无人机与架空导线感应放电距离分析

随着无人机巡线的发展,无人机距离架空导线过近会发生感应放电,进而影响无人机数据传输系统的稳定性,因此研究无人机与架空导线之间的放电距离尤为重要。本文首先建立电容模型来阐述二者感应放电的机理,然后选取不同悬浮导体模型和两种型号无人机,分别进行与架空导线之间的电场仿真,分析形状因素对各模型和导线之间场强的影响,结合气体放电理论,得到无人机各形状因素对无人机与导线之间放电距离的影响程度。最后实验测量不同悬浮导体和无人机与导线的感应放电距离,验证了仿真,并得到典型无人机与110k V线路导线的感应放电距离参考值。     

基于放电法的高压电场感应取能技术

在高压电力线上安装的在线测量装置需要持续可靠的电能供应,提出了一种新的通过感应高压电场来获得能量的电源技术。这种技术的主要思想是通过安装在电力线与大地之间的一个金属极板来获得恒定的位移电流,使之向一个小容量的取能电容充电,进而通过一个放电电路将能量转移到一个大容量的储能电容上,当存储的能量达到一定水平,则提供给后端的测量装置。由于电力线的电压是稳定的,因此这种供电方式较少受到负载和环境的影响。文中详细介绍了放电法电场感应取能技术的主要原理和优化设计方法,并将之应用于一种隔离开关触头温度在线测量和无线传输装置中,该系统已经在110kV变电站中成功挂网运行,从而验证了技术的有效性。     

基于晶闸管开关的高重频脉冲泄放研究

高重频脉冲功率源是脉冲功率源技术未来发展的方向,脉冲电容器放电结束后依旧会残留大量电能,出于安全考虑,需要进行残能泄放。为了实现脉冲功率源的高重频放电技术,必须对脉冲电容器上的残能进行快速泄放。传统的机械开关导通响应时间长,开通时间不一致,不利于多模块脉冲功率源残能的快速泄放,因而采用快速晶闸管替代传统的机械泄放开关。通过计算分析给出了在实际实验中泄放电阻参数选择;设计了一种新型实现晶闸管开关状态监测功能的硬件电路,弥补了软件检测有时间延迟的缺点。结合实际应用给出了监测电路的设计原理与器件参数。测试结果表明,此方案可行,在0.5 s内电容器可以完成残能泄放,为高重频技术的实现奠定了基础。     

输电线路架空地线电能损耗特性测量及仿真

采用现场实测和仿真计算的方法对架空地线感应电流和电能损耗特性进行研究,实际测量广东电网多条典型110~500 kV线路架空地线损耗参数,包括地线感应电压和感应电流、沿线杆塔入地电流等,同时搭建ATP-EMTP仿真模型,对线路地线损耗进行计算。研究结果表明,仿真结果与实测结果基本吻合,该仿真模型用于研究架空地线损耗特性是可行的;架空地线逐塔接地时电能损耗较大;架空地线电能损耗大小与2条地线的接地方式、线路运行及结构参数有关。建议开展架空地线节能接地设计和应用,以大幅降低输电线路损耗。     

500kV同塔双回线路地线的感应电压电流研究

我国电力工程领域及其相关技术发展迅速,输电网架容量日益增大,高压输电线路架设两根架空地线是提高输电线路安全稳定运行的重要技术措施.但双架空地线的设计在电能损耗方面存一定问题,当每个档距间的地线逐塔接地时,架空地线间或架空地线与地之间会形成感应环流,造成较大的电能损耗.因此,随着双架空地线应用的推行,其并发问题得到越来越多的关注,已成为当代电网建设的重要研究课题.     

变电站高压设备感应放电电能损耗的场路结合分析

文中从变电站运行实际出发,描述了变电站高压设备的感应放电现象。针对变电站高压设备存在的感应放电现象,定性的分析了感应放电的产生机理与微观发展过程,以隔离开关为研究对象利用Ansoft Maxwell电磁场仿真软件解得了感应放电的边界条件。通过对放电电路网络的分布参数进行计算,利用Oracle PSpice电路仿真软件解得了单个感应放电脉冲所带来的的电能损耗,以电场与电路仿真相结合的方式,参考变电站实际运行规律及社会用电量等统计数据,估算出变电站高压设备感应放电所产生的电能损耗。     

SF6压力对GIS典型缺陷局部放电检测灵敏度的影响

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内部气压是影响局部放电检测灵敏度的重要因素。在局部放电实验平台中构建尖端、悬浮、气隙与沿面缺陷模型,基于特高频法、高频电流法与超声法开展气压0.2~0.5 MPa下局部放电信号特征的检测实验,并对比了高频电流法和超声法局部放电检测的灵敏度。实验结果表明：气压是影响尖端、悬浮与沿面缺陷放电的关键参数,3种缺陷放电起始电压与气压成正比,同一电压下的放电幅值和脉冲次数与气压成反比;气隙缺陷放电源于绝缘层内部气泡,因此设备气压对气隙缺陷放电影响不大。高频电流法可实现不同气压下的悬浮缺陷有效检测,但未测得气隙和尖端缺陷局部放电信号;SF₆压力降低,高频电流对沿面缺陷的检测灵敏度有所提升,但仍低于特高频法。超声法可实现不同气压下的悬浮和尖端缺陷有效检测,但未测得气隙和沿面缺陷局部放电信号;SF₆压力降低,超声法对尖端缺陷的检测灵敏度提高(当气压为0.2 MPa时,超声法对尖端缺陷的检测灵敏度与特高频法相当)。     

油介质脉冲功率开关相关理论研究探析

脉冲功率技术是一门新兴的前沿科学技术,近年来由于广泛的应用得到了迅速发展。高压脉冲功率开关技术的发展直接制约着脉冲功率技术的应用前景。油介质具有安全性强、维护费用低、平台兼容性高等诸多优点。脉冲功率开关放电是一个复杂的过程,与开关的电极形状、正负极性、极间距离、液体介质性质和电压作用时间密切相关。文中研究了油流速和油压力对开关油介质中副产物的影响及开关油介质放电特性,为脉冲功率开关的设计及相关理论提供一定的思路。     

超高压线路绝缘架空地线感应电压及其影响因素研究

针对超高压输电线路绝缘架空地线上可能产生过大的感应电压问题,以330kV线路为例,采用有限元分析软件对不同运行及检修工况下绝缘架空地线上产生的感应电压进行仿真,并根据仿真结果设计了一种专用于绝缘架空地线的新型接地装置。经现场应用验证表明,导、地线间距及导线排列方式、相序(同塔双回线路)等是影响绝缘架空地线感应电压大小的重要因素,且在线路不同工况下,绝缘架空地线上均可能产生较大感应电压;所设计的接地装置能在避免检修人员电弧伤害的同时将绝缘架空地线可靠限制在地电位。     

特高压线路地线布置方式对地线电能损耗及潜供电流的影响

由于导线的电磁耦合作用、线路的不完全平衡换位和三相负荷的不对称性,2根架空地线之间或地线与大地之间会形成感应电流回路,从而在地线上产生电能损耗。不同的地线布置方式感应电流不同,电能损耗差别很大;架空地线的布置方式对线路潜供电流会产生一定的影响,这也决定了在模拟计算时建立仿真模型的难易。文中利用EMTP软件对特高压同塔双回输电线路不同布置方式下地线的感应电压、电流及线路潜供电流进行了仿真计算,根据计算结果,从减小电能损耗和潜供电流的角度考虑,可选出较佳的地线布置方式;在保证潜供电流计算精度的前提下,可选择易于建模的地线布置方式。     

组合空气间隙交流击穿电压计算方法研究

典型空气间隙的击穿电压特性是外绝缘设计的重要依据,为研究电位悬浮体对空气间隙击穿电压的影响,文中以简化的组合间隙放电模型为研究对象,实验研究了悬浮导体长度和高压电极形状对组合空气间隙击穿电压的影响特性和变化曲线。基于实验数据和观测到的放电现象,文中在考虑子间隙的击穿顺序和流注通道压降的基础上,建立了组合间隙击穿电压的计算模型。利用该模型对含有电位悬浮导体的组合间隙击穿电压进行了计算,结果表明,文中提出的计算模型得到的击穿电压计算值和实验数据相比,相对误差小于5%,说明该方法对于计算含有电位悬浮导体的组合空气间隙击穿电压具有一定的适用性。     

1000 kV级交流特高压输电线路导线最小对地距离研究

导线最小对地距离的取值是特高压输电线路设计过程中需要考虑的关键因素之一。通过总结国外特高压输电线路的相关研究成果,结合我国超高压输电线路的设计经验,提出了把"最大地面电场强度限值"作为我国交流特高压线路导线最小对地距离的选取原则。基于逐步镜像法建立了特高压架空线下空间电场的数学模型,并按照不同区域地面电场控制指标的要求,通过计算确定了1000 kV级交流特高压单回和同塔双回输电线路导线在相应区域下的最小对地距离。研究了线路运行电压、相间距离、分裂导线结构、导体布置形式和双回路相序布置方式等因素对导线最小对地距离取值的影响规律。     

A model for long air gap discharge using an equivalent electricalnetwork

In this paper, an attempt of the whole discharge model is proposed. This model is based on an equivalent electrical network, the parameters of which are determined from electromagnetic field and gas discharge theories. It uses the fact that the discharge channel may be likened to a long conductor and employs a typical LCR representation for a single conductor line. For all phases of the discharge, the same circuit is used in modeling the change of stage with variable resistances and inductances. For a given shape and electrode configuration, the model allows us to determine the currents of the leader and the return stroke, the corresponding charge, the potential drop along the leader channel, the power and energy injected into the gap and the leader propagation velocities. The obtained results are found to be in accordance with the experimental ones obtained for discharges in long air gaps, created in laboratory     

特高压输电线路工频电场的仿真研究

针对特高压输电线路分裂导线等效半径较大的特点,在建立特高压输电线路分裂导线模型的基础之上,基于边界元法对单回平行排列、同塔双回、紧凑型及单回酒杯塔型4种不同的输电线路分裂导线表面及线下距地1 m处的工频电场进行了计算。结果表明,针对我国复杂的地理条件可以采用不同的导线分布模式,其中紧凑型输电方式不仅可以改善线路下电磁环境,而且还可大幅减少输电走廊的宽度。     

1000kV交流输变电工程设备的外绝缘特性

针对晋东南—荆门百万伏级交流输变电示范工程,研究了交流输变电设备空气间隙的工频、操作和雷电冲击电压放电特性,典型分裂耐热扩径软导(母)线及分裂导线、管型母线基于不同空气间隙的工频、操作及雷电冲击电压特性及高海拔对绝缘子污耐压的影响。通过这些真型试验研究,获得了我国特高压技术研究的基础试验数据,其研究成果可为特高压工程建设提供设计参考依据。     

750 kV超高压交流输电线路电磁环境研究

采用CDEGS软件包,对750 kV交流输电线路周围的电磁环境进行了仿真研究。以三相双回架空线路为模型,分析了导线对地高度、相序布置、分裂导线的根数、分裂间距、分裂导线子导线直径等因素变化对工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声的影响;提出了改善线路周围电磁环境的措施;根据工频电场的限值划定线路走廊的宽度;并分别比较了大雨、湿导线和晴天时输电线路周围的无线电干扰和可听噪声。仿真结果表明影响750 kV输电线路电磁环境的主要因素是可听噪声和工频电场。     

直流输电系统接地极线路导线脱落事故原因分析及防范措施

500 k V伊穆直流输电系统接地极线路导线发生绝缘子炸裂、导线落地事故,由于接地极线路招弧角放电间隙过小,导致直流系统在操作过电压作用下产生燃弧现象。直流系统无法熄弧是造成事故的主要原因,对此提出了加大招弧角放电间隙、调整接地极线路绝缘配置等防范措施。     

耐热导线运行温度对带电作业 安全距离的影响研究

为了研究耐热导线运行温度对输电线路带电作业安全距离的影响,采用试验研究方法,得到了耐热导线在180 ℃高温运行时,导线本体及其周围温度的分布情况,以及耐热导线在160 ℃和240 ℃高温运行时,模拟导线－杆塔之间1.0~1.5 m空气间隙的操作冲击放电特性。通过理论计算分析耐热导线温度对模拟导线－杆塔空气间隙操作冲击放电的影响,所得结论与试验结果一致性较好。研究结果表明,耐热导线在240 ℃的运行温度下,对其周围空气温度的影响范围不超过10 cm,对1.0~1.5 m的空气间隙操作冲击放电电压产生的影响在2%左右。实际开展输电线路带电作业时,可忽略耐热导线运行温度对带电作业安全距离的影响。     

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。     

带散射体的电力系统多级传输线高频耦合模型

高频电磁场会与架空输电线路产生耦合,一旦高频电磁场的波长小于传输线的高度,经典传输线理论就不再适用。传统的全波数值算法虽然可以解决这一问题,但它的求解效率不高,需要消耗大量的时间与计算资源。此外,电力系统输电线路往往有多个垂直端,线路布局复杂。为了解决这些问题,本文提出了一种理论有效的方法来解决有损耗地面上方带有散射体的电力系统多级传输线的高频电磁场耦合问题。采用计算效率高的渐近法,并在渐近法中引入散射体的概念,以考虑更复杂的电路结构。最后用数值算例验证了该方法的准确性和有效性。