两回高压直流输电线路交叉跨越时地面合成电场计算

高压直流输电线路交叉跨越是我国特高压技术发展中可能出现的新问题。为了建设满足电磁环境要求的直流输电工程,应当研究相应的合成电场预测方法。由于两回直流线路相互影响,交叉跨越区域内合成电场呈复杂的三维分布。本文提出一种两回直流线路交叉跨越时地面合成电场的计算方法,该方法基于三维通量线法,采用模拟电荷法计算标称电场,利用Deutsch假设计算合成电场。通过在实验室内搭建直流导线交叉跨越试验平台,对计算方法进行验证。基于该方法,对±800k V线路跨越±500k V线路时地面合成电场的分布进行研究。与一回±500k V线路单独存在相比,±800k V线路以90°跨越±500k V线路时,地面合成电场峰值基本不变,但分布规律更为复杂。     

±500kV直流架空线路地面合成场实测与计算

采用现场实测和仿真计算相结合的方法,研究±500 kV直流架空线路地面合成电场及离子流密度的分布规律,并讨论相关参数的设定问题,验证基于Deutsch假设的解析计算法的工程实用性,为特/超高压直流输电线路的初步设计、环境影响评价、竣工环保验收等环节提供技术支持。     

高压直流输电合成电场计算及仿真研究

为了保证高压直流输电的安全运行,研究高压直流输电下的合成电场的计算方法很有必要。针对高压直流输电合成场强,基于Deutsch假设的计算方法,利用Matlab设计了程序,仿真了超高直流输电线路下合成电场分布,并分析了高压直流输电线路参数对直流输电线路合成电场分布的影响。     

雨滴对高压直流输电线路地面离子流场的影响

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,其中降雨条件下输电线路的电磁环境问题尤为突出,然而目前关于雨滴对离子流场影响的研究较少。为此,在Deutsch假设的基础上,针对空间存在的雨滴对离子流场的影响因素,进一步假设雨滴为输电线路新的电荷背景,同时采用雨滴局部畸变电场值替代标称电场值,从而考量雨滴对离子流场的影响效果。实例计算表明,与Teshmont公司的计算结果相比,良好天气下该模型的计算结果与其一致;与良好天气相比,雨天下地面离子流密度与电场的值分别约增大至2倍和1.5倍。     

高压直流模拟试验短线段下地面3维合成电场的计算分析

合理设计高压直流模拟试验线段,需要研究线段长度与地面合成电场分布的关系。为此,给出了一种利用点电荷求解较短试验线段标称电场的优化模拟电荷法,并在此基础上,给出了基于Deutsch假设计算其地面3维合成电场的方法。通过计算和对比分析,得到如下结果:当试验线段的长度约为其高度的6倍时,在约1%的误差范围内,可将其当作无限长直导线来处理,进而得到线段中点处的导线表面电场以及中点下方地面标称电场和地面合成电场的横向分布。因此,试验线段的长度可在搭建之前根据试验目的、误差要求及具体导线的结构参数通过计算来确定。     

基于气象数据的雾天气条件下高压直流输电线路合成电场计算分析

为了得到雾对高压直流输电线路地面合成场强的影响规律,建立雾天气条件下高压直流输电线路合成电场计算模型,从雾天气条件下基本气象指标能见度出发,计算雾滴的粒径和数密度分布,建立雾滴电荷密度计算模型。模型求解过程中同时考虑了雾天湿度变化对高压直流导线起晕场强和离子迁移率的影响,运用实验模型验证了计算模型的正确性,计算实际线路结构下,不同能见度和不同种类雾天气条件下地面合成电场的分布。计算结果表明:随着雾等级的不断提高和能见度的逐渐降低,高压直流输电线路地面合成电场逐渐增大,浓雾条件下地面合成电场最大值已经超过国家标准限值30kV/m。经分析可知,导线起晕场强的降低和雾滴空间电荷密度的增大是地面合成场强增大的主要原因。     

同塔双回高压直流线路地面合成电场的计算方法

我国计划在实际工程中采用同塔双回高压直流线路,由于该类线路在世界上无工程应用先例,需要研究其地面合成电场的有效计算方法,以满足工程设计和环境保护需求。考虑极导线对地距离不同和极导线布置方案对每一极导线起晕电压的影响及正负极导线起晕场强的差别等因素,提出一种计算同塔双回高压直流线路地面合成电场的方法。利用同塔双回直流模拟试验线段,对极导线按不同方案布置时的地面合成电场进行测试,并采用该文方法对地面合成电场进行计算。结果表明,采用该文方法计算极导线按不同方案布置时同塔双回直流线路的地面合成电场,其分布规律与实测结果基本吻合;地面最大合成电场计算值与实测结果基本一致。     

800kV直流线路负极悬空时的地面合成电场计算和分析

高压直流线路在实际工程中已得到广泛应用,国内外学者对该种线路的地面合成电场计算问题进行了大量研究,提出了多种数值计算方法,但对直流线路负极悬空时地面合成电场计算方法问题的讨论却很少。给出了直流线路负极悬空时导线周围标称电场及悬空导线电位的一种计算方法,对比分析了800 kV直流线路处于不同运行状态时的地面标称电场分布和导线表面电场,得到了悬空导线的电位与携带电荷量的线性关系。将上述方法与有限元方法相结合计算了负极悬空800 kV直流线路的地面合成电场,得到了悬空极导线合成电场电位的变化对该种线路地面合成电场最大值的影响规律。最后,计算结果显示负极悬空±800kV直流线路地面合成电场的最大值要小于负极接地情况下的最大值,它们的相对差别不到4%。     

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。     

并行双回特高压直流输电线路地面合成场强计算与试验研究

文中采用Deutsch假设和现场实测相结合的方法,分析了特高压、并行双回特高压直流输电线路下地面合成场强的分布特性。结果表明:基于Deutsch假设计算的结果与实测结果吻合,适用于实际工程合成场强的预测。双回特高压直流线路并行时,由于空间正负离子流的相互影响作用,其场强分布与导线排列方式有较大关系,两回路线路内侧极性相同时,并行线路之间区域合成场强较单回增加,内侧极性相反时,并行线路之间区域场强较单回减小。同时,随着两回线路之间距离的减小,或线路高度的增加,与单回路相比,线路中间区域合成场强增加或减小幅度增大,但两回路线路外侧合成场强与单回线路基本相同。     

极导线垂直排列直流线路地面合成电场的一种计算方法

极导线垂直排列直流线路在我国已用于实际工程，有必要研究有效方法计算该类线路的合成电场，以满足工程设计和环境保护需求。根据极导线垂直排列直流线路几何结构的特点，在Deutsch假设的基础上，提出了一种计算极导线垂直排列直流线路地面合成电场的方法。该方法还适用于极导线水平排列直流线路。通过试验和计算结果对比，对该方法进行了验证。使用该法对极导线垂直和水平排列±500kV直流线路的地面合成电场进行了计算分析。结果表明：在极导线高度和极间距分别相同的情况下，极导线垂直排列直流线路下的最大地面合成电场比极导线水平排列直流线路的略大，但极导线垂直排列直流线路的地面合成电场横向衰减较快；极导线垂直排列直流线路的走廊宽度约为极导线水平排列线路的50%。     

直流输电线路下地面合成电场的无线同步测量系统研究

受电晕放电及环境气候的影响,直流输电线路下的地面合成电场大小会在一定范围内随机变化,研制方便、有效的地面合成电场同步测量系统对直流线路电磁环境研究和评价具有重要意义。研制了基于ZigBee的地面合成电场分布式无线测量系统。分析了无线测量网络的节点构成和组网过程,重点分析了基于同步广播报文的节点时间同步方法和基于改进时分多址接入ftimedivisionmultipleaccess,TDMA）机制的数据传输协议,其以很小的算法开销和能量开销实现了电场数据的同步采集与可靠传输。现场测量试验证明：该电场测量系统操作方便,测量结果能准确反映地面合成电场的实际分布情况。     

同走廊双回直流线路地面合成电场计算

我国部分地区输电走廊非常紧张,为了提高单位走廊的电能输送能力,可以采用更有效率的输电线路方式,同走廊双回直流线路是一种备选方案,然而双回直流线路同走廊架设在世界上尚无工程应用先例。文中给出了一种同走廊双回直流线路地面合成电场的计算方法,考虑了影响此种线路地面合成电场的多种重要因素,并使用该方法分析了同走廊双回直流线路地面合成电场的分布特点。结果表明:不同的极导线布置方案不会显著影响地面最大合成电场的大小,但会影响其分布位置;同走廊双回直流线路地面最大合成电场的绝对值与单回直流线路的差别不大;同走廊双回直流线路能在一定程度上提高单位走廊的电能输送能力。     

直流输电线下存在建筑物时合成电场计算的有限元方法

随着中国直流输电工程的快速建设,经济发达地区输电走廊日益紧张,直流输电线路附近存在建筑物时的合成电场问题日益受到关注.对上流有限元法进行改进,使导体表面电场强度计算精度比单元电场插值方法的计算精度提高了近2个数量级,对计算过程中导线表面场强满足起晕场强约束具有重要意义.同时,对迭代过程中的节点电荷更新策.略进行改进,使算法更易于实现.依托中国电力科学研究院的实验平台,对线下存在建筑物时的实际境况进行模拟实验,测量结果验证了计算方法的有效性.最后,对线下存在建筑物时的合成电场分布特点进行分析.     

A Calculation Method for the Electric Field Under Double-Circuit HVDC Transmission Lines

A calculation method for the electric field over the ground surface under double-circuit HVDC transmission lines is proposed to satisfy the engineering design requirement. A comparison of the calculation results with the experimental measurement results finds that the maximal values and lateral distributions of the electric field over the ground surface under this type of line are obviously affected by different pole arrangement schemes and unequal corona onset electric fields of the positive and negative poles, and the maximal values and lateral distributions of the electric field over the ground surface under this type of line with diversified pole arrangement schemes can be predicted by using this method.     

交直流同塔三回输电线路地面电场的预测分析

基于有限元和有限体积法的混合方法,合理地考虑了直流电晕放电和交流电晕放电之间的相互影响,解决了交直流同塔输电线路地面电场的分布计算问题.通过小尺寸模型的实验了验证计算方法的有效性.针对一回±800 kV直流输电线路和两回500 kV交流输电线路同塔架设的实际情况,计算了不同运行方式下的地面电场的直流分量、交流分量和离子流密度的分布情况.计算结果表明,由于交流输电线路的电晕放电,地面电场直流分量和离子流密度会有所降低.同时,地面交、直流电场均随线路高度的升高而降低,但是工频电场的变化程度比直流电场要大.     

特高压直流线路地面合成场强的计算

准东—华东±1 100 k V特高压直流线路为世界第一条±1 100 k V直流线路,确定合理的对地距离对线路具有重大意义。本文研究的"双极导线—大地"的计算模型边界条件简单、几何外形规则,借鉴数学物理方程求解思路,采用MATLAB编制有限差分法计算程序,分析了气候及海拔对地面合成场强影响,确定导线对地距离的决定因素,提出了不同地区的对地距离取值,为工程设计提供参考。