高压输电线下三维工频电场的矩量法数学计算

基于模拟电荷法与矩量法,考虑弧垂和档距等因素的影响,建立超高压输电线路工频电场三维仿真计算模型,研究超高压输电线路工频电场的分布.以500 k V单回三相水平排列线路为例,对型号为4×LGJ-400/35(外径为26.82 mm,分裂间距为450 mm),悬挂点对地高度为20 m,导线间距为8 m,呈悬链线的导线进行模拟计算.结果表明,考虑导线弧垂后,随着档距增大,弧垂加大,导线对地距离减小,导线下方的场强增大.在垂直档距中央的横向分布上,悬链线模型与二维模型计算结果接近,曲线形状基本一致.导线形状的差异会导致沿导线走向的场强分布存在很大差异.研究可供电网建设和生产运行参考.     

考虑导线弧垂的雷电感应电压计算与分析

为了提高配电线路的安全可靠性并对线路防雷设计提供有价值的参考依据,基于非均匀传输线理论和Agrawal场线耦合模型,实现了一种用于求解非均匀多导体传输线场线耦合模型改进电报方程的单变量时域有限元(FETD)法,通过与双变量FETD法对比,验证该方法的正确性。针对典型35 k V架空配电线路,计算了不同大地电导率和雷击距离条件下考虑导线弧垂的雷电感应电压,并分析了弧垂对雷电感应电压的影响机理。结果表明实现线路雷电感应电压的准确计算需要计及弧垂的影响。此外,比较了考虑弧垂、电晕和架设地线对雷电感应电压的影响,进一步说明了考虑导线弧垂的必要性。     

特高压多分裂直流耐压试验导线三维电场计算

为合理配置防风抗晕导线,特高压直流输电设备耐压试验过程中需对特高压多分裂直流耐压试验导线的标称电场进行快速计算。比较马克特-门格尔、有限元法、模拟电荷法对分裂导线表面电场计算的优缺点,建立基于模拟电荷法的分裂导线二维模型和三维模型,比较分析不同模型下导线表面及附近空间的电场分布情况,得到较精确的电场计算结果。结果表明:考虑弧垂、悬挂点不等高、导线有限长等因素,运用三维模型对多分裂直流耐压试验导线的表面及地面附近空间电场强度的计算结果与二维模型的计算结果基本吻合;在实验导线选型时,使用二维模型可得到满足工程需要的结果,但计算耗时要远低于三维模型。     

电除尘器波形板与小芒刺线匹配的优化研究

给出了以波形板、芒刺线作电除尘器收尘极、放电极的实验和数值模拟结果。利用可加偏压的边界探头测量电晕放电条件下近板场强和板面电流分布,芒刺距离、刺长对电晕放电的影响规律和决定最佳板距的因素进行了研究。在此基础上,获得与ZT—24板匹配的小芒刺线的最优几何形状。对波形板配光圆线在放电条件下电场、电流分布作了数值模拟。     

基于有限元法的特高压电晕笼交流离子流场数值分析

电晕笼被广泛用于超、特高压输电线路的电磁环境特性研究.基于特高压交流电晕笼,利用Matlab与COMSOL Multiphysics联合仿真方法,通过求解强耦合条件下泊松方程和电流连续性方程,建立了电晕笼离子流场计算模型,获得了电晕笼中电晕放电空间粒子的时空演化规律.计算过程考虑了分裂子导线表面的不均匀性、空间电荷对电晕放电以及新电荷发射和原有空间电荷迁移等物理过程的影响,计算结果更符合实际情况.研究了不同电压等级、不同导线半径对电晕电流幅值和空间电荷运动的影响规律,研究成果对电晕笼相关试验及电晕特性研究有一定的参考价值.     

模拟电荷法结合有限元法研究输电线下人体内外工频电场分布

针对500 k V高压输电线下人体内外感应电场和内部感应电流密度做了仿真研究,提出了运用模拟电荷法和有限元法相结合的混合方法计算输电线下人体内外电场分布情况,说明了两种方法结合的必要性和可行性。参照人体尺寸的相关标准并考虑人体不同组织的电特性,在ANSYS有限元分析软件中建立了简化的三维人体模型,通过模拟电荷法结合有限元法仿真计算了人处在输电线下时其周围和内部的感应电压、感应电场以及人体内部的感应电流密度。     

电场强化对流换热的场线坐标法数值模拟

为研究电场对气体对流换热的影响,依据场域控制方程,建立了表征电场及电荷密度分布的数学模型,并利用场线坐标法对线—板电极系统的电场、电位及电荷密度的分布进行了数值模拟,得到了场域空间单相气体所受电场力的分布情况,模拟结果显示,有电晕放电产生的电场可引起场域空间气体的“紊流”,并导致对流换热的增强。     

750kV同塔双回交流输电线路电磁环境分析

为了有效研究750kV同塔双回交流输电线路电磁环境,采用模拟电荷法进行电场计算、毕奥—萨瓦定律进行磁场计算、激发函数法及GE公式进行无线电干扰和可听噪声计算,分析相序布置、导线类型、导线对地最低高度、天气情况对电磁环境的影响。依据相应的电磁环境控制指标,提出750kV同塔双回交流输电线路设计要求:相序布置应采用逆相序;输电线路通过邻近民房时下相导线最低点距地高度不应低于19m,线路通过公众活动地区或跨越公路处时下相导线最低点距地高度不应低于13m,线路跨越农田时下相导线弧垂最低点距地高度不应低于10m。     

基于导线径向温度和蠕变的导线弧垂计算方法

输电线路弧垂是线路安全运行的重要指标,针对输电导线温度非均匀分布和蠕变带来的弧垂计算偏差,本文开展了径向温度和蠕变对弧垂计算模型影响程度的研究。首先,基于导线的物理构成和结构特征建立了导线的有限元模型,对不同运行状态下的输电导线进行有限元仿真,分析了不同运行状态下的导线径向温度分布规律;其次,建立了考虑径向温差的导线应力、导线径向热膨胀和蠕变的弧垂计算模型,基于力平衡原理研究了考虑径向温差的导线径向热膨胀、导线应力与伸长量的关系,分析了蠕变与伸长量的关系,并通过伸长量与弧垂的关系函数得到导线弧垂;最后,为了验证该弧垂计算模型的准确性和实用性,本文基于陕西某110 kV实际输电线路进行了验证。结果表明：对于本现场实际运行的导线来说,蠕变对弧垂计算的准确性影响最大,其次是导线径向温差,最后是径向热膨胀;在忽略导线径向温差、径向热膨胀和蠕变时,弧垂计算的误差范围为-45.2%~-30%,最大误差高达45.2%,而本文的优化模型计算误差小于1.1%;当忽略导线径向温差和径向热膨胀时,导线弧垂计算存在误差,且随着径向温差的增大,忽略导线径向温差和径向热膨胀带来的弧垂计算误差也逐渐增大。     

特高压输电线路树障隐患预判及仿真分析

针对输电线路树障隐患的研究,主要在于树冠距架空导线的净空距离和间隙绝缘特性两方面.以云-广特高压直流输电线路为研究对象,结合当地的气象条件和立地信息,分别建立导线下方树障隐患预判模型和导线旁树障隐患预测模型.利用Richard方程,建立树高生长预测模型作为树障的动态边界条件.运用解析法计算树冠距导线空间畸变电场,与线路间隙最小击穿场强进行比较,对是否发生树闪故障进行预判.通过Ansoft软件,对导线距树冠空间电场分布进行仿真分析.由分析可得,树高为18.591 m的树木畸变电场强度为662 480.043 V/m,线路间隙最小击穿电场强度为38 230 V/m,树冠处畸变电场强度远大于击穿场强,严重威胁线路安全运行对树障隐患作出提前预判.     

影响特高压直流输电线路表面电场的因素及分析

导线表面电场是特高压直流(UHVDC)输电线路无线电干扰、可听噪声以及电晕损失的决定因素,为此准确计算导线表面电场强度显得格外重要.国内外对表面电场的影响因素分析较少,本文以模拟电荷法为基础,以每个子导线内部设置12个模拟电荷为例,针对线路的分裂导线数、子导线分裂间距、子导线横截面积、导线对地高度及极导线间距等影响因素进行分析.运用MATLAB语言编写程序,对模型进行计算仿真,得出每个变量对表面电场的定量影响,为工程架设中选择导线结构参数提供重要的理论依据.     

35 kV电流互感器电场分析

采用路、场两种方法对35?kV电流互感器电场分布进行定性和定量的研究，分析其法兰附近发生电晕放电的原因.由于35?kV电流互感器一次线圈呈U型结构，导致其电场呈三维空间分布，而且计算区域中具有多层介质和复杂的结构.为更真实反映全场域电场分布，在外绝缘等值电路分析基础上，采用有限元法，应用ANSYS商用软件包对35?kV电流互感器进行三维电场数值计算和绝缘的分析研究.通过对35?kV电流互感器内外电场分布的分析及改进方案的产品研究、试验，证明电场研究的正确性和改进方案的可行性.     

基于三维模型法500kV交流输电线路绕击耐雷性能分析

现有的二维电气几何模型将导线、避雷线高度等效为平均高度,所计算出的绕击跳闸率不能反应出档距上任意位置的绕击情况,考虑到输电线路绕击跳闸率的准确性和工程实用性,文中建立了三维电气几何模型,综合考虑了各截面导线悬挂高度、不等高悬挂、导线工作电压及相位、雷电入射角、地面倾角、高空风速、保护角及导线高度等因素.运用该模型分析某地区500 kV交流输电线路的三维绕击跳闸情况,在三维曲面上计算输电线路任意截面的绕击跳闸率,并对暴露距离进行三维分析.结果表明:输电线路档距上不同截面的绕击跳闸率相互差别很大,运用等效的平均高度计算的跳闸率并不能反映出线路的实际跳闸情况.     

高压输电线路附近室内工频电场的建模、实测与评估

基于边界条件的拉普拉斯方程求解法,建立了一种高压输电线路附近室内工频电场空间分布的理论推导模型.结合实际的高压输电线路参数和建筑物空间参数,采用该模型和等效电荷法及镜像原理对室内各测点的理论电场强度进行了仿真计算.通过对同一参数条件下室内的相应各测点电场强度的实测和比较,证实了该计算模型的简捷、正确和实用性.     

电除尘器中电场分析计算的几点探讨

电除尘器的工作过程中电晕放电以及尘粒荷电和收集均与电场有关,如能对其电场作深入分析和计算,无疑将对电除尘器设计的改进、结构优化和除尘效率的提高,具有理论指导和实用价值。本文分析了电晕场方程的性质,论证了方程解的存在和唯一;对电晕场方程的几种数值解法以一维情况为例,作了分析判断,提出较好的求解途径和边界条件的选用;用有限元法-差分法和模拟电荷法-差分法求解了二个实例,计算结果具有较好的精度。为求解复杂电极形状和负载情况下的分析计算,积累了计算经验,对进一步探索和研究具有一定的参考价值。     

覆冰对某输电塔影响的研究

覆冰对输电塔的影响是通过整个输电线路上各方面因素共同作用的。不同的档距、高差、转角以及风载等因素都会使覆了冰的输电线路的稳定性遭到破坏,从而引起输电线拉断及铁塔倒塌。通过MSC．MARC软件建立了输电塔模型,根据覆冰载荷的计算机理,得到不同档距、转角及风速条件下,输电塔在各个冰厚载荷作用下所产生的等效应力以及输电线所受的拉力,并将各个冰厚载荷作用下的结果进行分析比较,总结出倒塔的主要原因。     

750 kV输电线路电磁环境敏感区域实测数据分析

针对750 kV输电线路下方电磁环境敏感区域的人体感应触电问题,依据相关标准,实测线路下方的电场强度、磁感应强度,判断是否达到控制限值,并分析其影响因素及产生机理.结果表明,电磁环境敏感区域的线路下方电场强度、磁感应强度分别低于标准规定的限值;在一定范围内,线路下方电场强度、磁感应强度与横向分布距离负相关,线路下方电场...     

500 kV交流线路钻越±800 kV直流线路三维离子流场计算

为了保证交直流线路交叉钻越区域的混合电场不超过安全限值,建立了 500 kV交流线路钻越±800 kV直流输电线路区域的三维离子流场仿真模型,分析了钻越区交流线路对直流离子流场的影响,基于有限元方法计算了不同高度下线路钻越区的合成电场、离子流密度分布规律及混合电场电磁环境指标.研究表明,钻越区交流线路对直流离子流场具有...     

喷嘴-筒式脉冲空气放电中自由基的发射光谱研究

采取发射光谱法测量在大气压下含不饱和水蒸气空气中脉冲放电产生的OH自由基,通过对发射光谱相对变化的分析可得:OH自由基的相对生成量随喷嘴电极直径的变大而减少,随湿度的变大而先增大后减少再增大;OH自由基在放电电场中的分布呈从喷嘴电极中心向左、右和下方逐渐减少的趋势,而向上先增大后减小.     

降雨条件下球电极表面电晕放电特性的试验研究

降雨会改变电极表面的电晕放电特性,分别以直径10 cm、20 cm、30 cm及50 cm的均压球为研究对象,在试验室内人工模拟了大、中、小三种不同降雨强度,研究了球电极表面雨滴分布及对电晕放电的影响。研究表明:电晕放电会改变雨滴的形态及位置,使其更接近半球体,位置分布趋于均匀;雨水的存在会使球电极起晕电压明显降低,且表现出一定的极性效应,试验用四种球电极负极性比正极性起晕电压低0~20 k V左右;放电强度会随着球电极直径的增加而减弱,同时随着雨量的增加而增强;雨滴会造成球电极表面电晕放电强度出现间歇性变化;电压降低的过程中,电晕放电强烈程度明显弱于加压过程。电场仿真表明随着雨量增加,电极下表面雨滴径向距离会减小而轴向距离增加,雨滴附近局部场强畸变程度增加,起晕电压降低。