特高压直流输电线路合成电场计算方法及其影响因素分析

为更准确地计算特高压直流输电线路合成场强,采用有限元法计算了±800kV特高压直流输电线路标称电场,在有限元法中引入无限元边界,突破了有限元法计算闭域问题的局限,将计算场域有效地扩展到无穷远处,进而总结了美国EPRI提出的经验公式,计算了线路下方合成场强,并结合环境及大气条件对电晕放电的影响,分析了地面合成场强随导线表面状况、湿度、气压和海拔高度变化的规律。结果表明,所提算法合理、可行,且具有较高精度,可为特高压输电线路建设和运行提供参考;直流输电线路合成场强计算不可忽略环境及大气条件的影响。     

人体对工频电场测试仪测量准确度的影响分析

工频电场是交流输电线路的主要环境影响因子,一般采用现场测量对其环境影响进行评价,现场测试经验表明,工频电场探头附近有人经过时会导致测量结果产生较大偏差。为研究人与探头距离对测量结果的影响程度,建立了有限元模型,模拟工频电场探头在人体影响下的测量结果。基于人体对测量过程的影响分析,提出以探头感应电荷量的变化来表征人体对测量结果的影响程度。结果表明,当人与探头间距为0.5m时,电场最大值和探头感应电荷量的测量结果畸变率分别为102.2%、12.4%;当间距为2.5 m时,两者测量值畸变率分别为3.12%、0.5%;因此,分析认为利用探头感应电荷量的变化表征人体对测量结果的影响程度较最大场强值准确度更高。     

基于BPA法计算特高压直流输电线路合成电场

为研究特高压直流输电线路地面附近的离子流场问题,应用BPA法求解双极直流输电线路离子流场,结合逐次镜像法计算的标称电场,进而求得合成电场,并利用该方法计算了±800 kV直流输电线路的离子流场与合成电场问题,分析了导线对地高度、极间距、子导线半径对特高压直流输电线路合成电场的影响。此外,还对比了求解合成电场强度的电场线法。结果表明,BPA法求解离子流场准确有效,且计算效率大大提高;提高导线架设高度和增加分裂子导线半径均可改善地面附近电磁环境,而减小导线极间距能够降低地面附近的合成电场强度,但效果不明显。     

平行极板式空间电场校准装置电场均匀域的计算分析

为了实现对直流输电线路下方空间电场的精确测量,采用有限元方法分析了平行极板的直径和间隙距离对空间电场校准装置中电场均匀域的影响,仿真得到了不同极板间隙和极板直径下的均匀域的变化情况,提出了最佳校准位置随极板直径和间隙的计算公式,同时计算分析了探头引入均匀域内后的探头周围的电场畸变情况.结果 表明,均匀域随间隙距离d与高...     

超高压变电站导线电场计算及分裂方式研究

超高压变电站是整个输电工程的重要部分,现场观测结果表明,超高压变电站母线由于设计型式不合理及海拔高度影响,电晕现象尤为严重,从而导致较大的可听噪声和无线电干扰。为此通过经典公式分析了导线分裂方式、子导线线径、导线分裂间距等因素对其表面最大电场强度作用规律,并以某超高压变电站导线为例,根据实际电站结构,应用有限元仿真计算软件ANSYS建立了有限元三维仿真计算模型,计算了实际电站二分裂导线表面场强分布规律,而后将导线分裂方式设计为三分裂,与导线二分裂进行对比分析。最终在导线三分裂基础上,对子导线线径及分裂间距进行优化,最终优化结果取子导线线径64 mm、导线间距360mm,即可达到优化目标。     

电晕离子风湿烟羽治理机理研究及计算分析

为分析电晕离子风除湿的机理,探究不同电压下等离子场与流场的分布以及影响收水效果的因素,利用COMSOL软件进行数值模拟,计算了电除雾器一维等离子场,得到了电子与离子的分布规律和空间电荷密度;通过附加体积力的方法,计算了不同条件下离子风的分布情况和变化规律;选取内置层流混合物模型进行两相流模拟,分析电场对电除雾器收集液滴的效果。研究表明:阳离子大量集中在电晕极附近,而阴离子则充满电晕外区,使得电除雾器内大部分区域充满了负电荷;由于阴离子受电场力而形成的离子风,在电除雾器内将空气吹卷至筒壁,而且随着电势差的增大,空间电荷密度越大,离子风速度越大。通过对比施加电场前后除雾器出口液滴浓度,发现离子风使得出口水汽量减少近25.8%,验证了电晕离子风除湿的可行性。     

高海拔地区750 kV输电工程导线可见电晕试验研究

我国第一条750kV输电线路经过地区海拔高度基本在2000m以上,与国外已经运行的750kV输电工程的运行环境有较大差异。在其线路设计中,导线的电晕特性对导线的选型有重大意义。用分裂导线控制导线表面的电场强度,可以避免大量的电晕损失。通过导线起晕电压试验,研究了导线表面场强计算,获得了高海拔地区750kV输电工程设计基本参数,其研究成果推动和支撑了西北750kV输变电工程建设。     

直流输电线路合成电场计算时两种假设的合理性分析

高压直流输电线路合成电场是直流输电工程重要的环境指标,其计算涉及复杂的直流电晕放电过程,往往采用Deutsch假设或Kaptzov假设进行简化,但目前对这两种假设的合理性具体分析不足.对此,分析了应用Deutsch假设需满足的物理条件,实际运用中该假设条件难以满足,计算结果存在一定误差;采用迎风有限元计算模型,针对我国...     

500 kV输电线路跳线金具电晕放电特性

输电线路相邻耐张段导线之间一般采用跳线方式连接,跳线金具结构复杂,产生的电晕严重。为获得跳线金具的电晕放电特性,利用紫外成像仪对不同结构、安装数量及位置的500 kV输电线路跳线间隔棒进行试验,获得了间隔棒的起晕电压值;同时对间隔棒中的线夹结构进行试验,并利用有限元法计算其电场分布。分析结果表明,不同试验方法获得的金具电晕放电特性存在差异,实际应用中应根据工程需要及现场具体情况,选择合适的跳线金具。     

750kV变电站导线场强及电晕噪声分布

为了研究电晕噪声与导线电场强度的关系,对变电站导体电晕控制场强进行了海拔修正,获得了高海拔750kV变电站内导线表面场强限值,建立了750kV变电站四分裂导线模型,使用有限元分析软件计算了导线表面电场分布,进而预测了导线电晕噪声,获得了电晕噪声与距离的分布曲线。与使用噪声频谱测试仪测量的B相中心线—C相直线路径噪声分布的对比结果表明,实测数据与计算数据具有较好的一致性。     

复合绝缘子局部微间隙对电场分布影响的有限元数值模拟及分析

由于高压复合绝缘子受模压、材料热胀冷缩特性、密封加工工艺等因素的影响,在金具、芯棒和伞裙护套之间容易产生局部微间隙,从而造成局部放电,导致复合绝缘子的耐老化性能降低。将复合绝缘子的静电场无界域问题等效为分层均匀媒质的多介质闭域电场问题,建立三维复合绝缘子模型,采用有限元方法对存在局部微间隙的复合绝缘子的电气性能进行分析,研究局部微间隙不同尺寸及位置对局部和整体电位、电场强度分布的影响规律。结果表明：局部微间隙邻近的3片伞裙的电场强度发生明显畸变,而对其余伞裙的影响可以忽略;局部微间隙尺寸增大将导致相应伞裙的电压承担率增加,球形微间隙表面的场强最大值也逐渐升高,导致微间隙内部区域放电几率增大。     

高压输电线路用复合绝缘子内部间隙电场分析

复合绝缘子芯棒与绝缘护套之间出现空气或液体间隙时,间隙周围电场会发生畸变,高场强区域将会出现局部放电,造成复合绝缘子的耐老化性能、机械性能降低。为了精确评估间隙存在对电场分布的影响,以FXBW4-110/100型号的输电线路用复合绝缘子为例,基于ANSYS仿真软件建立复合绝缘子三维有限元模型,分析存在空气或液体间隙时复合绝缘子内部电场的强度,研究间隙尺寸、位置对电场强度分布的影响规律。研究结果表明,空气或液体间隙处电场强度均会增大,液体间隙长度足够大时间隙周围电场强度会超过空气击穿场强,引起局部放电;间隙长度越大或距离导线侧越近,间隙内场强越大,对绝缘子造成的破坏也会越严重。     

湿度风速对直流合成电场和离子流密度的影响

随着高压直流输电工程的持续发展,电压等级的不断提高,直流输电线路特有的离子流场问题已变得日渐突出,成为线路环境评估的重要指标之一,也成为线路设计时的主要制约因素。为此,建立了特高压直流输电线路离子流场数值仿真模型,分析了环境湿度、风速对离子流场的影响规律。研究表明,环境的相对湿度从25%增大到85%,地面合成电场强度减小7.2%,地面离子流密度减小21.0%,湿度对地面合成场强的影响程度较小,而对地面离子流密度的影响程度相对较大;在风的作用下地面合成电场强度和地面离子流密度曲线均有明显的偏移,其迎风侧的峰值减小,背风侧的峰值增大,风速过大可能会使背风侧的地面合成电场强度超标。     

交流特高压输电线路线下电场强度改善措施研究

提高杆塔高度,即提高导线对地高度,是控制交流特高压输电线路地面电场的主要方式之一。由于特高压线路跨越距离长,若大范罔地提高杆塔高度,将会较大地增加工程成本。特别是在某些环境敏感区域,当杆塔高度降低以后,由于导线对地距离减小,地面电场强度增大,有可能超过国家相关标准。因此研究降低线路地面场强的措施,如架设接地屏蔽线等方法．是交流特高压工程中急需考虑的技术问题。主要针对屏蔽线的不同架设方式对线路地面电场进行计算研究,通过分析比较各种屏蔽线架设方案下的场强水平,提出最优的屏蔽线架设方案。     

电除尘器内电晕放电流体场的数值模拟

在静电除尘器电晕放电场中,电晕放电将空气中原子、分子电离,并将小颗粒荷电,在电场和其他附加场的作用下形成电流体流动．在阴极电晕放电下,阴离子向阳极移动,最终离开电晕区．在电晕区外。阴离子朝收尘极运动,沿途不断撞击中性气体分子．通过这种碰撞,动量从离子传递给了中性气体分子,从而引起越来越强的气体运动．因此,就形成了电场、离子流场、带电气体粒子气流场相互作用的电流体场。讨论如何用FEMLAB软件建立平板型电除尘器内电流体场理论模型。利用三种应用模式建立耦合方程系统,并选择恰当的边界条件：在离子漂移区（电晕外区）,应用静电模型描述空间电势;应用PDE方程系数模型描述电荷流动;利用不可压缩Navier-Stokes模型描述流体运动。     

锦屏一级高拱坝温度场和应力场仿真分析

为了高拱坝的安全施工和运行采用有限元法模拟了锦屏一级工程混凝土拱坝的整体施工过程和30 a运行过程,结果揭示了300 m级高拱坝的温度历时变化过程、坝体准稳定温度场及应力场分布规律,对设计和施工具有重要的参考价值。     

叶片热弹耦合场分析

为了准确计算叶片在多场耦合条件下的应力及动力特性，在考虑与热源、热力学物性常数及换热边界条件的同时，还要考虑到弹性变形应变率的影响，及其相互的耦合作用。根据叶片的几何形状，把叶片模拟为板，并通过热弹性理论基本方程导出板的非线性热弹耦合振动基本方程，用有限元法计算了某实际叶片的热弹耦合应力值，并与非耦合情况作了比较，得出了叶片在耦合条件下热应力的影响是主要的结论，在设计中应予以注意。     

隔热屏的流场计算及其屈曲分析

采用数值分析方法模拟了带有隔热屏、炎焰稳定器和尾喷口的加力燃烧室热态流场,并对隔热屏进行屈曲分析,计算中采用ｋ－ε双方程模型描述紊流特性,采用ＥＢＵ－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ燃烧模型计算化学反应速率。为了考虑火焰热辐射对气体温度分布的影响,用热通量法的辐射模型来估算辐射能量。在热态流场计算基础上,数值研究了发动机不同工况和隔热屏不同冷却结构及流量分配对加力室流场和隔热屏以及筒体壁温的影响。此外,还利用流场计算提供的气动和热负荷对隔热屏进行屈曲分析,根据实际情况,对隔热屏受力情况作了简化,把带波纹的隔热屏简化为圆柱壳,采用有限元方法对其屈曲模态和临界载荷进行了计算,取得了较为满意的结果。