直流线路邻近建筑物时合成电场的计算方法

基于Deutsch假设的计算方法已被广泛应用于直流线路附近不存在建筑物时合成电场的计算。然而由于建筑物的存在会畸变直流线路产生的合成电场,因此有必要研究基于Deutsch假设的计算方法是否仍然适用。在Deutsch假设的基础上,提出了一种直流线路附近存在建筑物时合成电场的计算方法。采用优化模拟电荷法计算直流线路附近存在建筑物时的标称电场,基于Deutsch假设计算建筑物周围的合成电场,针对直流模拟试验线段,对其附近放置房屋模型时的地面及房屋模型顶部的合成电场进行计算和测试。结果表明,采用所提方法获得的地面及房屋模型顶部的合成电场及其分布规律与测量结果基本吻合,表明基于Deutsch假设的计算方法仍然适用。所提计算方法可以用于直流线路附近存在各种建筑物时合成电场的计算。     

直流输电线路三维合成电场计算的有限元方法

详细计算直流输电线路下方人员活动及线下存在建筑物的合成电场分布时,迫切需要进行三维离子流场计算.提出一种可计算双极三维离子流场的数值计算方法--三维上流有限元法.该方法首先应用于同轴圆柱、同心球壳的离子流场算例,计算结果与解析解吻合得很好.然后将其应用于直流输电线下存在建筑物情况下的合成电场计算,模拟实验结果证明了算法...     

直流输电线路下方建筑物附近离子流场的计算

直流输电线路下方建筑物附近电场分布复杂,基于Deutsch假设计算建筑物附近的离子流场在理论上会造成较大的误差,同时无法考虑风速的影响。基于上流有限元方法计算直流模拟试验线路下方房屋模型附近的离子流场,采用新型的迭代收敛控制技术,保证了迭代收敛过程的稳定性。计算结果与试验数据进行对比,得到了很好的验证。结果表明上流有限元方法适用于直流线路下方建筑物附近离子流场的计算。考虑风速的影响,计算建筑物附近离子流场,发现风速对建筑物附近合成场强以及离子流密度的影响很大,因此在计算直流输电线路下方建筑物附近电磁环境时,必须考虑风速对离子流场的影响。     

特高压直流输电线路档距内离子流场的三维计算

传统的特高压直流输电线路离子流场的计算采用二维模型,不能正确反映档距内考虑弧垂时的电场分布。笔者采用模拟电荷法计算标称电场,结合输电线满足的悬链线方程,考虑极导线表面电场的变化,对特高压直流输电线路档距内的离子流场进行了三维仿真计算,将结果与实测值进行了比较并做了分析。考虑弧垂时的地面合成电场值比不考虑弧垂时小,合成电场在垂直输电线方向和沿着输电线方向均呈对称分布,最大场强出现在在最大弧垂点边导线外侧2 m左右,随着远离弧垂最大处,合成电场在垂直和沿着输电线方向逐渐衰减。     

计及地电位升高的HVDC输电线路离子流场的计算

超高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电线路离子流场的计算对于输电线路的设计具有重要意义。然而考虑地电位升高的地面离子流场的计算却很少,为此,在Deutsch假设的基础上,为了研究计及地电位升高时HVDC输电线路产生的离子流场,将地电位升高作为第1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HVDC输电线路下方离子流场计算模型。计算结果表明,在不计及地电位下,与可查询的文献相比,计算结果与其基本一致。计及地电位下,地面离子流密度与电场的值分别有所增大,同时分析了不同地电位升高值、导线高度及极间距下,地电位的变化对超高压输电线路地面合成电场以及离子流场的影响。     

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。     

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。     

同走廊高压交、直流输电线路混合电场分析

交、直流线路同走廊架设将会产生不同于单独交流或单独直流线路的电场效应问题。为有效预测这种线路的电场,基于上流有限元法和向后Euler方法,提出了一种交、直流混合电场的计算方法,可以在计算过程中考虑交流线路电压瞬时变化对直流导线电晕活动及空间电荷运动的影响。测量试验线段验证了该方法的有效性。对交、直流混合离子流场中离子的运动进行了模拟,并计算了不同交流电压等级、不同交、直流线路接近距离下的地面电场和离子流密度。结果表明:交、直流线路同走廊架设时,地面混合电场交流分量、直流分量和离子流密度均有所减小,并且接近距离越小、交流电压等级越高,混合电场直流分量和离子流密度越小;交流电场的扰动使直流线路下方空间电荷的分布向线路两侧更加分散,是导致直流分量和离子流密度减小的重要原因。     

高压直流输变电系统下的三维离子流场计算

采用适当的假设,可使三维直流离子流场的泛定方程和边界条件得以简化。本文用优化模拟电荷法求得静电场下的电力线,在正交曲线坐标系中计算离子流场的空间电荷密度、场强和离子流的分布。计算数据与解析解、模型下的测量值相比较,其结果令人满意。该算法适用于全挡距直流架空线和换流站的电场分析,也可用于其它类似物理问题的计算。     

特、超高压交、直流并行输电线路周围混合电场的测量方法

由于交、直流并行输电线路周围电场既有直流分量,又有交流分量,为混合电场,传统的仪器无法直接开展测量工作。为此,在分析现有直流线路地面电场测量装置(旋转伏特计)、地面离子流密度测量装置(离子流板)测量原理的基础上,研究了交、直流混合电场下已有测量设备输出结果的频谱特征,建立了交流和直流电场与测量结果频谱的对应关系,从而提出了交直流并行输电线路下同时考虑直流和交流分量的地面电场和离子流密度测量方法。在缩尺模型下的实际测量和分析表明,所提出的交、直流混合电场下地面电场和离子流密度的直流和交流分量测量方法是有效的。     

同塔交直流输电线路混合电场研究

高压交流与高压直流输电线路同杆塔架设能够有效缓解输电走廊紧缺问题。同塔交直流线路产生的混合电场的复杂性及其预测的困难性,成为制约该种线路设计和发展的关键因素。考虑了交流导线电晕放电和直流导线电晕放电之间的相互影响,基于上流有限元法,提出了种交直流线路同塔架设时混合电场的时域计算方法,通过试验线段的实验验证了算法的有效性;对不同等级交流电压情况下地面电场和离子流密度进行了计算,计算结果表明,交流线路对直流合成电场有明显的"屏蔽作用",且交流电压越高,地面电场直流分量和离子流密度越小;同时对空间电荷的运动轨迹进行了模拟,得到了交流电场对直流离子流场的作用机制,交流导线对空间电荷的吸引是导致地面电场直流分量和离子流密度减小的重要原因。     

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。     

直流输电线路地面合成电场测量方法探讨

随着直流输电技术的快速发展,我国对于直流地面合成电场的监测需求也不断增加。根据我国相关测量标准规定,在进行直流输电线路地面合成电场测量时应在场磨式电场传感器上安装1m×1m的接地参考金属平板,但在现场测量中,受到现场实际情况的制约,安装接地参考金属平板存在诸多不便之处。该文针对常用的场磨式电场传感器,建立三维有限元计算模型,计算不同布置方式下的场磨式电场传感器感应片上的电场分布,探讨不同测量方法之间的差异,并给出了各种方法的适用条件。通过对比分析有、无接地参考金属平板两种情况下感应片上的电场强度及修正系数,发现在校准装置参数合理取值的前提下,可以取消接地参考金属平板。最后在直流模拟试验线段下,对有、无接地参考金属平板情况进行了地面合成电场的测量对比试验,测量结果验证了无接地参考金属平板方法的有效性。     

有屏蔽线时特高压直流输电线路地面电场与离子流场计算与分析

安装屏蔽线是限制特高压直流线路地面电场与离子流的一种有效措施。由于空间电荷的存在,屏蔽线的表面电场强度会被明显增强,因此需要通过合成电场而非标称电场判断屏蔽线的电晕情况。采用区域分解法对屏蔽线的屏蔽效果进行定量分析,在计算迭代过程中判断屏蔽线电晕的变化情况,考虑了屏蔽线电晕对于离子流场的影响。分别采用通量线法、不考虑电晕的有限元法和文中方法对地面电场与离子流进行预测,与实验缩尺模型测量结果进行对比,并对不同方法的计算差异进行比较分析。结果表明,屏蔽线电晕产生的异极性电荷会与极导线产生的离子流发生复合,且产生的地面场强方向与原电场方向相反,从而增强其对地面电场的屏蔽效果,计算方法中应当考虑屏蔽线的电晕效应。之后,针对一条典型的?800 k V特高压直流线路,分析了屏蔽线的布置方式对屏蔽效果的影响。     

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。     

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。     

特高压直流输电线下合成电场分布的影响因素

为在设计特高压直流输电线路时考虑地面合成电场和离子流密度分布两个相互关联的电磁环境指标,采用上流有限元法对双极直流线路下合成场强和离子流密度分布进行数值计算。在验证其有效性之后,以云广±800kV特高压直流输电线路为算例,分析了一些线路参数对合成场强和离子流密度分布的影响规律。结果表明,提高导线高度能明显减小地面电场,极间距的小范围变化对地面电场影响不大,控制地面的电场效应须注意导线表面的状况,正负极性也会引起地面电场效应的不同变化。最后根据我国电力行业标准中对合成场强和离子流密度分布的限值给出了线路的走廊宽度建议。     

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。     

离子迁移率测量装置研制及其在不同温、湿度下的变化规律

离子迁移率是直流输电线路离子流场计算的关键参数。为研究不同温、湿度条件下离子流场中的离子迁移率变化规律,在分析推导Gerdien离子迁移率测量原理的基础上,提出了一种在常规Gerdien管传感器两端设置屏蔽电极来抑制外部合成电场对测量区电场畸变效应的方法,研制出一套直流输电线路合成电场离子迁移率测量传感器及测控装置。在人工气候室中,搭建了直流输电线路离子流场模拟试验平台,对测量装置的适用性进行了验证。试验表明:常温常湿条件下正、负离子迁移率分别为1.25 cm2/(V·s)和1.59 cm2/(V·s);温度变化范围为10~40℃、湿度变化范围为3~25 g/m3时,正、负离子平均迁移率呈现出随温度增大而减小,随绝对湿度增大而减小并趋于饱和的变化规律,满足指数变化的拟合公式。分析指出:轻、重离子浓度比例变化与离子的水合反应程度为其变化原因。该研究工作可为直流输电线路离子流场的准确预测提供参考。     

±1100kV特高压直流输电线路邻近树木时合成电场建模计算与特性研究

高压直流输电线路下方存在树木的情况十分常见。线路邻近树木时,树木端部可能发生电晕或烧灼现象。为了预防火灾、保护树木,有必要通过仿真计算的方法研究树木周围的直流合成电场,为确定线路与树木的净空距离提供参考依据。对树木的有限元建模方法进行研究,提出典型的树木模型,基于三维上流有限元法计算了直流线路产生的合成电场。在±1100 kV真型试验线路下进行地面合成电场测量实验,对比了计算与测量结果。通过计算,讨论了树木位置、尺寸、数量等因素对树木周围合成电场的影响规律。