基于模拟电荷法的变电站工频电场仿真分析

随着供电需求的增大,超高压变电站越来越接近公众活动区域,变电站站内的电场分布情况也显得越来越重要。本文提出改进的模拟电荷法,推导了带电体周围的工频电场计算公式。通过对500k V变电站进行模型建立及简化,编程计算出站内离地1.5m处的工频电场强度;采用CDEGS软件对重庆某500k V变电站进行仿真计算,将仿真结果和实测值与本文算法的计算结果进行对比,验证了本文算法的正确性与有效性。最后选取该变电站内三条路径,计算分析该处工频电场强度的分布情况,为深入研究变电站的工频电场分布提供参考。     

500kV超高压输电线下山坡周围工频电场分析

在输电线下电场的计算中,普遍将输电线下地面视为平地,而忽略了不规则地面对输电线下电场计算的影响。为此建立了山坡周围工频电场的计算模型,基于模拟电荷法分析了平地及山坡表面的电场分布,并分析了影响山坡周围电场分布的因素。研究表明,山坡对输电线下电场分布有明显影响,电场在靠近山坡坡脚处逐渐减小,在随着山坡高度的增加而逐渐上升,在坡顶处电场发生畸变。山坡的角度、高度、输电线与山坡的相对位置及输电线的剖分密度对其周围电场计算都会产生影响,角度越大,高度越高,在山坡顶部电场的畸变越明显。输电线与山坡之间的夹角越大,在坡脚处电场减弱的趋势越明显。     

超高压输电线下复杂场景的工频电场分析

为更准确地研究超高压输电线路下方存在复杂场景时的工频电场分布,该文采用模拟电荷法作为输电线下工频电场强度计算的主要计算方法。通过将模拟点电荷与线电荷结合,推导出适用于输电线下不同场景工频电场强度计算的公式。当输电线下存在建筑物、树木时,建立相应的简化模型。对离地1.5 m和建筑物顶部的平面内的电场强度进行仿真,发现建筑物墙体对其内部的工频电场起到屏蔽作用,在建筑物顶部电场强度会产生较大的畸变;输电线下存在树木时,树木会对工频电场起一定的屏蔽作用,树冠的大小会影响树木的屏蔽效果;在建筑物周围布置树木,发现树木对建筑物周围的畸变电场有明显削弱作用。计算结果可为输电线下方存在建筑物和树木时的工频电场强度分析提供依据。     

特高压直流输电线路离子流场的有限元-积分法计算

针对特高压直流输电线的地面电场和离子流密度的计算问题,采用有限元-积分方法,对双极离子流场的控制方程进行求解,同时还对空间电荷密度初值进行了改进。通过计算,发现该方法能较快地获得稳定的数值解。通过采用该方法对±400kV的直流线路进行了比对计算,验证了该算法的有效性。将该方法应用于实际的±800kV直流输电线路,对地面合成电场和离子流密度进行了计算,分析了导线对地高度、极间距、正负极起晕情况不同以及避雷线对地面合成电场和离子流密度的影响。结果显示随导线高度升高和极间距减小,地面的最大电场强度和离子流密度随之减小。在正、负极起晕不同时,负极导线下面的合成电场和离子流密度的最大值比正极大。计算中,考虑避雷线会增大地面的合成场强和离子流密度,但是不明显。     

表面电荷法在复杂地势下超高压输电线路的工频电场计算

为了更准确地研究超高压输电线路穿越较复杂地区时的工频电场,利用表面电荷法的思想,给出了该方法的实施步骤并进行了验证。综合考虑了输电线路的弧垂,建立了复杂地势三角坡和凸面的三维模型,并仿真分析了其周围工频电场的分布。研究结果表明:1三角坡和凸面对输电线路下的工频电场影响较明显;2随着三角坡坡角的增大场强值畸变越大,且使临近三角坡坡脚处场强值减少越大;3不同的输电线排列方式下,复杂地势周围的工频电场畸变不同,倒三角排列下其值畸变大于其他排列。该仿真结果可为复杂地势下输电线路的架设提供参考依据。     

室内配电房混凝土地板的振动功率流场分析

室内变压器常安置于混凝土地板,运行时会引起地板振动并向外传播。以地板与四周边界固结并考虑地基的弹性,建立混凝土地板的振动分析模型,基于Hamilton方程及振型叠加法对地板的振动位移方程进行详细推导与求解。在此基础上,利用功率流方法对地板振动传播特性进行研究分析,得到变压器典型激振频率下地板的振动功率流传递特性与衰减情况;最后利用有限元法对地板进行谐响应分析,得到混凝土地板的振动功率流场分布图,并对不同激振频率下的振动功率流场进行比较与分析。     

碳纳米管增强天然橡胶基磁流变弹性体的制备及性能研究

磁流变弹性体(MRE)是一种具有优异磁控特性的粘弹性材料,在智能减振、传感器、电磁吸波等领域具有重要的应用价值。为了提高天然橡胶基MRE的力学强度和磁致特性,通过掺杂碳纳米管对其进行补强。并对制备的MRE样品进行了静、动态力学特性测试,研究了不同含量碳纳米管对天然橡胶基MRE的力学强度、磁控特性和阻尼特性的影响。测试结果显示,少量的碳纳米管能够提升MRE的磁致特性,同时提高其拉伸强度。该研究制备的高性能MRE不仅能很好地应用于智能减振器件中,还可以为高性能MRE的研制方法提供借鉴。     

超高压输电线工频电场计算的矩量法和表面电荷混合法

结合矩量法和表面电荷法各自的优点,提出一种用矩量法—表面电荷法相结合的混合算法来计算复杂场景下超高压输电线工频电场的分布,通过综合考虑输电线路的弧垂、分裂导线等因素,建立了复杂场景下超高压输电线的三维模型,并进行了相应的计算。结果表明:该混合法具有提高计算速度,减少占用内存和避免模拟点电荷设置等优点。对于所述的树状物模型,树状物对其下方离地1.5 m处工频电场起屏蔽作用。树状物尺寸参数的变化对其下工频电场分布影响明显,树冠半径越大其屏蔽范围越大,树干高度越高其屏蔽强度越弱。相间距和输电线高度的变化对电场值基本无影响。混合法可为高压输电线路在复杂场景下工频电场分析提供重要的参考。     

高压直流输电线路离子流场的计算方法研究

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。为了准确计算地面离子流场,文中采用该有限元—积分法对双极离子流场的控制方程进行求解。文中在计算合成电场时采用了有限元外推法,同时还对空间电荷密度初值进行了改进。通过利用该方法对同轴圆柱模型和±400 kV的直流线路进行的比对计算,验证了该算法的有效性。同时,在实际的±500 kV直流线路上,把该算法的计算结果与已有算法的计算结果进行了对比。实际线路验证和算法间对比均表明,该方法具有较好的精度。最后,采用所提出的方法对±800 kV直流输电线路的地面合成电场和离子流密度进行了预测。