HVDC输电线路离子流场数值计算方法研究

为了解高压直流输电线路的电磁环境影响及电晕损耗,讨论了高压直流线路周围离子流场计算的数值方法。描述高压直流离子流场控制方程的三阶非线性偏微分方程分解为两个等效的泊松方程后可用有限元迭代方法求解即在每次求解后根据两场的计算结果更新空间电荷密度,反复迭代求解直至计算结果收敛。该算法舍弃了Kaptzov和Deutsch假设,并提出了一种有效的电荷密度更新公式,同时考虑两场电位差别、电场与边界条件的差别,使迭代较快收敛。通过与实验模型的测试结果对比,验证了算法的有效性。     

电除尘器离子流场理论模型

建立了离子流场中作用场和总场之间的耦合关系，提出求解离子流场的数学模型，具体计算了电除尘器的离子流场，并对计算结果进行了讨论，模型可用于指导电除尘器的设计和运行。     

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。     

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。     

加权余量法用于直流离子流场的数值计算和分析

本文提出了一种直流离子流场数值计算的新方法。采用加权余量法来直接求解离子流场电位和空间电荷的方程,不仅可以用于高压直流输电线路离子流场的计算,同时也可用在其它电晕放电的研究中。该法无需采用传统的Deutsch假设,可以考虑风对离子流场的影响。最后给出了离子流场的一些计算结果,并与有关实测结果进行了比较。     

空间电荷条件下超、特高压直流复合绝缘子电压分布

针对高压直流输电线绝缘子沿串电压分布问题,提出按离子流场模型求解。采用有限元迭代方法,求解了离子流场控制方程。对±500 kV直流复合绝缘子沿串电场及电压分布进行了计算,并与不考虑空间电荷条件下的静电场求解结果进行了对比,通过与试验测量结果比较,验证了考虑空间电荷时,计算结果更接近实际测量结果,并将该方法应用于特高压±800 kV直流绝缘子沿串电压分布问题的计算求解中。结果表明,由于电晕产生电荷的抑制作用,绝缘子在高压端及低压端的电压和电场强度均有较大改变。得到了不能将直流绝缘子沿串电压分布问题简化为无电荷影响的模型求解的结论,建议采用离子流场有限元迭代计算方法求解该问题。     

多重网格法在HVDC线路离子流场数值计算中的应用

简要介绍了一种求解偏微分方程边值问题的有效方法——多重网格法,它比有限差分法和有限元法具有更高的计算效率和收敛速度。通过对HVDC线路非线性离子流场的计算表明,由多重网格法计算得到的结果比采用有限元法更接近于实际测量值。     

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.     

直流输电线路三维离子流场的计算方法

当考虑导线弧垂、杆塔、地面起伏以及临近建筑物等影响时,高压直流输电线路的离子流场是一个三维场,需要提出有效的三维直流离子流场的计算方法。采用优化模拟电荷法求得标称电场的电力线,然后基于Deutsch假设计算直流离子流场的空间合成电场。针对直流模拟试验线段,对其附近放置房屋模型时地面及房屋模型顶部的合成电场进行计算和测量,将计算结果与测量结果进行比较,其结果令人满意。该方法还适用于换流站的离子流场分析以及其他类似物理问题的计算。     

高精度上流有限元法在特高压直流输电线路离子流场计算中的应用

在对高压直流(HVDC)输电线路下的电磁环境进行预测时,地面合成场强和离子流密度的计算问题实际上是一个多维非线性问题。在对剖分单元进行处理时,为了解决传统的有限元方法、上流有限元法采取线性假设与线性插值,存在计算量大、精度差、算法效率低的问题,提出一种新的非线性空间电荷密度插值方法,从理论上推导了算法的实现过程,并基于上流有限元方法对离子电流密度方程进行迭代求解。采用该算法对现场运行的±500 k V和±800 k V输电线路离子流场进行了理论计算与现场实地测量,并将理论计算结果与实际测量结果进行了对比,结果表明:所提出的算法能在减少计算量的同时提高计算的准确度。针对风速对双极离子流场影响的研究较少的情况,研究讨论了不同风速影响下的双极离子流场问题,得到了风速对双极离子流场地面最大合成场强和离子流密度影响的规律,为新的直流输电线路的设计提供了有力的参考。     

风速对特高压直流输电线路离子流场分布的影响

特高压直流(UHVDC)输电线路地面离子流场的大小是检验电磁环境是否超标的重要判据,对不同风速条件下的地面离子流场的分布进行了计算研究。针对离子流场的计算,提出一种改进迭代上流有限元方法,建立了考虑风速影响的离子流场模型。研究了不同风速对±800 k V输电线路离子流场分布规律的影响。研究表明,地面最大合成场强和离子流密度随风速的增大而增加明显,且风速会使其发生一定偏移。考虑风速为8 m/s时,地面最大合成场强比无风增加了12.64 k V/m,且地面最大离子流密度是无风时的2.65倍。水平风速越大地面合成场强和离子流密度的分布曲线和峰值往背风向偏移越严重,空间其他较远处的合成场强和电荷密度变化不大,且空间合成场强与电荷密度的最大值主要分布于导线周围空间。     

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。     

高压直流输电线路离子流场计算研究综述

高压直流输电线路离子流场的求解是其电磁环境分析和评估的基础。本文对高压直流输电线路离子流场计算研究现状进行了综述,对其中存在的困难进行了分析,并介绍了相关的研究进展。对目前高压直流输电线路离子流场的研究进行了全景式的描述,对这方面的研究工作具有一定的助推作用。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于泛复变函数求解Maxwell方程的方法

根据泛复变函数是复变函数在高维情况下的推广形式,将这种方法用于电磁场边值问题的解析计算。并以一个三元高次偏微分方程组和两个电磁场问题求解为例,用提出的方法得到了与经典求解法一致的结果。在待求场域可用偏微分方程(组)、边界条件可用初等函数方程表示的情况下,该方法具有概念清晰、简单便捷的优点。     

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...     

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。