特高压输电线分裂导线表面电场及起晕分析

输电导线起晕的重要判别条件是导线表面电场强度是否达到临界值。为研究分裂导线表面电晕分布情况,根据单相八分裂导线起晕电压试验值,先运用模拟电荷法计算了1 000 kV特高压八分裂子导线表面每个匹配点的电场强度值,然后与用经验公式计算出的临界场强对比,找出子导线表面的电晕分布区域,并计算出了该域内的起晕点个数、起晕角度、占导线表面比等数据以及子导线半径、导线高度对起晕分布的影响。分析计算表明:每根子导线在表面有限范围内起晕,且占整个导线表面积的30%～40%;对地高度越高子导线表面起晕范围越大,子导线半径对起晕范围也有一定影响。通过研究工作,期望对分析导线的电晕损耗等问题提供有力的帮助。     

不同海拔下电晕笼分裂导线起晕电压的计算分析

为了研究海拔高度对电晕笼分裂导线起始电晕电压特性的影响,建立电晕笼钢芯铝绞线起始电晕电压的计算模型,并开展相应试验研究。采用模拟电荷法计算钢芯铝绞线的空间电场强度。依据极不均匀电场下自持放电判据,建立不同海拔高度电晕笼分裂导线电晕起始电压的计算模型。在超/特高压人工环境气候试验室内,以500 m海拔高度为间隔,系统开展19~4-000-m海拔高度范围内六分裂导线起始电晕电压的试验研究。试验获得超高压电晕笼不同海拔高度下6-LGJ—400/50、6-LGJ—500/45分裂导线的起晕电压。计算获得不同海拔高度、分裂间距、导线分裂数及绞线表面粗糙系数下的导线起晕电压曲线族,以及不同绞线半径及最外层铝绞线股数的表面粗糙系数计算结果。分析结果表明:计算模型能够较好地计算电晕笼内绞线的起晕电压;在350~500-mm分裂间距范围内,分裂导线起晕电压随着分裂间距的增大而降低,随着导线分裂数的增加而升高;绞线表面粗糙系数与绞线最外层铝线半径与绞线半径之比相关。     

特高压电晕笼直流分裂导线正极性电晕起始特性分析

为了研究特高压电晕笼分裂导线正极性电晕起始特性,应用模拟电荷法计算绞线的表面电场,采用一次镜像,最外层的每一股铝线用8个模拟电荷代替,依据极不均匀电场下电晕自持判据以及光电子二次发射过程,计算特高压电晕笼绞线的起始电压。应用特高压电晕笼进行了单根钢芯铝绞线(LGJ)900-75导线,6*LGJ900-75(分裂间距450),8*LGJ400-35(分裂间距400)导线干燥和降雨率分别为2.4mm/h,20mm/h,30mm/h条件下的电晕损失试验研究。通过切线法得到了三种形式导线干燥情况下的起晕电压,计算和试验起晕电压的对比分析说明计算模型可以应用于计算特高压电晕笼直流导线正极性的起晕电压,在此基础上进一步的分析计算表明:特高压电晕笼导线正极性电晕起始电压随着分裂数的增加而增加,随着分裂间距的增加而降低,随着子导线半径的增大而增大;淋雨条件下的表面粗糙度,随着降雨率的增加而降低,同时呈现出饱和的趋势。     

超/特高压交流输电线路电晕损失的数值仿真研究

电晕决定输电线路的电磁环境特性。采用模拟电荷法计算交流输电线路的电晕损失,交流导线用多根线电荷表示,导线表面场强超过起晕场强时令一定量电荷由导线表面发射到空间中。将交流周期分为若干时段,在每一时刻都考虑了导线表面电荷发射、空间电荷运动、空间电荷复合等效应,重复计算若干周期直至离子流场稳定。在已有方法的基础上改进了起晕条件和电荷发射的计算方法,考虑了导线表面电场不均匀性对电晕放电的影响,从而可以对多相多分裂导线离子流场进行仿真计算,进而计算得到线路电晕损失。对三相8分裂特高压交流线路电晕损失计算结果与试验结果有较好的一致性。     

UHVAC同塔双回输电线路表面场强分析

为了研究特高压同塔双回输电线路分裂导线表面电场分布,本文基于改进的模拟电荷法,通过多步寻优找到模拟电荷在对应子导线内的最佳位置并建模,然后编程计算出分裂导线表面场强。利用该方法计算了浙江-上海段特高压交流输电线路分裂导线的表面场强,并研究了分裂数、子导线半径等对其影响。计算结果表明,本文方法与传统模拟电荷法相比更为准确,可将电位误差控制在0.05%以内;计算得该线路表面最大场强为1 783.5 kV/m,小于晴天和云雾条件下的起晕场强,但大于雨天条件下的起晕场强;适当增加导线分裂数或增加分裂导线的子导线半径,可明显降低导线表面最大场强。     

电晕笼中分裂导线交流电晕损失计算分析

电晕损失是导线电晕特性研究的重要内容之一,但针对交流导线电晕损失的计算模型的研究较少,为此在建立电晕笼内导线电晕损失计算模型中应用了模拟电荷法,采用线电荷模拟交流导线,对正方型截面笼壁分别作镜像处理;计算导线表面电场强度不均匀性对电晕放电的影响时考虑了空间电荷的因素;导线模拟电荷量超过起晕电荷量条件下分别计算导线上每个...     

分裂导线表面电场强度的径向基函数计算

利用径向基函数法探讨分裂导线附近电场的分布情况,克服了传统方法在计算分裂导线表面电场时不能很好反映分裂导线中每根子导线表面电场的大小和分布。考虑电晕放电取决于导线表面电场强度的大小,建立了采用RBF方法求解分裂导线附近电场最大值分布的计算模型。计算表明RBF方法能够更精确地反映不同位置的分裂子导线表面电场的差异;同时比较了导线附近不同范围内的电位分布情况,指明在相导线附近较小区域内,其他相导线对其电位分布的影响较小;因此考虑电晕影响时,可认为三相导线与单相导线的起晕电压值相同。     

混合凇对分裂导线起晕电压影响

我国冬季混合凇冰灾频繁并严重影响输电线路安全运行;覆冰后的导线表面电场发生严重畸变,进而影响导线起晕电压;目前国内外针对导线电晕起始特性进行了大量研究,但大多采用缩比模型来研究实际分裂导线,且尚未深入分析混合凇对导线起晕电压的影响规律;故本文在低温低气压试验室内完成了对同直径的单、双和三分裂导线混合凇覆冰后的交流电晕试验,利用紫外成像仪及曲线拟合法对导线覆冰后的电晕特性进行测量分析,并建立有限元模型进行电场分析以弥补混合凇电晕研究的空缺。结果表明:混合凇会降低导线电晕起始电压至未覆冰时的60%以下;随着覆冰程度的增加,导线起晕电压继续跌落,但跌落速度减慢;相同覆冰时间内,分裂数越多的导线起晕电压越高,混合凇对导线表面的场强畸变越小;不同覆冰水电导率对混合凇覆冰形态及导线起晕电压没有明显的影响。本文所得结论可为混合凇地区的输电线路设计及导线起晕电压计算提供理论依据。     

特高压双回直流架空线路电晕起始电压的计算分析

为研究特高压双回直流架空线路的电晕起始特性,本文考虑线路排列方式和绞线的实际结构,结合气体放电理论建立了特高压双回直流线路的起晕电压计算模型。根据正负极起晕的不同机理,在利用优化模拟电荷法对绞线表面空间电场求解的基础上,计算了各极子导线的起晕电压。分析并讨论了导线布置、温度与气压及绞线参数等因素对起晕电压的影响。计算结果表明：-+/-+排列方式时线路起晕电压值较高。另外,导线半径的增大、气压的升高、分裂数的增加都能显著提高起晕电压。导线对地高度、极间距、上下层导线高度及分裂间距也都会不同程度影响起晕电压。绞线绞入率逼近于0时,绞线起晕电压接近光滑导线的起晕电压。     

负直流下绞线电晕起始电压分析

电晕放电是输电线路设计和运行中面临的突出问题,电晕放电产生的能量损耗和无线电干扰、可听噪声干扰是线路设计和运行中需要考虑的重要因素.为求解绞线负直流电晕起始电压,采用模拟电荷法计算绞线表面电场,并利用气体放电理论建立模型.绞线表面电场比同等半径的光滑导线要高,利用绞线模型计算电场更接近于实际导线.电晕起始电压计算模型将初始电子崩能否在阴极表面产生一个自由电子触发二次电子崩的发展作为电晕起始电压的判据.利用电晕起始电压计算模型研究了负直流电晕起始电压与气压的关系,电晕起始电压随气压下降减小,主要原因是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大.并研究了电晕起始电压与线路导线结构参数--导线半径、线路对地高度、导线分裂数、分裂间距等的关系.     

Effects of Contaminations on Corona Pulse Inception Characteristics of HVDC Conductor

Contaminations adhering on HVDC transmission line will change its corona characteristics to generate electromagnetic pollution. The corona-induced radio interference and audible noise become important factors influencing the configuration and costs of transmission project. For understanding the effects of contaminations on the corona pulse characteristics of an HVDC transmission line,a corona cage was adopted to experimentally investigate corona pulse inception voltage and corona pulse characteristics of the conductors with different contaminations on surfaces. The contaminations include simulated contaminations,carbon powder,cement and fine sand. The results show that when conductor is covered with contaminations,the positive polarity corona pulses have high amplitude and low frequency,while the negative polarity corona pulses have low amplitude and incremental high frequency components. The corona pulse inception voltage presents a negatively exponential decrease with the increase of contamination density,showing a saturation trend. Fine sand shows the greatest effect on the corona pulse inception voltage with positive polarity,while cement shows the least effect. A function of corona inception voltage and surface contamination density is given. This study may provide reference for design of transmission lines.     

特高压交流输电工程导线截面及分裂形式研究

为了有效控制线路损耗和电磁环境指标,降低线路造价,选择合理的导线截面及分裂形式,通过分析1 000kV交流输电线路不同分裂形式和不同子导线直径的导线表面电位梯度、导线起晕电压、导线电晕损耗、无线电干扰和可听噪声,比较了各种导线方案的优劣,并研究了高海拔条件对导线起晕电压、导线电晕损耗、无线电干扰和可听噪声的影响,对比了各导线方案对不同海拔地区的适应性。最终结合工程提出了满足电气性能和机械特性要求,适合于我国特高压输电的导线截面及分裂形式,对保证输电系统经济运行和节约工程投资有着重要意义。     

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。     

水滴或污秽对导线电晕放电起始特性的影响

导线电晕放电会引起能量损失、无线电干扰、可听噪声等危害。为了研究输电线路导线在淋雨或积污情况下的电晕放电特性,借助紫外线成像仪等设备,在电晕笼内进行了导线表面有水滴或污秽时的电晕放电起始特性的研究,主要包括水滴的数量及不同的污秽度对导线电晕放电起始特性的影响。结果表明:导线表面有一滴水或两滴水时,电晕起始放电要依次经历由"水滴的不稳定性"所引起的不稳定电晕、水滴周围气体的电离所致的稳定电晕放电、导线全面电晕放电3个阶段;导线表面水滴的稳定起晕电压随导线表面水滴的增多而减小;导线表面布满水滴或均匀涂刷污秽时起晕过程较为平缓,难以判断起晕的各个阶段;导线的电晕放电起始特性与导线表面污秽的盐密和灰密没有明显的关系。     

电晕笼内导线交流电晕起始电压判断方法

导线电晕引起的电磁环境问题是特高压输电线路建设的技术难题之一.电晕起始电压是反映导线电晕特性的重要参数,而当前对电晕起始电压的判断方法并不统一.电晕笼是一种用来模拟实际输电线路电磁环境的经济、有效的工具,为得到比较准确的判断方法,通过在小型电晕笼中,对单根实际输电导线进行电晕实验,同时利用紫外成像仪、局部放电仪、无线电...     

直流负极性下雨滴对导线电晕特性的影响

高压直流输电线路电晕会带来严重的电磁环境问题.导线电晕已经成为影响特高压直流输电线路结构和建设费用的决定性因素.随中国电网的不断发展,特高压直流输电线路电晕问题开始受到人们的关注.在降雨过程中,导线表面会形成大量的雨滴,雨滴的存在严重影响导线的电晕特性.为了研究大气条件对直流输电线路电晕特性的影响,笔者利用电晕笼,研究...     

Inception voltage of corona in bipolar ionized fields-effect oncorona power loss

In this paper, an iterative finite-element-based algorithm is presented as a numerical tool for the solution of the bipolar ionized field around high-voltage DC (HVDC) transmission lines. The effect of including unequal values of the positive and negative corona inception voltages and ion mobilities on the corona power loss is investigated. In addition, the effect of negative ion field enhancement on reducing the positive conductor corona inception voltage is also studied. The present algorithm is applied to different laboratory and full-scale transmission line configurations. Comparison with previously computed V-I characteristics showed that the present computed values were in better agreement with the experiment. Also, it has been found that the effect of unequal corona inception voltages on the corona power loss (or corona current) is noticeable at applied voltages very near to the inception values     

特高压交流输变电工程设备的电晕试验

为了解特高压级交流输电系统工程设备的电晕特性,针对晋东南—荆门1000 kV级交流输变电示范工程,研究了1000kV交流输变电工程设备电极电晕试验的方案,并利用武汉特高压试验线段开展了特高压设备及设备用典型均压环可见电晕模拟试验研究,1000kV级分裂耐热扩径软导线及分裂导线、管型母线、线路典型均压环和绝缘子串起晕电压的试验。试验获得了特高压输变电工程设备的电晕参数及导线起晕电压与布置高度的关系即起晕电压与布置高度成正比,可为特高压工程建设提供设计参考依据。