直流电晕笼中的合成场强和离子电流的计算

为了更好地解决高压直流输电线路中电磁环境问题,需要研究高压直流线路的电晕特性,而电晕笼是研究导线电晕特性的重要实验设备。因此,采用有限元法和通量管法分别求解了电晕笼内单极导线结构的电场和空间电荷密度,提出了电晕笼中导线表面空间电荷密度初值计算公式。计算中考虑了导线周围电离层的影响,并根据最小临界电离电场计算出一个电势作为新的边界条件。通过对比电晕笼内部的电晕电流、电场和离子电流密度分布的计算和测量数据,验证了算法的有效性。     

同塔交直流输电线路混合电场研究

高压交流与高压直流输电线路同杆塔架设能够有效缓解输电走廊紧缺问题。同塔交直流线路产生的混合电场的复杂性及其预测的困难性,成为制约该种线路设计和发展的关键因素。考虑了交流导线电晕放电和直流导线电晕放电之间的相互影响,基于上流有限元法,提出了种交直流线路同塔架设时混合电场的时域计算方法,通过试验线段的实验验证了算法的有效性;对不同等级交流电压情况下地面电场和离子流密度进行了计算,计算结果表明,交流线路对直流合成电场有明显的"屏蔽作用",且交流电压越高,地面电场直流分量和离子流密度越小;同时对空间电荷的运动轨迹进行了模拟,得到了交流电场对直流离子流场的作用机制,交流导线对空间电荷的吸引是导致地面电场直流分量和离子流密度减小的重要原因。     

邻近交流线路时直流输电线路电晕损失的计算与分析

为了对与交流线路邻近的直流输电线路的电晕损失进行预测,提出了一种计算交直流混合输电线路走廊中直流输电线路电晕损失的数值计算方法。该方法采用有限元和有限体积法计算交直流输电线路产生的混合离子流场,通过在每一时间步上进行迭代求解导线表面的电荷密度,使其满足Kaptzov条件,进而获得导线电晕电流,实现电晕损失的计算。该方法采用隐式时间差分,可采用较大的时间步长,提高了计算速度。通过与多种结构交直流邻近线路模型的测量结果的对比,验证了算法的有效性。利用实验和仿真分析,获得了电晕损失随邻近距离、交流电压值的变化规律。最后,基于所提出的方法对与1 000 kV交流线路邻近的±800 kV直流线路的电晕损失进行了分析计算,得到了不同接近距离时的直流电晕损失值。     

雷电先导下行过程特高压直流线路电晕向流注放电转化的仿真研究

为了定量研究雷暴过程中电晕空间电荷对特高压直流输电线路后续流注放电起始的影响,基于带通量限制器的2阶有限体积方法和Kaptzov假设,建立雷暴过程中特高压直流输电线路电晕空间电荷分布的数值仿真模型。通过开展动态电场下水平导线电晕放电电流的实测与仿真对比研究,验证了模型的准确性。计算分析典型±1100kV特高压直流输电线路雷暴过程中导地线电晕电流时域波形和电晕空间电荷分布特征。得出下行先导趋近过程会显著增加导、地线表面附近约0.5m范围内正离子密度,并使导、地线电晕电流最大值较雷云电场作用时增加6～7个数量级。随着地线表面附近正离子密度增加,电场最大值从地线表面向导线附近空间移动,而导致后续流注产生。所作研究工作可为后续研究电晕空间电荷对特高压直流线路雷电绕击特性的影响奠定基础。     

高压直流输电线路电晕特性参数测量

地面离子流密度、合成电场强度、人或物体的充电电压、人体截获电流及线路电晕损失等统称直流线路电晕特性参数。它们是设计直流输电线路和研究其环境影响的重要参数。由于直流线路与交流线路不同的空间电荷效应,这些参数的测量受许多因素,特别是气象条件     

污秽条件下±800kV直流输电线路电晕特性

±800 kV特高压直流输电线路起晕特性是影响其线路结构和建设费用的重要因素。起晕特性与导线表面状态相关,而直流电压下导线表面更容易积污,更严重影响输电线路的电晕特性。为了深入研究特高压直流输电线路污秽电晕问题,利用电晕笼研究了导线表面分别附有不同表面密度的模拟污秽和碳粉时的起晕特性并分析了污秽对±800 kV特高压直流输电线路电晕特性的影响。结果表明:当导线表面分别附有模拟污秽和碳粉时,在实际特高压直流输电线路表面场强附近,随污秽度的增加,电晕电流的增加趋势不同。起晕电压随污秽度的增加呈负指数下降,有饱和趋势,其中碳粉污秽对负极性电晕起始电压影响最大。根据实验结论和仿真研究,初步得出了±800 kV特高压直流输电线路导线电晕起始电压与表面污秽度之间的函数关系。     

雷云电场作用下±1100kV特高压直流输电线路电晕空间电荷分布特征的仿真研究

为了研究电晕空间电荷对特高压直流输电线路雷电绕击特性的影响机制,基于带通量限制器的二阶有限体积方法,建立了雷云电场下特高压直流输电线路电晕空间电荷分布的数值仿真模型,通过与实验对比,验证了模型的合理性。计算获得典型±1 100 kV特高压直流输电线路电晕起始过程、电晕电流波形和空间电荷分布特征,得出正空间电荷边界在垂直地面方向的平均运动速度为4.05 m/s。考虑到电晕空间电荷引起的电位畸变对雷电上行先导存在屏蔽作用,通过分析不同时刻电位畸变量分布,得出雷云电场下电位畸变集中分布于地线上方,相较于仅存在直流工作电压情况,电位畸变量最大值增加了约20倍。由此推断,受电晕空间电荷影响平原地区±1 100kV线路地线产生的上行先导更易沿水平方向发展。该工作为后续研究电晕空间电荷对特高压直流线路雷电绕击特性的影响奠定了基础。     

±800kV特高压直流输电线路电磁干扰研究

直流输电线路在正常电压运行下允许一定程度的电晕放电,电晕放电产生电晕损失,引起无线电干扰及可听噪声。分析了±800 kV特高压直流输电线路的无线电干扰及可听噪声,采用逐步镜像法计算导线表面电位梯度,分析无线电干扰及可听噪声的计算方法,编写计算程序,计算结果表明:改变导线截面、导线对地高度、分裂间距及导线分裂数可降低无线电干扰及可听噪声的水平。     

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。     

计算高压直流线路地面电场和电晕损耗的简单方法

提出一种计算高压直流输电线路地面电场和电晕损耗的简单方法.从电晕建立的过程确定空间电荷.电晕情况下,认为导线对地电压由导线上电荷产生的电压和空间电荷产生的电压两部分构成.当导线电压超过起晕电压时,令一定量的电荷从导线表面发射到空间,并在电场作用下背离导线,当超出一定范围后即认为电荷消失.考虑空间电荷重新计算导线电压,并每隔一段时间重复上述行为,直到导线每次发射的电荷不变、电晕达到稳定状态时停止计算.通过对比分析,验证了所提方法的正确性.     

不同海拔高度交流电晕电流脉冲特性实验研究

不同海拔高度下交流电晕特性的变化规律是高海拔地区线路设计的基础。文章利用可移动式小电晕笼和高频电流测量系统在20m-4320m范围内的5个海拔高度点进行实验,采集了1mm直径细铜丝在不同施加电压下的电晕电流脉冲、无线电干扰和可听噪声水平数据;通过对实测数据的统计分析及拟合,得到了海拔高度对电晕电流脉冲特性的影响规律,并分析了不同海拔高度下电晕电流同无线电干扰和可听噪声水平的关联关系。研究表明,随着海拔高度增加,交流电晕电流脉冲的幅值增大,幅值概率分布逐渐分散,一个周期内交流电晕电流脉冲的数量增加,脉冲形成时间变得更加均匀;将电晕电流有效值作为中间变量,研究海拔高度对交流线路电晕效应的影响,得到电晕电流有效值与导线施加电压呈线性函数关系,该线性函数的斜率k、截距b均为海拔高度h的三次函数;无线电干扰和可听噪声水平均与电晕电流有效值呈对数增长关系,其中可听噪声与电流有效值的函数关系随海拔高度变化而改变。     

基于脉冲电流法判断输电线电晕放电研究

对输电线电晕放电的起晕电压、电晕脉冲电流、起晕场强进行了研究。采用基于脉冲电流法判断电晕笼内单根输电线起晕电压。通过局部放电检测回路中的检测阻抗,获取电晕脉冲电流波形。当脉冲电流持续出现时,此时导线所加电压,即为电晕起始电压。根据实验得到的起始电晕电压,借助有限元法计算笼内导线表面及其附近场强,结果与通过皮克经验公式得到的较为接近,验证了脉冲电流法判断输电线路起晕电压的合理性。     

三峡水轮发电机定子线棒防晕材料及防晕结构的研究

通过对国产防晕材料的选择及开发，对不同的电阻率及非线性系数的防晕带进行优化设计和搭配，确定了适用于20kV级及以上大型高压水轮发电机定子线棒的防晕材料和防晕结构，研究的成果应用到三峡发电机真机线棒上达到ABB－ALSTOM的技术要求。     

VPI电机用防晕材料的研究及应用

主要介绍了整浸高压电机定子线圈防晕的特点及对相应的防晕材料的诸项要求。通过各项性能考核并将国内外材料进行比较,最终将１０ＫＶ级ＶＰＩ电机用防晕材料立足于国内。试验结果也在本加以介绍。     

电晕笼设计与应用相关问题的探讨

国内特高压电网建设已正式启动,特高压输电线路的电晕问题亟待研究,电晕笼是研究特高压交直流输电线路导线电晕的一种经济有效的手段,为此介绍了电晕笼的原理、结构、国内外已建电晕笼的参数及依托电晕笼开展的超特高压电晕特性的研究,并结合现有实验室用电晕笼装置,从电场分布、离子电荷运动、无线电干扰电流校正等方面探讨了电晕笼的结构、长度、边长(直径)等参数的设计原则,给出了电晕笼中交直流电晕电流、无线电干扰、可听噪声、电晕损耗、直流离子电流密度等效应的测量方法。最后基于世界各国电晕笼特点的总结,就国内试验基地大电晕笼的电压等级、结构和参数的合理选择提出了若干建议。     

气压湿度对负直流电晕特性影响的研究

为得到负直流电晕特性随着气压湿度的变化规律,建立了考虑气压湿度影响的负直流电晕起始电压的物理模型,利用模拟电荷法和计算表面光电子数目的方法求解了负直流电晕起始电压。在人工气候罐中,利用棒–板电极,测量了不同气压湿度下的负直流电晕起始电压和电晕电流。计算和试验结果表明:电晕起始电压随气压下降、湿度升高而减小,主要原因分别是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大和高场强区域内碰撞电离能力的增强。当直流电压和电晕起始电压的比值一定时,电晕电流随气压下降、湿度升高而减小;当直流电压一定时,电晕电流随气压降低而增大,随湿度升高而减小。电晕电流和直流电压、电晕起始电压关系式中的系数C随湿度增大的不同变化趋势和正负离子与水分子结合状态的差异有关。     

500kV顺江乙线老化线路电晕起始电压变化特性

输电线路因电晕放电引起的电子环境问题时有发生,是影响特高压建设的难题之一。电晕起始电压是研究输电线路电晕特性的重要参数,随着线路运行年限和运行环境的改变,输电线路电晕起始电压可能发生变化。笔者针对广东南部地区顺江乙线运行年限16年的LGJ400/50老化后导线的电晕起始电压变化,利用小型电晕笼这一有效、方便的实验平台展开研究。文中通过紫外成像仪记录单根LGJ400/50老化导线和同型号新导线在相同施加工频电压下的光子计数率,并以此计算两者电晕起始电压。结果表明老化后LGJ400/50导线电晕起始电压由新导线的129.1kV下降至115.8kV。将此结果与Peek公式计算得到的光滑导体结果进行对比,从粗糙系数m的角度来讲,老化后多年导线粗糙系数从原0.85下降至0.77。实验结果表明,多年运行后的老化导线电晕起始电压有明显下降,这一结论为相关部门提供设计、维护建议。     

整浸高压电机用防晕结构设计及防晕材料的研究

通过理论计算和有关的优化理论，设计出合理的防晕结构，并对10kV整浸电机的防晕结构进行了设计，经实验检验该设计方法有效可行且十分准确。将国内外材料进行各项性能考核、比较，最终选定了10kV级VPI电机用防晕材料。     

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。     

导线全面工频起晕电压测量新方法

电晕放电会带来诸多危害,起始电晕电压的测量对于改进电气设备绝缘结构,提高起晕电压具有重要的意义,为此提出了一种测量导线起始电晕电压的新方法,即在导线附近安装非接触式电压传感器。导线发生电晕放电时电极表面出现的电离层改变了传感器分压比,因此利用分压比导数最大值可确定起始电晕电压。在介绍传感器测量的基本原理并通过工频试验验证传感器的测量精度后根据电晕套理论设计工频起晕试验,借助光子数切线法进行了对比研究。结果表明传感器可以准确测量导线全面起晕电压值,且通过传感器分压比的变化可以描述工频电晕的伏库特性。该方法简单便捷,易于实现,适合进行电晕试验研究。