三维激光扫描技术在输电线路差异化防雷治理中的应用

输电线路差异化防雷评估技术作为掌握输电线路防雷性能、明确防雷重点的有效方法,已得到各级运行管理部门的认可。地形地貌和杆塔结构作为线路绕击防雷性能的影响因素,是防雷评估时需获取的重要基础参数。为研究获取全档距地形地貌参数和杆塔结构参数的技术,以及将这些参数应用于防雷性能评估的方法,提出基于三维激光扫描数据建立线路走廊三维模型,根据此模型提取差异化防雷评估所需的全档距地形地貌参数和杆塔结构参数,进而进行全档距绕击防雷性能评估。经与山区典型220 kV线路比对,评估结果与实际雷击故障记录吻合良好,充分说明了三维激光扫描技术应用于输电线路差异化防雷治理的有效性。     

模块化三断口真空断路器分布电容计算和均压电容分析

为了研究三断口真空断路器的电压分布特性,建立了基于光控模块式真空断路器的三断口真空断路器三维有限元分析模型,计算得到了竖直型和U型布置方式下三断口真空断路器的分布电容参数。进行了模块化三断口真空断路器工频分压特性试验,测量了2种布置方式下的电压分布。引入电容等值模型以实现对计算结果准确性的验证。试验与计算结果对比表明,电压分布相对误差<4%,2种布置方式下,高压端断口的分压均超过60%,需配置合适的均压措施。并基于分布电容参数,分析了不同均压电容值下三断口真空断路器的静态分压特性。     

基于有限元法的多相同步发电机空载特性分析及额定励磁电流计算

针对多相同步发电机铁心的磁非线性和结构复杂性,采用非线性有限元法,建立了电机计算模型,对空载特性与额定励磁电流的计算进行了研究。以一台十二相同步发电机为例,在电磁场计算的基础上,对气隙磁场进行了谐波分析及空载特性计算,计算所得基波电势与实测结果吻合,表明此法可用于电机电磁场计算,能给电机设计提供理论依据。在此基础上通过内功率因数角等参数的迭代,计算得到了与额定工况相符的励磁电流,其方法有较高的实用性,可为一般同步发电机励磁电流计算提供参考。     

不同材料机翼下1000kV线路直升机带电作业侵入路径研究

输电线路直升机带电作业侵入路径的研究已经有所开展,但目前还没有考虑不同材料机翼对侵入路径的影响。为此,文中基于轻型复合材料以及金属材料两种不同材料所制机翼,根据1 000 kV三角形排布输电线路的实际参数,建立了直升机带电作业平台(helicopter live-line work platform,HLLWP)靠近输电线路边相导线的模型。通过控制直升机带电作业平台与导线的不同侵入距离以及不同侵入角度,利用有限元法进行静电场计算,得出了直升机及作业人员的表面电场强度。基于计算结果总结得出了不同材料机翼下直升机最优侵入路径,并通过对两种材料机翼下计算结果的分析对比,对不同材料机翼的选择提出了一定的参考意见,以期为直升机带电作业的安全开展提供一些有价值的建议。     

特高压交流输电线路复合绝缘子和均压环场强影响因素

1 000 kV特高压交流输电线路复合绝缘子和均压环表面电场分布数值仿真研究具有媒质种类多、几何结构复杂、计算量大等特点。为保证计算精度,需全面分析相关因素的影响,以合理简化计算模型,提高计算效率。通过建立特高压交流输电线路双联复合绝缘子的三维静电场有限元全模型和简化模型,研究了导线、杆塔、金具、联板等因素对复合绝缘子和均压环表面电场分布的影响,验证了模型简化的合理性。全模型和简化模型计算结果对比表明,将三相导线控制在一定长度,对杆塔合理简化、省略联板和金具的简化方法可行,用简化模型代替完整模型进行复合绝缘子电位分布、电场分布以及均压环表面电场分布的仿真研究,可有效降低计算规模,提高特高压交流输电线路绝缘子和均压环参数优化配置分析效率。     

同塔四回输电线路检修作业临时接地线挂接方式研究

同塔多回线路当其中一回线路停电检修,其他回路正常运行时,检修线路上会感应出较大的电压,在没有使用专用设备时会对检修人员的安全构成威胁。为了寻找更加安全且简单经济的检修方案,可以在检修线路上挂接临时接地线,使检修线路沿线感应电压降低到安全范围以内。结合广东木棉变电站至凯旋变电站同塔四回输电线路,计算了各个临时接地线挂接方案下的沿线感应电压,并分析了感应电压分布特点,得到了不同线路模型下使检修线路感应电压降低到安全范围内的临时接地线挂接方案,为检修作业提供了参考依据。     

直流离子流场的有限元迭代计算

针对高压直流输电线下方地面处电场强度及离子流密度的问题,采用有限元迭代方法求解了双极离子流场控制方程。将正负极电流连续性方程合并,减少了计算的复杂度。利用圆筒电极问题,将该文计算结果与解析解进行对比,验证了算法的有效性。将方法应用于200kV直流输电线路模型的计算,并与文献测量结果进行对比,计算结果与实测结果较符合,认为误差主要与测量环境有关。利用该文方法计算了实际±500kV直流输电线路离子流场问题,并分析了导线对地高度、极间距变化时地面电场强度和离子流密度的变化情况,结果显示,随导线高度升高和极间距减小,地面处最大电场强度和离子流密度随之减小。     

应用非重叠区域分解法的高压输电线周围电场计算

并行计算可降低时间复杂度,提高复杂计算问题的效率,有限元法存在高度的内在并行性,非常适合并行化方法的计算。因此介绍了适合并行计算的非重叠区域分解法、数据分配和数据通信的实现以及线性方程组的并行求解等。通过对二维问题进行有限元并行计算验证了该计算方法的正确性。建立了高压输电线路及其周围房屋的三维有限元模型,并对该模型划分了多个子区域通过机群来实行并行求解。结果表明,通过并行计算能精确地计算输电线路附近的房屋周围各点电场并提高计算效率;高压输电线路周围房屋对外界电场有屏蔽作用。     

特高压大跨越架空线路三维工频电场计算

1000kV特高压输电线路跨越江河时,线路的档距和弧垂均较大,为了解线路周围的电场确定线路最小对地高度,引入线性单元模拟电荷法,同时考虑铁塔的影响,根据悬链线方程建立了特高压大跨越线路的模型,采用三维电场的计算方法计算了线路周围的工频电场分布。三维电场方法与二维电场方法的计算和对比分析结果表明:对于特高压普通架空线路,采用二维电场方法与采用三维电场方法所得的计算结果基本相等,均可满足工程要求;对于特高压大跨越线路,采用三维电场方法计算可以更准确地反映大跨越线路的电场分布,提高工程的设计精度。