基于电晕笼试验的特高压正极直流线路可听噪声频谱特性

为准确地在户外进行特高压直流输电线路的可听噪声测量,以及研究可听噪声与电晕放电的关联特性,利用国家电网公司特高压直流试验基地的电晕笼,对直流线路的电晕噪声和几种典型背景噪声的频谱进行了测量和分析:对比了电晕笼内正极直流线路电晕噪声和背景噪声的频谱特性差异;同时给出了不同导线表面电场强度对正极电晕噪声频谱的差异;分析了电晕噪声A声级与其各频谱分量差值的稳定性。得出了与背景噪声区别较大、稳定性较好的电晕噪声频段,并最终得到了在电晕笼内测量得到的电晕噪声A声级与其8kHz分量之差为11dB的数值关系。在电晕笼内开展的4×1 000mm2导线可听噪声试验证实了该方法的有效性。     

特高压直流导线在单双极电晕笼中的可听噪声测量与分析

利用国家电网公司特高压直流试验基地直流电晕笼,对特高压直流导线在正极、负极、正负双极电晕笼中的可听噪声测量方法进行了研究。对单双极电晕笼内直流导线的表面电场进行了有限元仿真计算。计算结果表明,若施加相同等级的电压,单双极电晕笼中直流导线表面的平均最大标称电场相对差值在0.4%之内,采用单、双极电晕笼试验对导线表面场强的影响可以忽略不计。对单双极电晕笼中的特高压直流正极、负极、正负双极导线的可听噪声进行了全电压测量与分析。结果表明,对于我国现有的直流线路来说,利用正单极电晕笼代替正负双极电晕笼进行可听噪声试验是可行的。     

云南-广东±800kV特高压直流输电线路可听噪声仿真计算与测试分析

为研究特高压直流(UHVDC)输电线路可听噪声特性及环境影响,对±800kV云南-广东(简称云广)直流线路可听噪声进行了理论计算和测量分析。基于特高压直流输电线路导线表面最大电场计算的简化模型和BPA经验公式进行了可听噪声的理论计算。结合云广工程特点阐述了特高压直流输电线路可听噪声的测量环境、位置、时间、注意事项、数据记录、评价值与分析依据。将理论值与现场测量值进行比较分析可得:在正极半压和负极全压、负极半压、负极全压运行方式下可听噪声的测量值呈振荡性;不同月份的双极全压运行方式下可听噪声的测量值与理论值的误差明显小于正极半压和负极全压、负极半压、负极全压运行方式下所得到的误差。云广特高压直流线路可听噪声的测量值在海拔高度700m处的双极之间受周围植被影响而使得测量值偏小,其他海拔高度测量点的可听噪声分布均以最大值为中心、沿垂直于导线方向的两侧分布呈衰减趋势。在不同海拔高度下,双极全压运行的云广直流线路可听噪声的测量值满足噪声电磁环境限值。     

直流单点电晕放电可听噪声时域特性实验研究

为了研究直流电晕放电产生的可听噪声时域特性,基于实验室搭建的电晕放电测试平台,获得了正负极性直流单点电晕放电产生的可听噪声的时域波形,并对放电产生的可听噪声的时域特性进行了分析。同时,基于该实验平台,也获得了可听噪声脉冲与电晕电流脉冲在时间上的关联特性。实验结果表明:直流电晕放电产生的可听噪声时域波形具有双极性脉冲性质,正极性电晕放电产生的噪声脉冲幅值和脉冲上升时间比负极性电晕放电产生的噪声的相应值大;在时域上可听噪声脉冲与电晕电流脉冲具有一一对应关系。结合实验结果与正负极性电晕放电通道的发展过程,定性地解释了正负极性电晕放电噪声特性的差异及电晕放电噪声与电晕电流在时间上存在一一对应的原因。     

高海拔特高压直流线路可听噪声频域特性研究

为研究高海拔环境下特高压直流线路电晕放电产生的可听噪声的特性,基于国家电网有限公司西藏羊八井特高压直流实验基地的试验线段,对直流线路的可听噪声进行了测量,开展了可听噪声频域特性的研究,得到了正、负极侧可听噪声1/3倍频程谱,比较并分析了双极性导线正、负极侧的频谱差异和A声级的差异;比较了高海拔环境的直流线路可听噪声与按传统BPA经验公式计算的理论值的差异,分析了造成差异的原因,得出考虑高海拔因素的可听噪声修正值,改良了BPA经验公式。研究结果为高海拔特高压直流线路可听噪声的进一步预测和分析提供了有力支撑。     

空气温度对电晕笼中导线直流电晕特性的影响

为研究空气温度对导线直流电晕特性的影响,建立了导线直流电晕特性测试系统,定义了导线的起晕电压,在人工气候室内,测量了不同空气温度下电晕笼中导线的起晕电压、电晕电流、可听噪声水平等特征量,获得了空气温度对导线电晕特性的影响规律。试验结果表明:导线的起晕电压随空气温度的升高大致呈线性下降趋势;导线电晕电流在起晕后随空气温度的升高大致呈线性上升趋势;负极性导线电晕可听噪声水平随空气温度的升高而上升,且电压越高上升幅度越大;由于赫姆斯坦辉光过程的存在,正极性导线电晕可听噪声水平的空气温度修正系数在不同的电压时有不同的表现,并据此对我国特高压直流输电线路的工程设计提出了建议。     

表面水滴对特高压直流输电线路电晕特性的影响

雨、雾天气情况下导线表面形成的水滴会导致导线周围电场分布发生严重畸变,从而改变导线的电晕特性。我国第1条特高压直流输电工程——云广线处于多雨地区,导线电晕特性需考虑水滴因素的影响。为研究导线表面水滴对特高压输电线路电晕特性的影响程度,划分了导线表面水滴的等级,建立了导线电晕特性测试系统,测量了不同水滴等级下,电晕笼中导线的起晕电压、可听噪声水平等特征量,获得了导线表面水滴对导线电晕特性的影响规律,并据此对我国特高压直流输电线路的工程设计提出了建议。研究结果表明:导线的起晕电压随导线表面水滴等级的提高迅速下降,最低可降到原来的一半左右;起晕后,导线发生剧烈的舞动,导线表面的水滴在电场的作用下会被"蒸发"或甩掉;水滴会使导线起晕时的可听噪声值降低;在相同的电压作用下,导线的可听噪声水平随导线表面水滴等级的增加而提高。     

湿度对电晕笼中导线直流电晕特性的影响

为研究湿度对导线直流电晕特性的影响,建立了导线电晕特性测试系统。在人工气候室内,测量了不同湿度下电晕笼中导线的起晕电压和电晕可听噪声水平等特征量,获得了湿度对导线电晕特性的影响规律,并对我国特高压直流输电线路工程的设计提出了建议。     

导线表面污秽对正极性单电晕点可听噪声频谱特性的影响

为了深入研究在正极性电压下导线表面污秽对可听噪声频谱特性的影响,在实验室搭建了基于电晕笼的单电晕点可听噪声测量实验平台。分别测量了单电晕点表面附着氯化钠、高岭土、碳粉等不同种污秽下的可听噪声频谱特性,并且对不同表面状态下单电晕点在不同电压下的可听噪声频谱进行了长期的统计。结果表明:随电压增加,干净单电晕点的可听噪声不同频率分量的变化有较大差异。相对于干净导线,污秽对单电晕点噪声频率1 k Hz分量的影响较小,对噪声频率1 k Hz分量影响较大。对噪声高频分量的影响主要由于电子及离子在高场强下,运动速度较快,所含的能量较大,从而引起其周围空气强烈震动,产生高频噪声。     

风对±800kV直流输电线路无线电干扰的影响研究

高压直流输电线路电晕产生的无线电干扰与导线所加电压、导线布置形式有关,还与天气情况有关,特别是风对无线电干扰的影响较大。文章分析了高压直流输电线路无线电干扰的机理,在国内首次进行了特高压直流等尺寸试验线路无线电干扰的长期测试,研究了特高压直流输电线路的无线电干扰特性,得出了风对无线电干扰的影响规律。直流输电线路电晕产生的无线电干扰随从负极指向正极的风速增大而增大。     

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。     

特高压交流试验基地变电构架区可听噪声源特征频率分析

为了改善变电站噪声环境、推进特高压工程建设,通过电晕笼和金具试验测量到的导线及金具噪声频谱,归纳出了电晕噪声主要频谱特性;通过测量特高压交流试验基地及特高压示范工程变电站内变压器的噪声,归纳出了变压器噪声主要频谱特性。在对特高压交流试验基地变电构架噪声进行实测的基础上,分析了特高压交流试验基地变电构架下各噪声源特征频率的分布,得出在合理设计均压环及母线的情况下,变电构架可听噪声对总体噪声贡献很小的结论。该结论可用于指导治理变电站的可听噪声。     

空气湿度对导线电晕起始电压的影响

我国特高压工程中,输电线路要经过山地、湖泊等高湿度地区,空气湿度对架空输电线路电晕放电有较大影响。为研究湿度对导线电晕放电的影响,利用同轴线-筒电极研究了不同大气湿度对交流以及直流正负极性电晕起始电压的影响规律。试验结果表明:湿度对直流正极性电晕起始电压影响较小,而对直流负极性以及交流电压电晕起始电压影响较大:在相对湿度达50%～60%时,直流负极性与交流起晕电压最高。分析认为,空气湿度对空间电荷分布的影响以及湿度对导线表面状态的影响是导致起晕电压变化的主要因素。     

特高压直流长、短输电线路可听噪声的转换关系研究

输电线路的可听噪声是发展特高压直流输电需要解决的关键技术问题之一。特高压直流试验线段和电晕笼是研究实际线路可听噪声的重要试验设施。研究特高压直流长、短输电线路可听噪声的转换关系,对于利用特高压直流试验基地建设的试验线段和电晕笼的试验结果预测实际特高压输电线路的可听噪声有重要意义。推导了由可听噪声产生功率表示的任意长度输电线路下方地面各位置处可听噪声的计算公式,并由此得出直流长、短输电线路可听噪声之间的关联关系。当单回直流试验线段的长度大于测量点到正极导线距离的10倍、测量点在线路纵向上偏移中心点不超过线路总长的20%时,可近似认为试验线段下可听噪声的测量结果为实际无限长线路相同位置处的可听噪声水平。     

实验室内交流导线电晕噪声的频谱特性研究

交流电晕放电产生的可听噪声主要由宽频噪声分量与纯音分量组成,为了对可听噪声频谱特性进行深入研究,基于实验室内交流电晕放电可听噪声的时域测试平台,获取交流导线电晕放电产生的可听噪声时域波形,提出了将测量得到的可听噪声分为脉冲簇噪声、空间离子往复迁移噪声和背景噪声3个部分,并采用基于小波变换的噪声提取方法对各部分分量进行了分离。在此基础上,获得了交流电压调制和离子迁移运动对导线纯音分量的不同作用机理以及纯音分量的变化规律。研究结果表明在电压调制作用下周期出现的脉冲簇噪声和空间离子往复迁移噪声共同形成了纯音分量,而离子迁移运动的作用大于电压调制作用,且纯音分量随着电压的升高明显升高,对于总声压级的贡献也不断增加。此外,结合了放电过程中的空间离子的运动特性,对可听噪声的频谱特性进行了定性分析。     

特高压输电线路电气和电晕特性研究

研究特高压输电线路的主要电气参数、导线表面最大电场强度与分裂导线结构几何参数的关系,介绍工程上适用的主要电气参数和导线表面最大电场强度的计算方法。以现有高压试验数据为基础,探讨特高压输电线路的电晕随天气条件和分裂导线几何参数变化的规律。按照不同天气条件下人对可听噪声感受的不同限值要求,提出1000kV输电线路分裂导线必须达到的基本几何参数。     

±800 kV特高压直流输电线路结构参数对地面可听噪声影响的定量研究

在特高压直流工程中,输电线路下方的可听噪声水平是一个基本的环境考核指标。介绍了目前5种高压直流线路的可听噪声预测公式,通过将计算结果与向家坝-上海±800 kV输电线路下方的可听噪声实测数据进行对比,得出EPRI预测公式能较好地适用于中国特高压直流线路可听噪声的预测。基于该公式,分析了不同导线结构对±800 kV直流线路可听噪声的影响规律,通过对比得出了导线分裂数是影响线路可听噪声的最主要因素。当电压恒定为±800 kV时,导线分裂数从4到8每增加2,参考点处的可听噪声减小10 dB（A）左右;当导线表面电场一定时,分裂数每增加2,参考点处的可听噪声增加2 dB（A）左右。     

高海拔特高压直流试验线路电磁环境初步试验研究

为了研究高海拔地区特高压直流输电线路电晕特性及环境影响,特高压工程(昆明)国家工程实验室在海拔2 100 m处建起一条长800 m的双极直流试验线段,并通过所建立电磁环境自动测试平台,在±(800～1 000)kV电压范围内对电磁环境的参数(RI、Es、Js、NA、CL)进行了长达一年的测量。分析结果显示,无线电干扰RI在极导线投影处达到峰值,处理后的RI值满足行业标准DL/T 1088—2008要求;在±800 kV双极运行时在正极导线在对地投影处的可听噪声NA与离子流密度Js值达到最大,所测量NA与Js数据皆满足行业标准的要求。通过与美国EPRI等机构提出的经验公式进行理论计算数据进行对比,发现在正极导线及外侧其测量值与计算值能够很好的吻合,但在负极侧有较大差异,意味着高海拔地区的导线电晕机理尚需进一步研究。     

±800kV直流输电线临近复杂地形时可听噪声分布特性仿真分析

为分析特高压直流输电线路临近复杂地形时的可听噪声状况,基于镜像法并结合优化模拟电荷法,提出了可用于计算复杂地形情况下特高压直流输电线路可听噪声的方法。该方法的有效性通过实测数据获得了验证。利用该方法仿真分析了不同斜坡角度、斜坡起点离导线距离以及凸凹地形对特高压直流输电线路可听噪声的影响规律,结果表明:地形对直流线路可听噪声的分布特性影响较为明显,在进行直流输电线路可听噪声评估时应适当考虑地形的影响。该计算方法及相应的仿真分析结果可为特高压直流输电线路经过复杂地形时的规划设计作技术参考。     

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。