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。     

高压直流系统电缆接头中空间电荷与电场分布的仿真计算

电缆接头复杂的结构与界面情况,使其成为电缆系统中的薄弱点,需要重点研究.但是由于空间电荷测量方法的局限性,只能获得简单结构(例如薄膜或同轴电缆试样)的空间电荷分布,而复杂绝缘结构中的空间电荷分布无法直接测量.利用COMSOL仿真软件,基于双极性载流子输运模型,建立三维电缆接头仿真模型,对其空间电荷与电场分布进行了仿真计...     

特高压直流输电线下的直流离子流电场

针对特高压直流输电导线发生电晕的情况,采取测量试验来探究直流导线产生电晕以后导线下方的离子流对地面电场的影响。通过试验,得出直流导线产生电晕以后导线下方的合成场强、标称场强、空间电荷场强分别与导线电位成线性关系,正、负极导线放电电晕情况有差异以及标称场强在合成场强中的比重随高度变化而改变等。     

高压直流输电对地电场观测影响特征分析

随着我国“西电东送、南北互供、全国联网”基本战略的实施,多条高压直流输电线路投入运行,对地电场观测造成的干扰愈显突出。为此,总结了全国地电场台站受高压直流输电干扰特征和规律,从统计意义上概括典型干扰形态,包括方波、尖峰和方波+尖峰3种,其中以方波为主,占比约65.5%。通过理论推导,结合干扰实例,探讨了不同干扰形态产生的原因及影响机理,认为在近接地极区域表现为方波形态,在线路中心区域表现为尖峰形态,在二者重合区表现为方波和尖峰的组合形态。对比同一线路不同干扰事件,分析了干扰特征和台站与高压线路的相对位置、与接地极距离、影响区域地下结构等因素的关系,为识别和判定此类干扰提供了依据。     

高压直流输电线下合成电场的有限元快速算法

直流输电线下合成电场计算方法中,上流有限元方法具有较强的适应能力,得到了广泛应用,但其计算效率尚有待提高.为获得较高的计算速度,该文根据上流有限元算法的特点,采用节点编号优化与Cholesky分解相结合的求解泊松方程的直接方法,反复求解泊松方程时较矩阵方程迭代算法有较大优势;采用合理的电荷密度更新策略,减少了迭代所需的收敛次数.这些方法综合应用,获得了较高的计算速度,1.5万节点的双极6分裂特高压直流输电线路合成电场算例,计算时间低于5 s.在算例中该算法显示出对电荷密度初始值具有较好的鲁棒性.     

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。     

不同形式电压下高压直流电缆试验终端电场与空间电荷分布计算

试验终端是高压直流电缆电气性能试验的重要组成部分,该文基于交流电缆水终端建立了直流电缆水油终端模型,并得到了直流电场下的电场和电荷分布.为研究不同形式电压下高压直流水油终端中电场强度及其电荷密度分布,首先建立了水油终端电场-空间电荷仿真模型,该模型考虑了空间电荷的注入以及空间电荷和电场的相互作用;接着将仿真结果与试验进行对比,以验证模型的正确性;随后,基于该仿真模型分析了直流电压及6种不同形式冲击电压下水油终端的电场强度、电荷密度分布规律,并与GB/T 31489.1规定的6种冲击电压下水油界面处的场强与电荷密度进行比较.结果 表明,雷电冲击电压在水油界面上产生的场强幅值最大,超过了水的击穿场强.因此水油终端不适用于雷电冲击试验.论文研究可为高压直流试验终端的研发提供参考.     

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。     

杂质浓度梯度下XLPE空间电荷与电场分布特性仿真研究

交联副产物等杂质解离易引起异极性空间电荷的积累,导致局部场强畸变。同时,交联聚乙烯（XLPE）直流电缆脱气处理后交联副产物杂质会在绝缘层中形成“内高外低”的浓度梯度分布,而杂质浓度梯度对空间电荷的影响尚不清晰。为此基于双极性电荷输运模型,引入杂质浓度梯度并考虑杂质离子对载流子的散射作用,仿真计算交联副产物杂质均匀分布与梯度分布对XLPE空间电荷与电场分布的影响,并分析影响杂质梯度效应的各种因素。结果表明：杂质梯度分布下XLPE空间电荷和电场分布表现出明显的杂质梯度效应,即低浓度侧异极性电荷积聚增多,导致其附近电场增强;而杂质解离势垒和杂质分布浓度是影响杂质梯度效应的主要原因,在杂质浓度梯度一定时,活化能越低,温度越高,解离势垒越低,载流子的迁移率相应降低,导致杂质梯度效应越明显;绝缘层厚度越大,杂质分布浓度越高,杂质梯度效应也越明显。     

正极性雷电冲击电压下空间电荷电场测量研究

很多绝缘问题本质上都与电场相关,电场测量是高电压领域的重要研究手段。空间电荷导致电场畸变是流注理论的基础,因此定量测量空间电荷的泊松电场对于研究空气间隙的放电机制有重要意义。利用光电集成电场传感器测量了1m棒–板间隙未发生放电条件下各点的轴向电场,并与数值仿真结果进行对比,验证了电场传感器进行定量测量的可靠性;对3种电极条件下1m棒–板间隙空间电荷区域外部轴线上各点的电场时域波形进行测量,将空间电荷形成的泊松电场与外加电压形成的拉普拉斯电场分开,定量测量了不同电压幅值下、不同空间位置的泊松电场幅值与变化规律。研究结果为建立并验证空间电荷模型奠定了基础。     

混合式高压直流断路器空间电场分布

为提高高压直流断路器阀塔绝缘设计可靠性,针对自主设计的±535 k V混合式高压直流断路器阀塔,采用CREO和ANSYS混合建模技术,搭建直流断路器阀塔的3维模型,并进行静电场求解。对该模型添加阀端间直流耐压试验电压,求解得到组件和屏蔽系统的电场;添加阀支架直流耐压试验电压,求解得到阀支架的电场;在电场最大区域添加考察线,考察场强最大值周围空间电场分布规律。求解得到：±535 k V混合式高压直流断路器的最大场强为2.748 k V/mm,位于底层直屏蔽罩的倒角位置;离电极表面20 mm,场强减小至1.4 k V/mm;离电极表面40 mm,场强减小至1 k V/mm;离电极表面100 mm,场强减小至0.5 k V/mm以下。结果表明：±535 k V断路器的整体电场满足电场控制要求值,电极周围空气间隙中场强快速衰减。研究结果为±535 k V混合式高压直流断路器绝缘结构设计提供了可靠支撑,具有重要的借鉴价值。     

高压输电线下有建筑物时工频电场计算中模拟电荷设置方法的改进

用模拟电荷法计算高压交流输电线路附近有建筑物时的工频电场,需要在建筑物表面及其附近地面设置若干个模拟电荷和匹配点.由于正六边形是无重叠、无空隙覆盖平面区域的最优形状,因此采用蜂窝状网格划分建筑物表面,进而设置模拟电荷.仿真结果表明,与传统的正方形格状划分相比,在精度相同的前提下,该划分方式可以有效减少模拟电荷的数量,提高计算速度.针对传统的模拟电荷均匀设置的方式,提出在场强变化大或感兴趣的区域将划分网格缩小,反之增大的方案,仿真结果证明了该方案可以进一步改善计算精度和减少模拟电荷的数量.     

模拟电荷法计算特高压架空线路3维工频电场

为研究杆塔及导线弧垂对架空线路周围工频电场分布的影响,并检验2维计算模型的合理性与适用性,首先基于模拟电荷法建立考虑杆塔及导线弧垂的3维架空线路工频电场计算模型(它以线电荷单元为模拟电荷布置在各导线和杆塔铁棒轴线上,解析计算线电荷单元的电位系数,并叠加得到总体电位系数矩阵,从而可解得各节点的线电荷),然后据此计算了特高压线路相导线表面及地面上1m高平面内的3维工频电场。结果表明,地面上1m处平面内场强分布受弧垂影响很大,3维模型比2维模型更全面、准确地反映了这种不均匀分布状况;各相导线表面场强最大值在杆塔附近均有微弱变化,但并不显著;地面上1m处场强在杆塔附近增大,但在远离杆塔的区域基本不受杆塔影响。     

高压输电线路用复合绝缘子电位和电场分布的计算与改善

采用模拟电荷法和有限元法计算高压线路用复合绝缘子的电场分布和电位分布，讨论了改善复合绝缘子电场和电位分布的措施。为验证计算结果，还进行了复合绝缘子的电位分布试验。     

交流输电线下建筑物邻近区域电场分布及其影响因素研究

为改善交流输电线路附近建筑物邻近区域的电磁环境,建立了交流输电线路及其邻近建筑物的有限元仿真模型,计算了输电线路呼高、建筑物 材料以及建筑物楼层高度等因素对距地面1.5 m电场及屋内电场的影响,并对建筑物电场的畸变情况进行了分析。以电磁环境安全为目标,计算了不同 情况下输电线路与邻近房屋的安全距离。研究结果可为国内外高压交流输电线路工程优化设计、输电线路建设选址、沿线房屋拆迁等工作提供理论依 据。     

Properties of Space Charge Distributions and Conduction Current in XLPE and LDPE under DC High Electric Field

Space charge behavior and conduction current in polyethylene under dc stress were investigated. One of the reasons for the different breakdown property in cross‐linked polyethylene (XLPE) from that in low‐density polyethylene (LDPE) may be based on the existence of cross‐linking by‐products in XLPE. Furthermore, a thermal history in cross‐linking process for XLPE may also cause of the difference. It is generally accepted that the existence of the cross‐linking by‐products increase the conduction current in XLPE under dc stress. It is also said that an anneal treatment in air atmosphere may affect to the electrical properties under dc stress. Therefore, we investigated the effect of the cross‐linking by‐products and the anneal treatment on space charge behavior and conduction current in polyethylene under dc stress. In our research, it is thought that the increasing dissipation power in XLPE is the cause of the breakdown in it under dc stress. Therefore, to calculate the dissipation power in the bulk of test sample, we measured the space charge distribution and the external circuit current simultaneously. Based on the results, we discussed the reason of the difference of the space charge properties in XLPE and LDPE focusing on the cross‐linking by‐products and the oxidation of the test samples.     

邻近交流线路时直流输电线下混合电场的计算

为了准确计算交直流并行输电线路线下混合电场,针对交流输电线路对直流导线表面电场的影响进行了分析,采用寻优算法优化模拟电荷位置,分析了直流导线表面电场随交流导线电压变化的情况.在考虑交流线路对直流线路空间离子轨迹影响的情况下,基于Deutsch假设计算了直流输电线路线下合成电场的瞬时最大值,提出了一种合理的假设,从而准确地计算了并行输电线路线下混合电场.最后分析了线路邻近间距对线下混合电场的影响.结果表明,交流输电线路对直流导线的起晕以及直流线下空间离子流场有较大影响,在计算时应予以考虑,交直流线路间距对直流线路线下混合电场有很大影响,在设计线路时应予以考虑.     

高压直流电场对豆腐干燥的实验研究及机理分析

为了探索高压电场干燥机理,优化干燥工艺,提高干燥效率,通过采用针电极、线电极和板电极在不同的电压下对豆腐进行了干燥速度对比实验,同时进行了针电极下豆腐加玻璃罩与不加罩的干燥速度对比实验和线电极下电极间距、线间距对干燥速度的影响实验及豆腐的高压电场预处理实验。实验结果表明:采用板电极干燥效果不明显,而采用线电极和针电极能获得较大的干燥速度,加玻璃罩后豆腐的干燥速度远低于未加罩豆腐,上下电极间距和线间距也都对干燥速度有一定影响,高压电场预处理并不能提高豆腐的干燥速度,最后分析了高压电场干燥机理,认为离子风对被干燥物料的冲击作用是导致其干燥速度增加的主要原因。     

有限元法分析高压架空线路附近电场分布

为准确得到实际建筑物及其周围场强分布,应用三维有限元法分析高压架空线路附近建筑物及其邻近区域中的电场分布。采用的模型考虑了高压架空线和实际建筑物(即建筑物墙壁、楼层间钢筋等)结构,并用六面体单元剖分整体模型以减少三维模型单元数量和提高计算精度。再应用子模型法校核计算结果的准确性,然后分别计算空间中有建筑物时房屋顶部和内部和无建筑物时同样位置的电场分布。最后讨论建筑物对其外部电场的畸变作用及对其内部电场的屏蔽作用。结果表明:架空线路附近的建筑物会改变空间电场分布,且建筑物附近电场强度的最大值出现在建筑物外廓尖角处。