,导线起晕电压还将持续下降,但下降的速度呈逐渐减慢的趋势;雨凇覆冰形态并不随覆冰水电导率的不同而发生改变,但随着覆冰水电导率的增加,导线起晕电压会逐渐降低。所得结论可供雨凇频发地区的输电线路设计与选型参考。     

特高压电晕笼直流分裂导线正极性电晕起始特性分析

为了研究特高压电晕笼分裂导线正极性电晕起始特性,应用模拟电荷法计算绞线的表面电场,采用一次镜像,最外层的每一股铝线用8个模拟电荷代替,依据极不均匀电场下电晕自持判据以及光电子二次发射过程,计算特高压电晕笼绞线的起始电压。应用特高压电晕笼进行了单根钢芯铝绞线(LGJ)900-75导线,6*LGJ900-75(分裂间距450),8*LGJ400-35(分裂间距400)导线干燥和降雨率分别为2.4mm/h,20mm/h,30mm/h条件下的电晕损失试验研究。通过切线法得到了三种形式导线干燥情况下的起晕电压,计算和试验起晕电压的对比分析说明计算模型可以应用于计算特高压电晕笼直流导线正极性的起晕电压,在此基础上进一步的分析计算表明:特高压电晕笼导线正极性电晕起始电压随着分裂数的增加而增加,随着分裂间距的增加而降低,随着子导线半径的增大而增大;淋雨条件下的表面粗糙度,随着降雨率的增加而降低,同时呈现出饱和的趋势。     

表面涂层导线正极性电晕起始电压的计算与实验研究

针对超/特高压直流输电线路导线人工划痕磨损及防覆冰需要,会在导线表面喷涂RTV涂料或防冰涂层等憎水性涂料,同时涂层导线的起晕电压会有较大的提高,涂层对降低导线电晕强度有明显的效果。为了分析电晕笼中导线表面涂层对正极性起晕电压的影响,首先采用模拟电荷法,建立了多层模拟电荷电晕笼涂层导线电场的计算模型,分析了电晕笼涂层导线的电场分布。然后,在经典正极性起晕电压判据的基础上,提出了基于光电离模型且考虑光子辐射波长的涂层导线正极性起晕电压起始判据。同时,在实验室搭建了电晕笼涂层导线起晕电压测量平台,对不同直径的干净导线及涂层导线正极性起晕电压进行测量,并将测量结果与计算值相比较,二者基本吻合。在此基础上进一步分析表明,涂层导线随着涂层厚度的增加,起晕电压显著提高;随着涂层介电常数的增加,起晕电压略微下降。     

湿度对悬浮液滴荷电特性及离子流场特性的影响

为了明确湿度对高压直流导线离子流场的影响,在人工气候室中使用同轴圆柱电极电晕放电实验平台对不同湿度条件下正极性高压直流导线的离子流场进行测量,分析湿度对正极性导线离子流场的影响规律,通过引入用于表征悬浮液滴荷电能力大小的参数,计算不同湿度条件下悬浮液滴的荷电特性和电场分量。计算结果表明：相对湿度小于60%和大于等于60%环境下离子流场中悬浮液滴荷电特性不同,相对湿度小于60%时,悬浮液滴荷电能力较弱且几乎不随湿度发生变化,空间电荷以离子为主,荷电液滴对离子流场影响较小,导线电晕放电特性和离子迁移率随湿度变化是影响离子流场的主要因素;相对湿度大于等于60%时,悬浮液滴荷电能力随湿度线性增大,悬浮液滴空间电荷密度迅速增加,荷电悬浮液滴成为影响离子流场的主要因素之一。     

雨凇覆冰对输电线路分裂导线起晕电压的影响

雨凇覆冰后的输电线路导线表面电场会发生畸变从而降低起晕电压值,但目前国内外尚未深入分析雨凇覆冰对导线电晕特性的影响规律,且缩比导线模型所得结论与工程实际存在较大差异。为探求雨凇覆冰导线的电晕特性,在人工气候实验室内完成了3种分裂导线雨凇覆冰后的交流电晕试验,结合紫外成像与拟合法对导线雨凇覆冰后的电晕特性进行了测量,建立了有限元模型并分析了导线表面电场强度以弥补雨凇电晕研究的空缺。结果表明:雨凇覆冰会降低裸导线起晕电压值约50%;导线表面的起晕电压会在最初的15 min内下降较快,之后会随着雨凇覆冰程度的增加而继续下降,但其速度逐渐饱和;相同雨凇覆冰时间内分裂子导线越多则起晕电压值越高;覆冰水电导率的大小并不会直接改变或影响雨凇覆冰表面形态,但起晕电压值却会随着覆冰水电导率的增加而持续降低。所得结论可供雨凇覆冰地区架空输电线路的设计和选型参考。     

采用空间电荷分析的导线交流起晕电压测量

导线电晕现象是导线表面电场强度高于周围介质电气强度所产生的电气现象,与导线的空间结构、电压、大气环境等因素有关。导线起晕电压的准确测量可以优化导线及其电场结构,提高其电气强度,减小电晕损耗及干扰。基于分析电晕产生空间电荷的过程及其对电场的畸变作用,提出导线附近空间电荷的检测方法。通过导线与感应电极间杂散电容与取样电容分压的方式,分析交流电压下电晕空间电荷影响感应电压波形的规律。采用特征量提取法分析计算导线起晕电压。搭建导线交流电晕放电模拟实验平台,验证了特征量提取测量起晕电压方法的有效性。     

不同海拔下750kV输电线路导线起始电晕特性研究

为了深入研究海拔0³ 000 m范围海拔对交流输电线路导线起始电晕特性的影响,基于可移动式电晕笼,在武汉、西宁、海北进行了交流6×LGJ-400/50导线的电晕特性试验,用紫外成像仪记录导线电晕放电后产生的光子数。利用"切线法"求取导线的电晕起始电压。通过武汉、西宁和海北3个海拔点导线在晴朗天气下的电晕起始电压测量结果,发现导线起晕电压随海拔升高而显著下降。海拔每升高1 000 m,导线起晕电压降低8.12%。且它们不适合用GB/T 2317.2—2000或GB/T 775.2—2003中校正金具和绝缘子公式进行海拔校正,得到了适合于6×LGJ-400/50导线的指数和线性海拔校正公式,误差<5%,可为工程建设提供参考。     

电晕笼中直流导线起晕电压的测量方法

电晕起始电压是反映导线电晕特性的重要参数。针对现有的电晕起始电压测量方法不能区分导线局部起晕电压和全面起晕电压的不足,在实验室使用的小电晕笼中测量了不同类型和表面状态的直流导线的起晕电压。通过分析导线电晕发展过程,提出使用电流系数曲线测量直流导线起晕电压的方法。与已有的测量方法进行对比的结果表明,结合使用电晕脉冲法和电流系数法测量电晕笼中直流导线的局部起晕电压和全面起晕电压是可取的。     

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。     

不同海拔下电晕笼分裂导线起晕电压的计算分析

为了研究海拔高度对电晕笼分裂导线起始电晕电压特性的影响,建立电晕笼钢芯铝绞线起始电晕电压的计算模型,并开展相应试验研究。采用模拟电荷法计算钢芯铝绞线的空间电场强度。依据极不均匀电场下自持放电判据,建立不同海拔高度电晕笼分裂导线电晕起始电压的计算模型。在超/特高压人工环境气候试验室内,以500 m海拔高度为间隔,系统开展19~4-000-m海拔高度范围内六分裂导线起始电晕电压的试验研究。试验获得超高压电晕笼不同海拔高度下6-LGJ—400/50、6-LGJ—500/45分裂导线的起晕电压。计算获得不同海拔高度、分裂间距、导线分裂数及绞线表面粗糙系数下的导线起晕电压曲线族,以及不同绞线半径及最外层铝绞线股数的表面粗糙系数计算结果。分析结果表明:计算模型能够较好地计算电晕笼内绞线的起晕电压;在350~500-mm分裂间距范围内,分裂导线起晕电压随着分裂间距的增大而降低,随着导线分裂数的增加而升高;绞线表面粗糙系数与绞线最外层铝线半径与绞线半径之比相关。     

1000kV交流输电线路导线的电晕特性

电晕损耗是超高压及特高压线路损耗的重要组成部分,为深入研究不同导线方案的电晕特性,优化1000kV交流输电线路导线分裂形式及其子导线直径,分析了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,研究了高海拔条件对导线起晕电压、导线电晕损耗的影响,对比了各导线方案对不同海拔地区的适应性,最终提出了平原和高海拔地区电晕损耗特性较优的导线配置方案,其有助于保证输电系统经济运行和节约工程投资。     

覆冰对交流导线电晕起始特性影响规律的研究

中国输电线路走廊不可避免会穿越覆冰区。国内外对于导线电晕开展了长期研究,相对覆冰对交流导线电晕起始特性的影响研究还较少。笔者基于小电晕笼搭建了一套模拟覆冰条件下的导线电晕特性试验平台,采用光滑钢管模拟单根导线进行覆冰试验。通过改变覆冰水电导率和冰凌长度研究不同程度覆冰对导线起晕特性的影响。研究结果表明:在一定范围内,覆冰水电导率对覆冰导线起晕电压影响不大;冰凌使导线表面电场畸变严重,随着冰凌长度的逐渐增加,导线电晕电流也随之显著增大,对应的导线起晕电压和等效粗糙系数明显降低;当冰凌长度约超过18 mm时,起晕电压和等效粗糙系数变化很小,趋于饱和。