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。     

直流电晕笼中的合成场强和离子电流的计算

为了更好地解决高压直流输电线路中电磁环境问题,需要研究高压直流线路的电晕特性,而电晕笼是研究导线电晕特性的重要实验设备。因此,采用有限元法和通量管法分别求解了电晕笼内单极导线结构的电场和空间电荷密度,提出了电晕笼中导线表面空间电荷密度初值计算公式。计算中考虑了导线周围电离层的影响,并根据最小临界电离电场计算出一个电势作为新的边界条件。通过对比电晕笼内部的电晕电流、电场和离子电流密度分布的计算和测量数据,验证了算法的有效性。     

特高压直流输电线下的直流离子流电场

针对特高压直流输电导线发生电晕的情况,采取测量试验来探究直流导线产生电晕以后导线下方的离子流对地面电场的影响。通过试验,得出直流导线产生电晕以后导线下方的合成场强、标称场强、空间电荷场强分别与导线电位成线性关系,正、负极导线放电电晕情况有差异以及标称场强在合成场强中的比重随高度变化而改变等。     

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。     

高压直流单极离子流场的有限元迭代计算

采用有限元方法对HVDC单极离子流场进行迭代求解,在采取一定近似条件的情况下,将描述高压直流线路周围场分布的三阶非线性偏微分方程分解为对泊松方程和电流连续性方程的分别求解。在给定空间电荷密度初值后,不断迭代求解并根据每一步结果对空间电荷密度修正直至收敛。讨论了计算中需要考虑的若干问题,舍弃了Deutsch假设,并用更符合实际的导体表面场强经验公式代替Kaptzov假设,提出一种空间电荷密度更新公式。最后用具有解析解的同轴圆筒电极问题对该算法进行了验证,并与相关HVDC模型实验数据进行比较,得到了较满意的结果。该方法可适用于HVDC单极离子流场的计算分析。     

电晕笼中分裂导线交流电晕损失计算分析

电晕损失是导线电晕特性研究的重要内容之一,但针对交流导线电晕损失的计算模型的研究较少,为此在建立电晕笼内导线电晕损失计算模型中应用了模拟电荷法,采用线电荷模拟交流导线,对正方型截面笼壁分别作镜像处理;计算导线表面电场强度不均匀性对电晕放电的影响时考虑了空间电荷的因素;导线模拟电荷量超过起晕电荷量条件下分别计算导线上每个...     

直流输电线路电晕损失数值计算方法

高压直流输电线路电晕损失的计算由于线路周围空间电荷的存在而较为复杂。在直流输电线路设计中,只能依赖各种经验公式对线路电晕损失进行估计,方法的普适性较差。为此,以直流输电线路离子流场数值计算为基础,分析了采用Shockley-Ramo法则、沿导线闭合曲线积分以及沿计算边界积分等3种方式计算导线电晕电流的合理性。结果显示,从计算结果与测量结果的一致性看,Shockley-Ramo法和沿导线闭合曲线积分法与沿计算边界积分法相比均较好,但考虑Shockley-Ramo法则利用所有的空间电荷来计算电晕电流,而沿导线闭合曲线积分方法仅利用导线附近的电荷,因此Shockley-Ramo法则具有更好的通用性。该方法能够快速、稳定、准确地计算高压直流输电线路的电晕损失,为直流输电线路设计提供参考。     

以通量线法为初值的直流线路离子流场计算优化

输电走廊的电磁环境是直流输电线路设计与建设中需要考虑的关键问题之一。导线电晕产生的空间电荷形成了离子流场,其求解方法主要是通量线法和有限元数值求解方法。针对通量线法计算速度快而在空间中的结果不甚理想,以及有限元方法计算精度较高而计算效率较低的问题,文章将2种方法的优势结合起来,使用通量线法的计算结果作为有限元法求解的空间节点电荷初值,计算结果与实测结果以及单纯有限元的计算结果吻合很好,在不牺牲有限元法在空间和地面的计算精度的前提下,求解速度和效率得到了提高。使用该方法,计算了输电线路周围的等势线分布,明确了传统通量线法在计算空间电场时由于Deutsch假设所引起的误差。     

多回高压直流输电线路离子流场计算方法

提出不借助Deutsch假设求解直流离子流场特性的主要方程的新方法.此方法以迎风差分算法为基础,迭代计算至空间电荷密度至满足Kaptzov假设为止,并在迭代过程中考虑了分裂导线和地线的影响.文中用此方法对双回±500kV双极高压直流线路离子流场进行了仿真计算,结果表明,为降低地面合成电场和离子流密度,各回线路应当水平布置,并且取相同的极性排列方式.     

多回直流输电线路的离子流场计算

An upwind finite element(FE)based algorithm to calculate the ion flow field in the vicinity of multi-circuit DC transmission lines is described.The initial value estimation and boundary condition are optimized,so details of the transmission lines such as bundle conductors and ground wires can be taken into account in the simulation model.Comparison between measured and computed ground level total electrical field and ion current density shows satisfactory agreement.The ion flow field of a ±500 kV HVDC project with bipolar lines on the same tower is simulated.The total electrical field and ion current density on ground level are compared among different line arrangements.     

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。     

湿度对电晕笼中导线直流电晕特性的影响

为研究湿度对导线直流电晕特性的影响,建立了导线电晕特性测试系统。在人工气候室内,测量了不同湿度下电晕笼中导线的起晕电压和电晕可听噪声水平等特征量,获得了湿度对导线电晕特性的影响规律,并对我国特高压直流输电线路工程的设计提出了建议。     

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。     

特高压直流输电线路在雾霾天气下的离子流场计算研究

特高压直流输电线路的离子流场会受到天气条件的影响.为了更加准确地掌握雾霾天气时直流线路离子流场的变化规律,基于有限元法计算了天气良好时±400 kV直流输电线路的离子流场,并通过对比说明了计算是准确和可靠的.在此基础上,分析了雾霾天气对离子流场的影响机理,并计算了空气严重污染并伴有轻雾的雾霾状况下±800 kV特高压直流输电线路的离子流场.结果表明,与天气良好时相比,雾霾天气时的直流线路合成场强和离子流密度有不同程度增大.     

直流输电线路离子流场有限元计算研究综述

直流输电线路在运行中会发生电晕现象,由此产生的离子流场是环境问题关注的焦点。基于有限元的离子流场计算方法由于更符合线路实际情况且计算精度较高,受到了国内外学者的重视。为系统阐述基于该方法的国内外研究成果,并为今后该领域的研究提供有益参考,文中重点分析了现阶段基于有限元的二、三维离子流场计算方法的优缺点,同时还分析了建筑物和人体对离子流场的影响研究现状。通过对比分析认为:基于有限元三维离子流场的计算方法将会在今后的实际工程中发挥重要作用。最后为对直流线路或者交直流混合线路电磁环境进行全面而准确的评估,应当加强地形及天气方面等的影响研究。     

电晕笼交流单根导线电晕损失的计算分析

电晕损失是导线电晕特性研究的重要内容之一。为了建立电晕笼内导线电晕损失的计算模型,将模拟电荷法应用于电晕笼内导线电晕损失计算。采用线电荷模拟交流导线,对正方型截面笼壁分别作镜像处理。当导线模拟电荷量超过起晕电荷量时,分别计算导线上每个模拟电荷点向空间发射的电荷量。考虑空间电荷的影响,计算电晕笼空间的合成电场。仿真模拟电荷发射、迁移、复合过程,计算电晕笼中空间电荷运动,计算迁移过程中电荷运动产生的能量损失。进行电晕笼单根光滑导线、单根钢芯铝绞线LGJ—300/40、单根钢芯铝绞线LGJ—400/35电晕损失测量试验。仿真结果与试验结果对比,结果基本一致。因此采用模拟电荷法能够较好地建立电晕笼内单根导线电晕损失的计算模型。