高压输电线路参数对计及电晕放电的电场强度的影响

在传统模拟电荷法的基础上,建立了高压输电线路地面电场强度的计算方法,其中在计算中考虑了计及电晕放电的影响.以750 kV水平排列和紧凑型线路为例,计算了导线表面系数、线路的子导线半径、相间距、导线对地高度、分裂导线数目、分裂间距等对工频电场的影响.仿真结果表明,减小电晕放电对地面电场影响的几种方式中以适当增加导线的表面...     

不同子导线排列下电场精细化模拟研究

高压输电线路常采用多分裂导线提高单位输电线路的输电容量,由于子导线之间的互相影响,表面电场分布并不均匀.这种不均匀性增大了相导线的表面电场强度,导线表面场强达到电晕起始场强后,会产生电晕乃至放电,从而产生电晕损耗、电磁、无线电干扰、可听噪声以及加速老化等问题,威胁线路的正常运行.目前国内外通过有限元法对不同布局时的分裂...     

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。     

750kV三相输电导线表面的起晕电场分析

通过有限元法计算了不同分裂导线、截面积、对地高度时分裂导线表面场强。计算结果表明采用分裂导线可以有效降低表面场强,从而达到抑制电晕放电的作用。借助皮克的导线电晕起始场强经验公式,得出750 kV输电线路采用6分裂导线比较合理。同理,适当改变导线截面和对地高度也可以降低导线表面场强。     

750kV输电线路子导线分裂间距合理取值研究

分裂间距的变化将直接影响到输电线路的导线表面电场,进而对输电线路的可听噪声、无线电干扰、地面电场、自然功率,乃至线路走廊宽度都产生不同程度的影响。以750 kV输电线路为例,计算和分析了分裂间距对输电线路的可听噪声、无线电干扰、地面电场、自然功率,线路走廊宽度的影响,并对750 kV输电线路分裂间距的合理取值提出了建议。     

交流电晕笼电晕特性数值计算分析(Ⅰ)——3维离子流场与电场分布

电晕笼被广泛采用于特高压交流输电线路的电磁环境试验研究。基于模拟电荷法建立了特高压交流电晕笼3维电场计算模型,计算中考虑了有限长导线的端部效应和分裂子导线表面场强的不均匀性,以及笼内3维空间电荷对导线起晕、电荷发射和迁移等物理过程的影响,比2维模型更符合实际情况。按此模型计算了500 kV交流电压下特高压电晕笼试验导线表面附近的3维电场分布,得到了交流周期内子导线表面场强的沿线分布,结果表明端部效应主要影响5 m防护笼内导线表面场强。此外通过电场强度云图分析了空间电荷影响下测量笼截面上的场强分布规律,结果表明场强10 kV/cm的区域为子导线表面外侧半径0.1 m范围内,空间电荷则分布于分裂导线外半径1 m的环状区域内,对此区间内电场强度的影响范围在-5~7 kV/cm间。     

750kV输电线路三相导线差异化设计研究

随着输电线路设计的发展,精细化设计和差异化设计在工程设计越来越重要。该文基于某750 k V输电线路工程,在Ansoft Maxwell中建立三相导线差异化仿真模型,并分别计算了在改变中相导线分裂间距、增大中相导线截面积、减小边相导线截面积及减小边相导线分裂数情况下导线表面电场强度的变化。根据表面电场强度,对不同差异化设计情况下电磁环境及电晕损耗进行计算和分析;同时结合可听噪声限值和无线电干扰限值,通过经济性分析提出了一种环保、经济、可靠的三相导线差异化设计方案。     

高压直流输电异形分裂导线的优化布置

异型分裂导线的合理排布可减小导线表面场强,从而减小可听噪声、无线电干扰和电晕损耗等电晕效应。目前国内外的分裂导线布置方式一般为正多边形,分布在圆形上,各子导线表面的电场均衡性较差。提出了一种高压直流输电分裂导线的优化布置方法,研究了不同的分裂导线布置形式,得出了子导线对称地分布在椭圆形上,且椭圆形的长轴垂直于地面时,存在一个最优的排列方式使得最大的子导线表面场强最大值与最小的子导线表面场强最大值的比值最小,各子导线表面场强分布最均衡;并给出了分裂导线的导线表面场强最优时导线所在椭圆的最佳长短轴比例。研究结果为特高压直流输电线路的分裂导线更优电磁环境布置方式提供了参考。     

基于子模型法750kV变电站内导体三维工频电场分析及优化

随着输电电压等级的提高,变电站内导体周围电晕问题越来越严重。为研究变电站内导体周围起晕情况,文中建立了甘肃某750 kV变电站内导体一跨的整体三维模型,结合有限元仿真软件计算其整体电场分布。然后提取各部位的子模型(如跳线、线夹),对其电场进行更为精确地计算,并提出优化电场分布方案。结果表明:导线表面的电场强度随导线分裂数的增加而下降,采用四分裂导线取代二分裂导线可以降低跳线处表面最大场强,最大电场强度由2 512.54 V/mm六变二金具,外侧线夹表面的电场强度比T型六变二金具外侧线夹表面电场强度下降了1 174.79 V/mm,降幅达到35.36%,可以有效的降低金具发生电晕现象。     

750kV四分裂耐张塔跳线和导线表面电场分布

与6分裂导线相比,750 kV线路采用4分裂导线在工程初期投资降低,在经济性上具有一定优势,但导线周围电磁环境是否满足要求则需要进行深入研究。运用三维有限元软件,采用谐响应分析方法,考虑了杆塔、金具、绝缘子串等因素和相间影响,仿真计算了750 kV 4分裂耐张塔跳线、导线的表面电场分布,分析了跳线表面场强的影响因素;给出了表面场强较高的4分裂上相跳线的合理优化建议;并计算了750 kV 6分裂耐张塔跳线、导线的表面电场分布,对比分析了4分裂和6分裂的计算结果。结果表明:4分裂上相跳线表面最高场强高于外角侧与内角侧的原因是受相间影响;相近条件下,750 kV线路采用6分裂导线时的电磁环境要优于4分裂;4分裂上相跳线选用JL/G3A-900/40型扩径导线后其表面最高场强降至2600V/mm以下。所得研究成果可为后续工程导线型号的选取及跳线的安装布置所借鉴。     

特高压六相输电线路工频电场强度计算

为研究特高压六相输电线路表面电场和空间电场的特性,参考特高压同塔双回输电线路杆塔结构,计算设计特高压六相输电系统杆塔典型尺寸并选取分裂导线型号。在此基础上,考虑分裂导线中各子导线间的相互影响,计算特高压六相输电导线表面最大场强和线路下距地面1 m处的空间电场分布,并将计算值与相应电压等级的同塔双回线路进行比较,结果表明特高压六相输电导线表面场强和线路下距地面1 m处的空间电场均优于同塔双回线路。故特高压六相输电线路具有更好的环保性能。     

电晕笼内多分裂导线电晕损耗

当输电线路的导线表面场强超过空气的击穿场强时,输电线路上就产生电晕放电,导线附近区域的空气放电产生热、光、可听噪声和无线电干扰等,同时伴随着大量的电晕损耗,系统研究线路电晕损耗及其影响因素具有重要的工程应用及理论价值。建立电晕笼内多分裂导线的平面及三维仿真模型,分别对2种模型下的多分裂导线表面电场进行仿真分析,研究了特高压大电晕笼防护段尺寸对多分裂导线表面场强的影响,从而确定大电晕笼防护段最佳尺寸。根据三维模型仿真结果,试验测量电晕笼内多分裂导线在不同降雨率下的电晕损耗,可作为实际线路电晕损耗估算的参考。     

低/零值绝缘子带电检测机器人可行性研究及研制

为解决输电线路绝缘子在线检测问题,设计了低/零值绝缘子带电检测机器人。确保检测机器人在强电场中能够解决在线检测问题,运用ANSYS仿真软件建立750 k V输电线路的U300B/195悬式钢化绝缘子,以及机器人抓手、环氧树脂板和分裂导线等部件的仿真模型,并对机器人检测装置进行电场计算分析。研究结果表明:环氧树脂板与铝垫片交接处场强畸变严重;修整后的环氧树脂板可较大程度减小其内部以及表面的电场;检测装置会影响绝缘子周围的电场分布,但不会影响其绝缘性能;检测机器人能够测量绝缘子绝缘阻值。     

特高压交流输电线路电晕效应的预测方法,Ⅰ:可听噪声

电晕效应问题是特高压输电关键技术问题之一,是特高压输电线路导线选型的决定性因素。为此,利用特高压电晕笼开展了13种导线的可听噪声试验,获得了单位长不同导线的可听噪声产生功率,分析了导线表面场强、子导线线径、分裂间距和分裂数等因素对导线电晕可听噪声的影响规律。结果表明:导线电晕可听噪声与导线表面场强的负倒数呈线性关系;在相同的导线表面场强下,可听噪声产生功率与子导线线径和分裂数呈线性递增关系,而分裂间距对导线电晕可听噪声水平影响不大。通过多元回归分析方法对试验数据进行统计分析,回归方程和相关系数的显著性分析结果表明回归方程高度显著,且逼近效果好,回归方程各系数也是高度显著的,可对可听噪声产生功率进行有效的预测。最终初步提出了适合我国实际导线情况的导线电晕可听噪声预测公式,为我国特高压输电线路导线选型设计提供参考。     

750kV同塔双回输电线路瓷绝缘子串电位分布数值分析

确定输电线路绝缘子串电位分布对绝缘子的设计及运行、维护很重要。根据线路实际情况,考虑铁塔、分裂导线、均压环、避雷线等因素的影响,建立了750kV同塔双回输电线路绝缘子串电位分布三维电场有限元仿真计算模型,采用场域分割的方法将开域场转化为闭域场,并在场域边界上引入渐进边界条件。分析讨论了分裂导线、铁塔、避雷线、均压环、绝缘子型号、悬挂方式、导线排列方式等因素对绝缘子串电位分布的影响。结果表明,分裂导线、铁塔对绝缘子串电位分布影响较大,分析计算时不可忽略;均压环能够显著改善绝缘子串的电位、电场分布;避雷线、绝缘子型号、绝缘子串悬挂方式、绝缘子材质等因素对不同位置的绝缘子串电位分布均有影响。     

超/特高压交流输电线路电晕损失的数值仿真研究

电晕决定输电线路的电磁环境特性。采用模拟电荷法计算交流输电线路的电晕损失,交流导线用多根线电荷表示,导线表面场强超过起晕场强时令一定量电荷由导线表面发射到空间中。将交流周期分为若干时段,在每一时刻都考虑了导线表面电荷发射、空间电荷运动、空间电荷复合等效应,重复计算若干周期直至离子流场稳定。在已有方法的基础上改进了起晕条件和电荷发射的计算方法,考虑了导线表面电场不均匀性对电晕放电的影响,从而可以对多相多分裂导线离子流场进行仿真计算,进而计算得到线路电晕损失。对三相8分裂特高压交流线路电晕损失计算结果与试验结果有较好的一致性。     

输电线路导线分裂对工频电场分布的影响

国家标准对输电线路的电场求解算法进行了规定,但是没有考虑实际导线分裂的情况,仅仅用等效导线来代替实际分裂情况。采用国际大电网会议的推荐算法模拟电荷法,提出了考虑导线分裂情况下的电场强度求解算法。以实际输电线路中采用的典型铁塔数学模型作为算例进行计算,分析了实际分裂情况和等效导线情况下两种计算结果,提出考虑实际分裂情况下的计算结果比等效导线情况下的计算结果更接近实际电场值,适合我国在进行特高压输电线路设计和电场环境研究时使用。以实际分裂情况和等效导线情况计算500k V输电线路,按实际分裂情况计算得到的电场强度要高于等效导线情况下的电场强度,两者的差值最大可以达到2.8k V/m。     

钢芯铝绞线表面电场分布及其电晕起始场强分析

钢芯铝绞线广泛应用于交流输电线路中,绞线表面电晕是输电线路运行中需考虑的重要问题之一,因此有必要对钢芯铝绞线表面电场分布及其电晕起始场强进行分析。文中运用有限元法提出了钢芯铝绞线表面电场分布及其电晕起始场强的计算方法,计算结果表明:运用有限元法能较准确计算绞线周围的精细电场分布,等半径的光滑导线和绞线表面最大场强相差约28%;绞线电晕起始电压决定于绞线周围电场分布,且随绞线半径的增大和最外层股数的增加,电晕起始电压逐渐升高并呈现饱和趋势。提出的计算方法和所得结论可为交流输电线路的设计提供理论依据。     

特高压直流线路可听噪声的边界元方法

基于边界元原理建立了特高压直流输电线路导线表面最大电场计算方法,利用广义极小残值法求解边界元形成的稠密非对称方程组直接获得导线表面最大电场,结合美国邦纳维尔电力局经验公式进行特高压直流线路可听噪声的精度验证和影响因素特性分析。计算结果表明,基于边界元法的可听噪声计算与现场测量值的最大相对误差5.0%,其计算精度明显大于基于有限元法和马克特一门格尔法的可听噪声计算结果;避雷线参数变化对可听噪声的影响极小;导线半径,导线分裂数或双极导线间距的增加,可听噪声分布都呈逐渐变小的趋势;然而导线对地距离或导线分裂间距增大,可听噪声呈先衰减后增大的趋势。     

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750 kV输电线路经过地区海拔高度基本在2 000 m以上,与国外已经运行的750 kV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750 kV输电工程设计基本参数,其研究成果推动和支撑了西北750 kV输变电工程建设。