雨滴对高压直流输电线路地面离子流场的影响

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,其中降雨条件下输电线路的电磁环境问题尤为突出,然而目前关于雨滴对离子流场影响的研究较少。为此,在Deutsch假设的基础上,针对空间存在的雨滴对离子流场的影响因素,进一步假设雨滴为输电线路新的电荷背景,同时采用雨滴局部畸变电场值替代标称电场值,从而考量雨滴对离子流场的影响效果。实例计算表明,与Teshmont公司的计算结果相比,良好天气下该模型的计算结果与其一致;与良好天气相比,雨天下地面离子流密度与电场的值分别约增大至2倍和1.5倍。     

计及地电位升高的超高压交流输电线路工频电场计算

为研究地电位升高时超高压交流输电线路产生的工频电场,将地电位升高作为第一类边界条件,应用模拟电荷法,建立了考虑地电位升高影响的超高压交流输电线路下方工频电场计算模型。与CDEGS软件计算结果的对比表明,该方法是可行、有效的。同时分析了不同地电位升高值、导线高度及导线排列方式下,地电位升高对超高压输电线路工频电场的影响。提出对地电位升高区域内的工频电场暴露应给予更多关注并采取相应的限制措施。     

雾霾对高压直流输电线路电晕离子流场的影响

为探究雾霾对高压直流(HVDC)输电线路电晕离子流场的影响规律,提出了雾霾对HVDC输电线路电晕离子流场影响的计算方法。考虑雾霾微粒的荷电特性和湿度对电晕起晕的作用,采用有限元方法计算了±800 k V线路在各种雾霾污染等级下的合成电场强度和离子流密度。计算结果表明:随着雾霾污染程度增加,地面合成电场强度和离子流密度相对于正常天气时的值有所增大,在较大污染程度下,其最大值的增长率随污染浓度增大呈近似线性关系;高湿度雾霾状况下的电晕离子流场随污染程度变化比低湿度雾霾和干霾下更加明显。分析认为:雾霾条件下湿度对电晕起始电场强度的影响及空间悬浮颗粒的荷电行为是地面合成电场和离子流密度变化的主要原因,离子迁移率的减小抑制了地面离子流密度的增大。研究思路对考虑雾霾因素时HVDC输电线路规划设计中电晕效应的分析具有参考价值。     

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。     

基于有限元法的±800kV特高压直流输电线路离子流场计算

提出一种基于有限元法分析特高压直流输电线路双极分裂导线周围空间离子流场的方法。在计及分裂导线中各子导线相互影响的基础上,将每根子导线单独考虑,详细说明了子导线表面电荷密度初值的估计方法。在验证所提方法的有效性之后,将其应用于±800kV HVDC输电线路的离子流场分析。计算了起晕导线周围空间的离子流,导线下方地面离子流密度以及地面电场强度。分析了分裂导线的分裂数、分裂半径以及空间电场单极部分对离子流的影响。研究表明,随着导线分裂数的增加,离子流减小;分裂半径越小,离子流越小。如果不考虑导线周围电场的单极分量,计算所得的离子流将偏高。分析表明,线路的地面离子流密度和场强都满足我国特高压直流输电线路的电磁环境限值要求。     

超特高压交流输电线路电晕对地面电场的影响

为研究超特高压交流输电线路电晕放电对地面电场的影响,改进了基于模拟电荷法的交流线路下离子流场计算方法,并将其应用在交流线路下地面电场的计算中。所提出的改进方法考虑了导线表面电场不均匀性对电晕放电的影响,从而可对多相多分裂导线离子流场进行仿真计算。对三相8分裂1000kV交流线路的地面电场的计算结果表明,对典型1000kV三相交流输电线路参数,考虑电晕时的地面电场比不考虑电晕时增加约5%。子导线半径、分裂间距、分裂根数、相间距、线路高度等线路参数变化时电晕对地面电场有不同程度的影响。     

雾霾天气下的直流输电线路离子流场分布特性及其影响因素

我国雾霾多发地区也是输电走廊和用电负荷高密度地区,而长期暴露在雾霾天气下的架空输电线路的安全运行受雾霾天气影响。在直流输电线路周围离子流场的作用下,雾霾颗粒会荷电化,荷电后的雾霾颗粒将影响输电导线周围的空间电场分布。本文首先分析雾霾天气对直流输电线路离子流场的影响机理,给出雾霾天气下的直流输电线路离子流场控制方程及计算方法,然后计算不同污染程度雾霾天气下的直流输电线路离子流场,最后分析雾霾天气对离子流场的影响因素。计算结果表明:在雾霾天气下,地面合成场强和离子流密度的分布趋势和正常天气条件下的相同,但幅值增加;雾霾天气对地面合成场强的影响更大;地面合成场强的幅值随着污染程度的增加而增大;雾霾天气下地面合成场强和离子流密度分布增大的主要原因是电晕程度增加。     

交直流同塔三回输电线路地面电场的预测分析

基于有限元和有限体积法的混合方法,合理地考虑了直流电晕放电和交流电晕放电之间的相互影响,解决了交直流同塔输电线路地面电场的分布计算问题。通过小尺寸模型的实验了验证计算方法的有效性。针对一回800kV直流输电线路和两回500 kV交流输电线路同塔架设的实际情况,计算了不同运行方式下的地面电场的直流分量、交流分量和离子流密度的分布情况。计算结果表明,由于交流输电线路的电晕放电,地面电场直流分量和离子流密度会有所降低。同时,地面交、直流电场均随线路高度的升高而降低,但是工频电场的变化程度比直流电场要大。     

考虑介质荷电的高压直流输电线路合成电场分离方法与影响机理

当高压直流输电线路临近农业大棚时,导线电晕放电产生的空间电荷会积累到覆盖在大棚上的介质薄膜表面,从而对周围的电场产生畸变作用。目前,一些专家学者们针对计及介质薄膜的离子流场进行了实验研究,也提出了针对直流输电线路附近存在介质薄膜时的离子流场计算方法。但是,尚未清晰地揭示荷电介质对电场的影响机理。该文提出基于场源的合成电场分离方法,建立500 kV HVDC架空线路附近存在介质薄膜的计算模型,对于是否存在薄膜以及不同薄膜尺寸情况下的电场分量进行研究。计算结果表明,薄膜上积累的电荷是影响大棚附近地面合成场强的主要因素。通过分析荷电介质对电荷分布的影响,揭示了荷电介质对电场的影响机理。该文的研究成果可为存在农业大棚时直流输电线路地面合成场强的抑制提供指导。     

考虑风速和导线高度影响的高压直流输电线下离子流场计算

为了预测高压直流输电线下的电磁环境,对不同条件下的地面离子流场分布进行了计算研究。采用Kaptzov假设,通过模拟电荷法计算人工边界处的标称电位,再结合泊松方程计算出空间电荷产生的电场,同时提出一种新的空间电荷密度更新公式,基于上流有限元方法求解离子电流密度方程。通过同轴圆柱电极电场问题验证了该算法的有效性,并利用考虑风速的单极高压直流输电线路模型说明了该算法的可靠性。最后,将其应用到不同导线对地高度和不同风速影响下的双极高压直流导线离子流场问题,结果表明导线对地高度和风速都会影响地面最大合成场强和离子流密度,且风速会使其发生偏移。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

±660 kV宁东直流输电线电磁环境

以宁东—山东±660 kV直流线路工程为背景,针对2种运行方式,计算和分析了输电线路下方地面电场与离子流密度的分布情况,研究了工程投运后产生的电磁环境特点。结果表明：在双极运行方式下,地面场强与离子流密度均满足环境要求;由于同性电荷排斥作用,带有相同极性的高电压的并联极导线既加强了地面电场强度,又增加了离子流密度,因此极导线并联大地回线运行方式下的地面场强与离子流密度最大,实际工程中应尽量避免采取这种运行方式。     

Calculation of large ion densities under HVDC transmission lines bythe finite difference method

A calculation method for large ion densities (charged aerosols) under HVDC transmission lines was developed considering both the charging mechanism of aerosols by small ions and the drifting process by wind. Large ion densities calculated by this method agreed well with the ones measured under the Shiobara HVDC test line on the lateral profiles at ground level up to about 70 m downwind from the line. Measured values decreased more quickly than calculated ones farther downwind from the line. Considering the effect of point discharge from ground cover (earth corona) improved the agreement in the farther downwind region     

高压直流输电合成电场计算及仿真研究

为了保证高压直流输电的安全运行,研究高压直流输电下的合成电场的计算方法很有必要。针对高压直流输电合成场强,基于Deutsch假设的计算方法,利用Matlab设计了程序,仿真了超高直流输电线路下合成电场分布,并分析了高压直流输电线路参数对直流输电线路合成电场分布的影响。     

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.