Experimental evaluation of a UHV tower model for lightning surgeanalysis

An experimental investigation was performed on a UHV tower model for the EMTP multiconductor calculation of lightning overvoltage at substations associated with back-flashover at an adjacent transmission tower. The various lightning surge response characteristics were measured on an actual UHV tower, and parameters of a multistory transmission tower model that can reproduce voltages across the insulator strings, voltages of the crossarms, and voltages of the power lines were determined. A value of 120 Ω was determined as the surge impedance at each section of the multistory tower model, which closely agreed with the tower surge impedance measured for the UHV tower alone     

基于矩量法和蝴蝶交配优化算法的甚低频发射天线顶线绝缘子均压环优化设计

针对甚低频发射天线顶线绝缘子串电压分布不均匀极易产生电晕的问题,采用矩量法(method of moments,MOM)研究了不同均压环管径、半径、抬高距以及绝缘子串配置位置对瓷支柱绝缘子串电压分布的影响,提出了一种应用矩量法和蝴蝶交配优化算法(butterfly mating optimization,BMO)协同优化顶线绝缘子串均压环的新方法。该方法首先建立顶线绝缘子串MOM天线优化模型;然后,提取仿真得到的分压和天线效率并计算目标函数;利用BMO迭代得到顶线绝缘子相对位置和均压环结构参数。仿真结果表明:顶线绝缘子高压侧的均压环半径和抬高距对绝缘子电压分布影响较大,低压侧配置均压环可以使顶线绝缘子串末端绝缘子的分压降低44.5%;与优化前实测值相比,优化后顶线绝缘子串的电压百分比均方差降低了2.17%,均压环最大表面电场小于起晕电场,天线辐射效率提升1.5%。     

基于有限元方法的1 000 kV级特高压交流线路耐张串均压环优化设计

特高压输电线路绝缘子串电压分布极不均匀,均压环的优化设计对于改善绝缘子端部场强和改变电压分布具有重要意义。应用三维有限元法分别对1000kV特高压交流线路两联、三联和六联耐张串进行了电场计算,计算中考虑了杆塔、导线对电场分布的影响。通过不同屏蔽深度的均压环对电压分布影响的讨论和4种不同形式均压环的对比,建议1000kV特高压交流线路耐张串采用管径为120mm的跑道环,圆形部分中心径为1000mm,联接距根据绝缘子串中心间距决定,放置在第3、4片绝缘子之间。     

紧凑型双回路输电塔优化设计研究

500 kV双回路紧凑型线路,导线采用“倒三角形”排列分别以“V”型绝缘子串方式对称布置在塔身两侧。铁塔结构形式新颖,杆塔导线横担悬臂较长。对紧凑型双回路直线塔结构特点进行了分析研究,根据其受力状况对结构进行设计优化和比较。最后,对一双回路紧凑型直线塔的真型试验结果进行了分析。     

特高压直流试验线段的功能与方案设计

介绍了特高压直流试验线段的主要功能,提出了特高压直流试验线段的技术方案,主要包括试验线段长度、门型构架、锚塔、换极性塔和终端塔的结构型式和功能、引流线尺寸、跳线方式、金具、绝缘子以及主要设备的选型和参数。阐述了在特高压直流试验线段设计中如何实现各种技术要求。结果表明,已建成的特高压直流试验线段完全满足所需功能要求,已具备开展±1 200 kV以下各电压等级单回/同塔双回直流线路电磁环境试验研究能力。     

新型手持式低零值瓷质绝缘子检测仪控制器的研制

手持式低零值绝缘子检测仪控制器的主要功能是控制测量装置的动作、绝缘子分布电压数据接收、实时数据显示、分析判断低零值位置和相关信息的存储。控制器参照电力线路杆塔现场工作人员的具体操作要求而研制,根据绝缘子串的分布电压进行低零值绝缘子的判断。     

计算特高杆塔雷击响应的感应电荷准静法

雷击杆塔引起的过电压是导致输电线路事故的原因之一 ,需要尽量准确估计 ,而特高杆塔系统上传播的雷电波是球面波 ,为避免建立等效电路的困难建立了雷击杆塔、地线、导线系统响应分析的数学模型 ,提出了感应电荷准静法 ,用电磁场理论确定绝缘子串两端电压。分析对位参考点和分流问题后提出了新计算分流系数法。研究发现杆塔电位包括可变的抵消分量和雷电单极电荷引起的恒定分量两部分。感应电荷准静法计算杆塔模型的冲击响应与NEC 2的计算结果基本一致。     

750kV线路绝缘子串电压分布的有限元计算

特高压架空输电线路绝缘子串的电压分布对于绝缘子的相关设计和运行维护非常重要。运用静态电场的三维有限元法分析计算了750kV输电线绝缘子串的电压分布，考虑了绝缘子电介质、屏蔽环、输电线路及铁塔对绝缘子电压分布的影响：比较了计算结果与实测值，并分析了误差产生的原因。根据计算结果建议对于玻璃绝缘子串加屏蔽环以减少第l片绝缘子承受的电压百分比。运用三维有限元法计算高压绝缘子串中的电压分布是可行且有效的，可应用于更为复杂条件下的绝缘子串电场分布的计算分析。     

线路布置方式对悬垂绝缘子串摇摆角计算的影响

在输电线路的风偏计算中,导线的重力荷载和风荷载直接影响着悬垂绝缘子串摇摆角,其大小与线路的布置方式（如相邻导线悬挂点的约束、档距、高差等因素）有关。针对耐张塔-直线塔-耐张塔、直线塔-直线塔-直线塔、耐张塔-直线塔-直线塔这3种不同的线路布置方式,建立了2档、4档和6档绝缘子串-导线数值模型,通过改变档距、高差和风速等因素,仿真得到了绝缘子串摇摆角的大小和水平位移,并将其与静力学模型得出的摇摆角和水平位移进行比较,分析了不同的线路布置方式对悬垂绝缘子串摇摆角计算结果的影响,并针对不同的线路布置方式提出了相应的摇摆角计算方法。     

特高杆塔雷电过电压计算

基于感应电荷准静法开发了用于特高杆塔雷电过电压分析的计算软件。用该软件计算了两种典型雷电 流波形下江阴特高杆塔绝缘子串两端的电压,并分析了组成过电压的两个分量的影响。计算结果与工程算法基本吻合,证明该软件可用于评价特高杆塔绝缘系统的雷电特性。     

长绝缘子串带电测零的判断与分析

针对某220 kV开关站于2005年6月8日带电测零时发现多个绝缘子串电压分布异常,以及部分绝缘子被误判断为零值的现象,从串长和导线两方面分析了造成误判断的原因,并提出了防止误判断的措施,包括对串长超过标准串长的长绝缘子串零值检测不能使用短路叉,对分布电压测量仪测量结果要综合分析、正确判断等。     

Induced voltages on fence wires and pipelines by AC powertransmission lines

A method is developed for calculating the induced voltages on fence wires/pipelines underneath AC power transmission lines. The method is based on the charge simulation technique and takes into account the disturbances of the electric field and potential due to the presence of the fence wire/pipeline underneath the line. The calculated values of the induced voltage on fence wires are compared with those measured before. Induced voltages on pipelines underneath 230- and 380-kV lines are measured, correlated to the calculated values and discussed in the light of electric field induction on objects adjacent to AC power transmission lines     

高海拔直流线路大吨位绝缘子配置方法研究

为给中国高海拔地区特高压直流输电工程外绝缘设计提供参考,该文在1 970 m实际高海拔条件下,以10片/串大吨位钟罩型瓷绝缘子XZP1-300为试品(染污采用固体污层法),采用恒压升降法,在人工雾室中对大吨位绝缘子外绝缘配置方法进行系统研究。试验结果表明：灰密为1.0 mg/cm2条件下,50%闪络电压与盐密大小满足幂函数关系;盐的种类、上下表面污秽分布及灰密大小对直流污闪电压影响较大,沿绝缘子串轴向污秽分布不均匀的影响相对较小,并分别给出上述各因素对污闪电压影响的修正系数。以此为基础,对外绝缘配置公式的应用方法进行了说明,该公式可用来估算自然污秽和人工污秽试验中污闪电压值,并可作为高海拔地区特高压直流输电线路外绝缘设计的参考。     

盘型悬式瓷绝缘子串电路模型及电力传输特性仿真研究

为了给输电线路低压侧杆塔上的在线监测设备供电,提出了一种新型沿盘型悬式瓷绝缘子串进行电力传输的方法,以盘型悬式瓷绝缘子串作为能量传输的载体,将输电线路上在线取能装置获得的电能通过高频变换的方式传递杆塔一侧。文中以500 kV线路为例建立输电线路三维仿真模型,通过Maxwell矩阵计算得出绝缘子与输电线路之间的杂散电容。再通过Multisim软件搭建绝缘子串分布参数电路模型,研究电路模型的电力传输特性,分析了劣化绝缘子与杂散电容对绝缘子串能量传输特性的影响。仿真结果表明,在频率为38 MHz电能可以通过绝缘子串传递到另一侧,能量传输效率为74.576%,且绝缘子劣化与外界环境变化对于其传输特性影响可以忽略。由此可见,利用盘型悬式瓷绝缘子串作为能量传输载体为杆塔在线监测设备供电具有可行性。     

基于PEEC模型分析的H桥单元直流母线的改进设计

以广泛用于高压大容量功率变换的H桥单元逆变器为研究对象,将其直流母线改进为层叠母排结构,基于部分单元等效电路(PEEC)的方法建立了改进前、后母线的等效电路。对母线PEEC模型的等效参数进行分析表明,改进后母线的等效电感与等效电阻下降了一个数量级,而正负母线之间的等效电容增加了100倍以上。计及直流滤波电容组参数的电路仿真表明,在同样的开关暂态电流激励下,母线结构改进后,暂态电压的上升率和峰值比改进前减小了50%以上。试验与仿真结果符合较好,证明了改进是有效的。     

棒形悬式复合绝缘子电场计算和优化

使用ANSYS有限元分析软件对330kV棒形悬式复合绝缘子进行三维计算分析,讨论了导线、铁塔和均压环对绝缘子(I型)沿面场强分布的影响。运用随机搜索法的优化技术对均压环的环径、管径和环的抬高距进行了优化计算。得出高压导线的存在使棒形悬式绝缘子电场均匀化,铁塔对侧相的绝缘子电位分布影响最小,选择合适的均压环尺寸(抬高距、管径和环径)可以有效地降低棒形悬式绝缘子端部芯棒和护套所承受的场强的结论。     

悬垂绝缘子串动态风偏角有限元分析

有别于传统的刚性直杆静力学法, 利用有限元方法计算悬垂绝缘子串在脉动风作用下的风偏角,首先模拟考虑空间相关性的脉动风速时程并转换为风荷载时程; 然后利用梁单元模拟输电塔钢结构杆件, 杆单元模拟悬垂绝缘子串, 索单元模拟输电线, 建立塔- 绝缘子串- 输电线的有限元耦合模型。使用逐步积分法计算平均风激励、一致脉动风激励、不考虑塔- 线耦合的脉动风激励和考虑塔- 线耦合系统与空间相关性的脉动风激励4 种情况下悬垂绝缘子串的最大风偏角度, 并与传统的静力学方法对比。分析发现, 传统的静力学方法忽略了体系的动态响应, 使风偏角偏于不安全; 考虑塔- 线耦合体系与空间相关性的脉动风激励的模型能够综合各种因素, 得到较为合理的风偏角。     

220 kV同塔双回线路钻越500 kV线路的方案选择

针对220 kV同塔双回线路钻越500 kV线路的方案选择问题,分析了钻越方案的制约因素,采用改变地线悬挂形式、导线排列方式、跳线绝缘子串型式等措施,进行了钻越塔的设计和优化,设计了双回鹰嘴蝶型耐张塔。经工程实际应用证明,该型耐张塔具有良好的推广前景,为220 kV同塔双回线路钻越500 kV线路提供了一种可行的解决方案。     

1000kV级特高压交流线路绝缘子串电位分布计算和均压环设计

特高压交流线路绝缘子串的电位分布极不均匀,这将影响绝缘子和线路的安全运行,如何设计合理的均压环,改善绝缘子串电位分布,具有重要的工程意义。应用有限元法可以对特高压绝缘子串单悬垂串下的电场分布进行三维的数值计算,综合考虑杆塔、导线等因素,针对悬垂串不同的均压环设计尺寸和放置位置分布进行对比计算。对均压环的优化设计表明,均压环管径取120mm,环体距绝缘子串中心距离取500mm,布置位置为屏蔽3片绝缘子时,均压效果相对较好。计算结果表明,增加均压环后各个串型的电场分布明显改善,单片绝缘子最大承受电压为4.7%。     

基于部分电感模型的回路耦合干扰分析

电力电子系统中回路之间的电磁场耦合是电磁干扰主要传播方式之一，为了准确预测系统级的电磁干扰，需要对回路耦合干扰进行定量计算。基于部分单元等效电路(partial element equivalent circuit，PEEC)的部分电感理论，建立了典型电力电子系统回路耦合电磁干扰的模型，主要包括导线之间空间磁场形成的互感耦合和接地回路之间共地阻抗耦合的模型。在实验室中构建了物理对象研究平台，分别对差模电流和共模电流产生的回路耦合干扰进行了测试，实验结果与计算结果对比证明了方法的正确性。