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。     

特高压直流输电线下合成电场分布的影响因素

为在设计特高压直流输电线路时考虑地面合成电场和离子流密度分布两个相互关联的电磁环境指标,采用上流有限元法对双极直流线路下合成场强和离子流密度分布进行数值计算。在验证其有效性之后,以云广±800kV特高压直流输电线路为算例,分析了一些线路参数对合成场强和离子流密度分布的影响规律。结果表明,提高导线高度能明显减小地面电场,极间距的小范围变化对地面电场影响不大,控制地面的电场效应须注意导线表面的状况,正负极性也会引起地面电场效应的不同变化。最后根据我国电力行业标准中对合成场强和离子流密度分布的限值给出了线路的走廊宽度建议。     

基于有限元与有限体积法的直流输电线路合成电场计算方法

高压直流输电线路发生电晕放电时,周围空间会充满带电离子,从而使空间电场显著增强.为了准确计算地面合成电场,基于有限元和有限体积法提出一种计算直流输电线路合成电场的混合方法.为了验证该文算法的有效性,在实验室搭建了单极性、双极性导线以及分裂导线的实验模型,并进行了大量合成电场测试.同时,与已有算法的计算结果进行了对比.实验验证和算法间对比均表明,该方法具有较好的精度.采用所提出的方法对±800kV直流输电线路的地面合成电场进行了预测.     

直流输电线路合成电场控制指标问题分析

合成电场是高压直流输电线路的特有现象,也是直流输电线路重要的环境控制指标之一。在直流输电线路建设中,需要将其控制在合理范围内,以满足环境保护要求。为此,结合我国目前直流输电工程合成电场的环境影响评价需求以及相关标准,借鉴国际相关的研究成果,针对我国在处理交、直流线路平行架设或共用走廊时地面电场控制方法进行分析,并通过研究直流合成电场的特性,最终可以得到:静电场对人体健康不存在实质性的影响;交直流输电线路平行架设或共用走廊时,合成电场与工频电场不能加权考核。我国直流输电线路产生的直流合成电场的暂行控制指标是可行和有效的;目前针对直流输电线路并行或共用走廊时产生的工频电场和直流合成电场应分别测量评价。     

±1100kV特高压直流输电线路邻近树木时合成电场建模计算与特性研究EI北大核心CSCD

高压直流输电线路下方存在树木的情况十分常见。线路邻近树木时,树木端部可能发生电晕或烧灼现象。为了预防火灾、保护树木,有必要通过仿真计算的方法研究树木周围的直流合成电场,为确定线路与树木的净空距离提供参考依据。对树木的有限元建模方法进行研究,提出典型的树木模型,基于三维上流有限元法计算了直流线路产生的合成电场。在±1100 kV真型试验线路下进行地面合成电场测量实验,对比了计算与测量结果。通过计算,讨论了树木位置、尺寸、数量等因素对树木周围合成电场的影响规律。     

同走廊双回直流线路地面合成电场计算

我国部分地区输电走廊非常紧张,为了提高单位走廊的电能输送能力,可以采用更有效率的输电线路方式,同走廊双回直流线路是一种备选方案,然而双回直流线路同走廊架设在世界上尚无工程应用先例。文中给出了一种同走廊双回直流线路地面合成电场的计算方法,考虑了影响此种线路地面合成电场的多种重要因素,并使用该方法分析了同走廊双回直流线路地面合成电场的分布特点。结果表明:不同的极导线布置方案不会显著影响地面最大合成电场的大小,但会影响其分布位置;同走廊双回直流线路地面最大合成电场的绝对值与单回直流线路的差别不大;同走廊双回直流线路能在一定程度上提高单位走廊的电能输送能力。     

±1100kV特高压直流输电线路邻近树木时合成电场建模计算与特性研究

高压直流输电线路下方存在树木的情况十分常见。线路邻近树木时,树木端部可能发生电晕或烧灼现象。为了预防火灾、保护树木,有必要通过仿真计算的方法研究树木周围的直流合成电场,为确定线路与树木的净空距离提供参考依据。对树木的有限元建模方法进行研究,提出典型的树木模型,基于三维上流有限元法计算了直流线路产生的合成电场。在±1100 kV真型试验线路下进行地面合成电场测量实验,对比了计算与测量结果。通过计算,讨论了树木位置、尺寸、数量等因素对树木周围合成电场的影响规律。     

800kV直流线路负极悬空时的地面合成电场计算和分析

高压直流线路在实际工程中已得到广泛应用,国内外学者对该种线路的地面合成电场计算问题进行了大量研究,提出了多种数值计算方法,但对直流线路负极悬空时地面合成电场计算方法问题的讨论却很少。给出了直流线路负极悬空时导线周围标称电场及悬空导线电位的一种计算方法,对比分析了800 kV直流线路处于不同运行状态时的地面标称电场分布和导线表面电场,得到了悬空导线的电位与携带电荷量的线性关系。将上述方法与有限元方法相结合计算了负极悬空800 kV直流线路的地面合成电场,得到了悬空极导线合成电场电位的变化对该种线路地面合成电场最大值的影响规律。最后,计算结果显示负极悬空±800kV直流线路地面合成电场的最大值要小于负极接地情况下的最大值,它们的相对差别不到4%。     

高压直流输电线下空间电荷与电场的关系研究

为了分析高压直流输电线下空间电荷与电场两个电磁环境指标之间的联系,采用Sarma法对单极直流线路下的空间电荷密度和标称场强分布进行数值计算。利用空间电荷密度测量设备,在高压直流输电线路下方进行实际测试,分析一些线路参数对空间电荷密度与标称场强分布规律的影响。结果表明:高压直流输电线路周围的空间电荷密度和标称电场具有相似的变化规律,提高导线高度能明显减小空间电荷密度和电场强度,导线极间距和分裂数的小范围变化对空间电荷密度与地面电场影响不大,大气质量是影响空间电荷密度和电场强度大小的重要因素。     

特高压直流输电线路离子流场计算方法及改进

介绍了基于迎风差分算法的高压直流线路下离子流场的计算方法。文中改进了导线表面电荷密度初始值的计算方法和更新迭代方法,使计算中可以考虑分裂导线的情况。提出在直流离子流场计算过程中使用连续边界条件可以提高计算精度并显著提高计算效率。通过直流输电线路下地面合成电场、离子流密度计算结果和实测结果的比较,对本文算法进行了验证。最后使用本方法对典型±800kV特高压直流线路下离子流场进行了仿真计算。     

极导线垂直排列直流线路地面合成电场的一种计算方法

极导线垂直排列直流线路在我国已用于实际工程，有必要研究有效方法计算该类线路的合成电场，以满足工程设计和环境保护需求。根据极导线垂直排列直流线路几何结构的特点，在Deutsch假设的基础上，提出了一种计算极导线垂直排列直流线路地面合成电场的方法。该方法还适用于极导线水平排列直流线路。通过试验和计算结果对比，对该方法进行了验证。使用该法对极导线垂直和水平排列±500kV直流线路的地面合成电场进行了计算分析。结果表明：在极导线高度和极间距分别相同的情况下，极导线垂直排列直流线路下的最大地面合成电场比极导线水平排列直流线路的略大，但极导线垂直排列直流线路的地面合成电场横向衰减较快；极导线垂直排列直流线路的走廊宽度约为极导线水平排列线路的50%。     

计及地电位升高的HVDC输电线路离子流场的计算

超高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电线路离子流场的计算对于输电线路的设计具有重要意义。然而考虑地电位升高的地面离子流场的计算却很少,为此,在Deutsch假设的基础上,为了研究计及地电位升高时HVDC输电线路产生的离子流场,将地电位升高作为第1类边界条件,应用模拟电荷法,建立了考虑地电位升高影响的HVDC输电线路下方离子流场计算模型。计算结果表明,在不计及地电位下,与可查询的文献相比,计算结果与其基本一致。计及地电位下,地面离子流密度与电场的值分别有所增大,同时分析了不同地电位升高值、导线高度及极间距下,地电位的变化对超高压输电线路地面合成电场以及离子流场的影响。     

HVDC输电线路合成场强解析计算方法研究

为研究和确定高压直流输电线路的电磁环境影响及电晕损耗,分析了高压直流线路周围的合成场强,根据Deutseh假设,认为空间电荷不影响场强的方向,只影响其大小,从而把合成场强的二维计算变为以电位为变量的函数一维计算。利用欧拉法求解描述电力线的微分方程,并对微分方程边界条件做了修改,使得电力线更为完整。给出了解析方法的地面合成场强计算的详细步骤,研究了次导线半径、次导线分裂间距,正、负极导线间距和导线高度对地面合成场强大小及分布的影响。通过与实验模型的测试结果对比,验证了算法在工程上的有效性和实用性。     

A Calculation Method for the Electric Field Under Double-Circuit HVDC Transmission Lines

A calculation method for the electric field over the ground surface under double-circuit HVDC transmission lines is proposed to satisfy the engineering design requirement. A comparison of the calculation results with the experimental measurement results finds that the maximal values and lateral distributions of the electric field over the ground surface under this type of line are obviously affected by different pole arrangement schemes and unequal corona onset electric fields of the positive and negative poles, and the maximal values and lateral distributions of the electric field over the ground surface under this type of line with diversified pole arrangement schemes can be predicted by using this method.     

基于上流有限元法对高压直流输电线路下合成电场的研究

高压直流输电线路产生的地面合成电场和离子流密度是设计和建设输电线路时应考虑的2个主要电磁环境指标。为预测高压直流输电线路的电磁环境问题,基于上流有限元法开发了相应的分析预测软件。同轴圆柱结构的解析解和实验线路的测量数据验证了该方法的有效性。最后,分析了双极线路情况下线路高度、极间距和表面状况以及单极情况下风速对地面合成场强和离子流密度的影响,这些结果对设计高压直流输电线路具有一定的指导意义。     

高压直流双回输电线路合成电场与离子流的计算

高压直流双回输电线路在我国尚无设计与运行经验。为此,文章对双回直流线路电晕效应产生的离子流与综合电场强度进行了计算,分析了导线不同的布置方式以及线路间距、对地高度、导线分裂数、导线半径等结构参数对地表离子流和场强的影响。结果表明,两回线路上下排布方式的地表合成场强与离子流密度较小;在相同导线尺寸与同等架设高度下,合理排布的双回线路的地表场强与离子流远小于单回线路,且双回线间距越小地表场强与离子流越小;同塔双回线路的电磁环境要优于单回线路。     

多回HVDC输电线路地面离子流场的计算

HVDC输电线路离子流场的计算对于输电线路的设计和电磁分析具有重要意义,为此,笔者在Deutsch假设的基础上对地面离子流场进行解析求解。根据输电线路电力线分布特点,建立了适用于多回输电线路的离子流场算法并探讨了输电线路极性排列方式对于离子流场的影响。该算法可考虑正、负极性导线的起晕差异,实例计算表明:该方法的计算结果与实测值有较高的吻合度,并对各种线路结构具有良好的适应性;双回线路极性排列方式对于合成电场最大值影响不大,而离子流密度则受到较大影响;在不考虑输电线其他结构参数的情况下,双回输电线路以--/++的极性排列方式最优;地线的存在对于双回线路地面离子流场并无明显影响。     

±800kV云广UHVDC输电线路合成场强计算

为研究和确定高压直流输电线路的特有电磁环境参数(也是主要的环境影响指标之一)合成场强,利用有限元法计算了±800 kV云广特高压直流线路为5分裂和6分裂共5种极导线,极导线间距为22 m,对地最低距离为16、18、20和22 m时导线下方地面处的合成场强。提出了±800 kV云广特高压直流线路下地面合成场强按30kV/m控制,当采用5×LGJ-630/45及以上截面极导线时,导线最小对地高度应≮18m的结论。     

同塔双回高压直流线路地面合成电场的计算方法

我国计划在实际工程中采用同塔双回高压直流线路,由于该类线路在世界上无工程应用先例,需要研究其地面合成电场的有效计算方法,以满足工程设计和环境保护需求。考虑极导线对地距离不同和极导线布置方案对每一极导线起晕电压的影响及正负极导线起晕场强的差别等因素,提出一种计算同塔双回高压直流线路地面合成电场的方法。利用同塔双回直流模拟试验线段,对极导线按不同方案布置时的地面合成电场进行测试,并采用该文方法对地面合成电场进行计算。结果表明,采用该文方法计算极导线按不同方案布置时同塔双回直流线路的地面合成电场,其分布规律与实测结果基本吻合;地面最大合成电场计算值与实测结果基本一致。