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。     

不同海拔下750kV输电线路导线起始电晕特性研究

为了深入研究海拔0³ 000 m范围海拔对交流输电线路导线起始电晕特性的影响,基于可移动式电晕笼,在武汉、西宁、海北进行了交流6×LGJ-400/50导线的电晕特性试验,用紫外成像仪记录导线电晕放电后产生的光子数。利用"切线法"求取导线的电晕起始电压。通过武汉、西宁和海北3个海拔点导线在晴朗天气下的电晕起始电压测量结果,发现导线起晕电压随海拔升高而显著下降。海拔每升高1 000 m,导线起晕电压降低8.12%。且它们不适合用GB/T 2317.2—2000或GB/T 775.2—2003中校正金具和绝缘子公式进行海拔校正,得到了适合于6×LGJ-400/50导线的指数和线性海拔校正公式,误差<5%,可为工程建设提供参考。     

电晕笼中直流导线起晕电压的测量方法

电晕起始电压是反映导线电晕特性的重要参数。针对现有的电晕起始电压测量方法不能区分导线局部起晕电压和全面起晕电压的不足,在实验室使用的小电晕笼中测量了不同类型和表面状态的直流导线的起晕电压。通过分析导线电晕发展过程,提出使用电流系数曲线测量直流导线起晕电压的方法。与已有的测量方法进行对比的结果表明,结合使用电晕脉冲法和电流系数法测量电晕笼中直流导线的局部起晕电压和全面起晕电压是可取的。     

基于电晕笼的导线操作冲击电晕特性试验研究

随着电力系统的电压等级逐渐升高,操作过电压对输变电设备的绝缘水平影响越来越大,如何对输电线路操作过电压精确计算,使设备的绝缘设计更为合理广受关注。目前计算线路操作过电压中都忽略了导线的冲击电晕会对操作过电压产生明显的衰减畸变影响,计算结果往往过于保守。在中国特高压交流试验基地进行的试验对电力系统常用的导线进行了操作冲击电晕试验,获得了相应的导线冲击电晕伏库特性曲线。试验结果表明,导线参数对起晕电压影响较大。长波头操作冲击产生的空间电荷量比标准操作冲击更大,而正极性冲击电晕比负极性电晕更为激烈。基于试验结果,建议在输电线路中安装选相合闸断路器的,利用断路器的开断使线路的操作过电压都为正极性的,从而利用正极性冲击电晕降低线路操作过电压值。     

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。     

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...     

单相及单极多分裂导线起晕电压计算方法

为研究单相/单极分裂导线的起晕电压特性,采用手册法和模拟电荷法相结合,建立了分裂导线起晕电压的计算模型。考虑到分裂导线所在位置不同和子导线表面位置不同会引起导线上电晕放电的差异,采用手册法确定起晕时子导线表面的场强分布,然后用模拟电荷法得到了分裂导线起晕电压。理论计算结果与试验数据吻合较好,表明了该方法的有效性。最后,利用该方法讨论了分裂导线的几何尺寸,如分裂间距、子导线半径和子导线数目等对起晕电压的影响;仅从电晕特性的方面考虑,推荐了导线选型的最优方案。     

在小电晕笼中分裂导线交流电晕的起始电压分析

电晕起始电压是研究导线电晕特性的重要参量,对于指导超、特高压输电线路的设计具有重要意义。为此,利用电晕笼进行电晕起始电压的研究,电晕笼尺寸为1.8 m×1.8 m,测量段部分长3 m,两侧防护段各有0.5 m长。实验时,将导线同轴放置在电晕笼的中心位置,利用电晕笼电晕损失测量系统测量不同电压下导线的电晕电流和电晕损失,根据电压-电晕损失曲线,利用切线法估算导线的电晕起始电压值,并研究在导线表面干净和污秽条件下不同导线的电晕起始电压值,获得了LGJ-300/40、LGJ-400/35和LGJ-630/45导线在干净和污秽条件下的起晕特性。研究结果表明,干净条件下,起晕电压随导线半径增加而下降,污秽条件下导线起晕电压变化规律类似。此外,随污秽尺寸增大,对导线表面场强的畸变作用增强,这也会降低导线起晕电压。     

雨凇覆冰对输电线路分裂导线起晕电压的影响

雨凇覆冰后的输电线路导线表面电场会发生畸变从而降低起晕电压值,但目前国内外尚未深入分析雨凇覆冰对导线电晕特性的影响规律,且缩比导线模型所得结论与工程实际存在较大差异。为探求雨凇覆冰导线的电晕特性,在人工气候实验室内完成了3种分裂导线雨凇覆冰后的交流电晕试验,结合紫外成像与拟合法对导线雨凇覆冰后的电晕特性进行了测量,建立了有限元模型并分析了导线表面电场强度以弥补雨凇电晕研究的空缺。结果表明:雨凇覆冰会降低裸导线起晕电压值约50%;导线表面的起晕电压会在最初的15 min内下降较快,之后会随着雨凇覆冰程度的增加而继续下降,但其速度逐渐饱和;相同雨凇覆冰时间内分裂子导线越多则起晕电压值越高;覆冰水电导率的大小并不会直接改变或影响雨凇覆冰表面形态,但起晕电压值却会随着覆冰水电导率的增加而持续降低。所得结论可供雨凇覆冰地区架空输电线路的设计和选型参考。     

积灰对输电线路导线电晕特性影响的电晕笼试验分析

在同一气候条件下,同一档距的电晕特性主要由导线高度和导线表面状况决定,这两者受当地各种气候环境影响。西北地区干旱而且多灰,这可能对750kV线路电晕特性有较大的影响。为了解这一影响,利用国家电网交流特高压试验基地电晕笼,模拟好天气(干燥导线)和雨天(淋雨)情况,对750kV积灰和光洁导线(6×400mm)在不同试验电压(不同表面场强)下的无线电干扰和可听噪声进行了试验测量。结果表明:在750kV示范工程设计的导线表面场强范围内,对于干燥导线,积灰导线产生的无线电干扰和可听噪声值均大于光洁导线所产生的,并且无线电干扰受影响严重,0.5MHz时无线电干扰差值可达20dB;在淋雨情况下,光洁和积灰导线电晕产生的无线电干扰差别不明显,但噪声差别明显,淋雨情况下积灰导线电晕产生的可听噪声约大光洁导线5～8dB。在试验导线表面场强达到一定程度后,积灰对导线电晕特性的影响逐渐减小。     

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。     

特高压交流输电线路电晕放电对工频电场的影响

目前,中国投入运行的交流输电线路中电压等级最高的已达到1 000 kV,为了精确计算超/特高压输电线路的工频电场,笔者基于模拟电荷法,建立了考虑电晕放电的计算模型。模型中需要计算导线周围离子流场中正负电荷的运动、复合及最终在宏观上达到稳态的过程。空间中任意一点的工频电场由导线内的束缚电荷和空间中的电离电荷共同决定。其创新点在于每根分裂子导线单位长度的电量仅用一个模拟线电荷等效代替。与现有文献中仿真结果的比对验证了文中计算模型的正确性。对1 000 kV三相8分裂交流输电线路的算例进行仿真计算,并与测量数据对比分析,得出电晕放电使地面工频电场增加约5%的结论。     

覆冰对交流导线电晕起始特性影响规律的研究

中国输电线路走廊不可避免会穿越覆冰区。国内外对于导线电晕开展了长期研究,相对覆冰对交流导线电晕起始特性的影响研究还较少。笔者基于小电晕笼搭建了一套模拟覆冰条件下的导线电晕特性试验平台,采用光滑钢管模拟单根导线进行覆冰试验。通过改变覆冰水电导率和冰凌长度研究不同程度覆冰对导线起晕特性的影响。研究结果表明:在一定范围内,覆冰水电导率对覆冰导线起晕电压影响不大;冰凌使导线表面电场畸变严重,随着冰凌长度的逐渐增加,导线电晕电流也随之显著增大,对应的导线起晕电压和等效粗糙系数明显降低;当冰凌长度约超过18 mm时,起晕电压和等效粗糙系数变化很小,趋于饱和。     

环境因素对正直流架空导线起晕电压的影响

电晕放电是输电线路设计和运行中面临的重要问题之一。输电线路跨越高海拔地区,由于海拔高度升高、气压降低,将给输电线路的设计和运行带来很多特殊问题。同时,湿度和温度对输电线路导线电晕特性也有很大的影响。因此研究气压、湿度和温度对输电线路导线电晕特性、放电机理具有重要的学术意义和工程应用价值。利用气体放电理论建立导线电晕起始电压放电模型,系统地分析了气压、湿度、温度对导线电晕起始特性的影响。计算模型采用模拟电荷法计算空间电场分布,然后根据二次电子崩正离子数大于等于一次电子崩正离子数目的起晕电压判据计算出导线起晕电压。计算结果显示电晕起始电压随气压下降、温度升高而减小,主要原因是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大;随湿度升高而减小,主要原因是高场强区域内碰撞电离能力的增强。     

线路绝缘子直流污闪电压修正研究

为了给出线路绝缘子不同污秽分布条件下直流污闪电压线性海拔修正系数,便于在海拔≤2 km地区直流线路外绝缘的设计,实验研究了在实际海拔1 970 m条件下绝缘子电弧的发展特性。研究表明:绝缘子上下表面污秽分布情况对瓷绝缘子直流电弧发展路径影响较大,造成直流污闪电压随海拔升高下降的程度不同。通过比较不同海拔高度下(0与2 km)210 kN钟罩型绝缘子人工污秽试验结果,提出了绝缘子上下表面污秽分布均匀与不均匀两种条件下直流污闪电压线性海拔修正系数分别为6%和3%,并利用大吨位(300 kN)钟罩型绝缘子试验结果验证了该线性修正系数。结果表明,该修正系数也适用于大吨位绝缘子。     

电晕放电对超高压输电线路工频电场的影响

超高压输电线周围电磁环境及其对人体的影响已成为人们普遍关心的问题之一。为此,在传统模拟电荷法计算工频电场强度的基础上,考虑到超高压输电线路在一定条件下产生电晕放电的实际现象,建立了一种基于此条件下工频电场计算的新模型。其中,利用高斯定理求解电场起晕时导线表面的电离电荷,将模拟电荷法引入到电晕放电产生的电离区内的电荷。最后根据用叠加原理得到电晕放电条件下超高压输电线产生的工频电场强度。通过对500kV超高压输电线路的仿真结果可知:由于电晕放电的影响,电场强度发生畸变且在时间上呈周期性分布,电晕放电对工频电场强度具有增强作用。220kV输电线路的仿真结果验证了该模型的合理性和正确性。