大雨环境下雨滴对线路电晕特性的影响

除了导线表面的状态和成分,导线附近大气状况也是引起导线电晕特性变化的重要因素。可听噪声、无线电干扰是反映电晕特性变化的重要参数。通过自制淋雨装置,在小型电晕笼中对单根LGJ-400/50型实际输电导线进行干燥和淋雨情况下的电晕实验,并利用无线电干扰接收机和声级计检测电晕放电情况。实验结果显示,同等电压下LGJ-400/50型导线在大雨状况下,可听噪声和无线电干扰值明显增加,在干燥时的电晕起始电压附近有最大差值;施加电压超过干燥时电晕起始电压后,随施加电压的增长,干燥和淋雨情况下的可听噪声和无线电干扰值差值均减小。     

基于泛复变函数求解Maxwell方程的方法

根据泛复变函数是复变函数在高维情况下的推广形式,将这种方法用于电磁场边值问题的解析计算。并以一个三元高次偏微分方程组和两个电磁场问题求解为例,用提出的方法得到了与经典求解法一致的结果。在待求场域可用偏微分方程(组)、边界条件可用初等函数方程表示的情况下,该方法具有概念清晰、简单便捷的优点。     

特高压直流复合绝缘子均压环设计

在总结电场分析方法及国内外对复合绝缘子电场计算与均压环设计的研究基础上,根据复合绝缘子的特点,采用场域分解方法将三维无界场域分解成有界子和无界子区域,用有限元法和模拟电荷法相结合的求解方法,进行±800kV特高压直流输电线路复合绝缘子串沿面电位、电场分布计算及均压环优化设计。应用ANSYS8.0及ANSOFT软件建立±800kV双极直流线路带杆塔的全三维和简化二维模型,计算发现在特高压情况下未安装均压环时复合绝缘子沿面电位及电场的分布极不均匀。对比±800kV和低电压等级的复合绝缘子电位分布的不同发现,电位、电场分布不均匀程度的变化随电压等级的升高、串长的增多有加剧趋势。以均压环结构尺寸为变量,以限制复合绝缘子沿面及均压环表面电场强度的最大值为目标优化设计均压环的结构,以三维模型的计算结果小于起晕场强为满意结果。最后得到均压环结构参数的设计方案,经三维计算模型检验证明复合绝缘子护套、金具、均压环表面最大电场强度均在可接受范围内,可满足预定要求。     

长期运行导线交流电晕效应的变化

长期运行导线的电晕效应是输电线路面临的重要问题之一,国内外早期的研究结论不能较好地预测我国长期运行导线电晕效应的变化,为深入研究长期运行导线的交流电晕放电特性和表面状态的内在关系,测量了北京、武汉、广州地区典型的交流500kV长期运行导线表面状态及粗糙程度;分析了长期运行导线表面状态发生变化的原因,即由于大气相对湿度高、年平均气温高、工业污染物较多、离海洋近等因素,造成该地区导线表面粗糙程度升高。通过在电晕笼和模拟架空导线中的初步研究,发现电力系统中长期运行导线的电晕放电程度比新导线剧烈,起晕电压比新导线下降,可听噪声和无线电干扰有所升高。在自然环境较好的地区短期运行导线表面粗糙程度比新导线低,因此其电晕效应比新导线有所改善,这与国外的研究规律一致。     

老化输电导线电晕特性及其对电磁环境的影响

线路运行过程中导线受到老化和积污影响,表面状态发生改变,产生电晕会对线路电磁环境产生不利影响。因此在小型电晕笼内,对广东省南部地区线龄24年的交流LGJ-400/50型及同型号新导线进行电晕实验;同时采用电子显微镜和白光干涉形貌仪对导线样品表面形貌以及表层成分进行了理化分析。根据实验结果对比了运行多年导线和同型号新导线的电晕起始电压、可听噪声和无线电干扰水平;由电晕起始电压计算得到了对应粗糙系数m,并与Peek公式计算值进行对比。结果表明:粤南地区长期运行后导线表面污秽成分中除原有的铝和氧元素外增加了大量的碳、硫、硅、铁、钙、钠、钾等元素;老化导线粗糙程度(轮廓算数平均偏差和轮廓算数均方根偏差)较新导线增大近20倍;长期运行后导线的电磁环境有明显恶化,电晕起始电压下降13.3%,粗糙度(Peek公式计算值)由原0.85下降至0.73;可听噪声和无线电干扰水平有所增加。     

试验电压对输电线路缺陷电晕放电紫外光子计数率的影响

高压输电线路缺陷故障早期往往伴随着电晕放电,会产生特定波长的紫外光,因此可以利用紫外成像仪检测这些电晕放电现象。为研究试验电压对输电线路缺陷电晕放电的紫外光子计数率的影响,通过模拟架空线路在不同电压下的电晕放电现象对不同长度的断裂铝股进行了紫外测量,对试验结果进行分析得到了影响规律。试验结果表明,在距离放电点距离相同,且成像增益相同时,断裂铝股起晕后的光子计数率与试验电压的平方近似呈线性关系,试验电压平方对不同长度断裂铝股的影响梯度基本相同,在0.25～0.3之间。这一结论在实际输电线路中也得到了有效验证,为紫外仪在输电线路电晕缺陷检测上的应用奠定了基础。     

广东地区老化导线湿润环境下交流电晕特性

导线电晕特性与导线表面状态紧密相连,长期老化后导线表面状态较新导线变化明显,更容易产生电晕。自然界中由于小雨、凝露等天气影响导致的导线表面湿润环境对电晕的产生和发展有显著影响,因此针对广东地区多组交流线路运行多年后的老化导线在湿润环境下的电晕特性,利用电晕笼进行了试验研究。通过紫外成像仪记录导线放电过程,并根据对应电晕点不同电压下光子计数率,采用切线法计算得到对应电晕起始电压,同时对老化导线的可听噪声和无线电干扰水平进行记录,并与同型号新导线进行对比。结果表明:在水分影响下导线表面的电晕放电更容易形成,且全线放电强度有所增强,湿润环境下老化后导线的电晕起始电压较干燥环境下老化导线和同型号新导线下降4%~9%和10%~14%;老化导线湿润环境下可听噪声水平较自身干燥环境下增长5%~10%,无线电干扰水平也有明显增加。     

极不均匀电场中负直流电晕放电紫外特性

为了对极不均匀电场中负直流电晕放电强弱进行评估,必须对电晕放电产生的紫外光子计数进行定量分析。通过棒-板电极中负直流电晕放电进行了Trichel脉冲频率、电晕电流及紫外光子计数的测量,得到了试验电压、Trichel脉冲频率、电晕离子电流与紫外光子计数之间的相互关系。试验结果表明,在距离放电点相同距离、相同增益时,Trichel脉冲频率与试验电压近似呈线性关系,且在不同棒-板距离时,试验电压对脉冲频率的影响梯度基本相同,在3.6~4.2之间;紫外光子计数与试验电压及Trichel脉冲频率均近似呈2次方关系,而且紫外光子计数与频率在一定电极距离范围内存在固定函数关系。这一结论为紫外仪在电晕缺陷检测方面奠定了基础。     

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。     

1000kV交流复合绝缘子均压环参数设计

为了将1000kV交流特高压输电线路复合绝缘子沿面电场分布控制在合理的范围内,根据复合绝缘子的特点,采用场域分解的方法将三维无界场域分解成有界子区域,选择使用有限元法进行1000kV交流输电线路复合绝缘子串沿面电位、电场分布计算及均压环参数优化设计。应用ANSOFT软件建立1000kV交流线路带杆塔、导线的全三维模型,研究了均压环的管径、环径和抬高距离对绝缘子电场分布影响的规律,从控制电场强度的角度出发得到了均压环结构参数的配置方案。三维计算结果表明,安装了均压环后,复合绝缘子护套、金具、均压环表面最大电场强度均可以满足要求,绝缘子沿面电位分布的均匀性也得到了提高。金具可见电晕和无线电干扰试验的结果表明,高压端金具和均压环的起晕电压、无线电干扰均符合国家标准要求。