应用三维频域电场计算方法确定高压输电线路铁塔ADSS光缆的悬挂位置

介绍了将三维频域电场计算方法应用于高压输电线路铁塔附近三维工频电场计算，通过对500kV输电线路6种不同铁塔结构附近的三维工频电场分布的测量，确认了所用方法的有效性。应用上述方法对河北南网220kV输电线路10种和110kV输电线路18种不同铁塔结构附近的三维工频电场进行了详细计算和分析，获得了各种铁塔附近三维工频电场的空间分布，找出了适于ADSS光缆悬挂的低场强空间。该研究成果已用于指导河北南网多条高压输电线路铁塔ADSS光缆悬挂位置的选择。     

高压交流输电线路电场建模与实时监测系统研究

设计了一种基于狭小空间电场监测系统，该系统可以实时监测输电线路附近的电场信息。通过将模拟电荷法计算应用于二维电场以及三维电场中，计算目标位置电场分布。建立输电线路邻近有无金属结构建筑物三维简化模型，优化设置模拟电荷数量，进行高压输电线路周围电场的数值计算分析，并在MATLAB软件中建立数值计算模型，仿真分析得到输电线路有无建筑物的电场分布情况，验证简化模型的可行性。针对电场监测系统的采集系统做出整体方案的软硬件设计，完成电场标准环境参数的搭建与校准，通过在1 000 kV高压交流试验基地进行现场测试，验证了采集系统装置的可行性。     

屏蔽线改善架空输电线路工频电场分布研究

为改善架空输电线路下方工频电场分布,在线路下方架设屏蔽线。考虑线路档距、弧垂等因素的影响,建立高压架空输电线路工频电场三维仿真计算模型,研究架设屏蔽线改善高压输电线路下方工频电场的效果,分析讨论了屏蔽线架设高度、横向位置、间距、根数等对线路下方及表面工频电场影响的规律和特征。结果表明:架设屏蔽线能够有效改善导线下方空间工频电场;屏蔽线架设高度、横向位置对屏蔽效果影响明显,存在最佳布置位置;屏蔽线间距对其屏蔽效果有一定影响;屏蔽线根数越多,效果越好,但逐渐趋于平缓;架设屏蔽线会增大分裂导线表面电场强度。     

邻近交流线路时直流输电线下混合电场的计算

为了准确计算交直流并行输电线路线下混合电场,针对交流输电线路对直流导线表面电场的影响进行了分析,采用寻优算法优化模拟电荷位置,分析了直流导线表面电场随交流导线电压变化的情况.在考虑交流线路对直流线路空间离子轨迹影响的情况下,基于Deutsch假设计算了直流输电线路线下合成电场的瞬时最大值,提出了一种合理的假设,从而准确地计算了并行输电线路线下混合电场.最后分析了线路邻近间距对线下混合电场的影响.结果表明,交流输电线路对直流导线的起晕以及直流线下空间离子流场有较大影响,在计算时应予以考虑,交直流线路间距对直流线路线下混合电场有很大影响,在设计线路时应予以考虑.     

高压直流输电合成电场计算及仿真研究

为了保证高压直流输电的安全运行,研究高压直流输电下的合成电场的计算方法很有必要。针对高压直流输电合成场强,基于Deutsch假设的计算方法,利用Matlab设计了程序,仿真了超高直流输电线路下合成电场分布,并分析了高压直流输电线路参数对直流输电线路合成电场分布的影响。     

交流输电线下建筑物邻近区域电场分布及其影响因素研究

为改善交流输电线路附近建筑物邻近区域的电磁环境,建立了交流输电线路及其邻近建筑物的有限元仿真模型,计算了输电线路呼高、建筑物 材料以及建筑物楼层高度等因素对距地面1.5 m电场及屋内电场的影响,并对建筑物电场的畸变情况进行了分析。以电磁环境安全为目标,计算了不同 情况下输电线路与邻近房屋的安全距离。研究结果可为国内外高压交流输电线路工程优化设计、输电线路建设选址、沿线房屋拆迁等工作提供理论依 据。     

快速自适应边界元方法计算不平坦大地上方高压直流输电线路标称电场

高压直流输电线路的标称电场计算是其电磁环境分析的基础。考虑输电线路下方不平坦地形影响,文中提出一种快速填充矩阵元素的自适应边界元计算方案,其根据计算结果估计后验误差,从而可自适应的划分边界单元。为避免在自适应计算过程中反复计算矩阵元素,文中采用自适应叉积近似方法加速矩阵元素的填充,降低了计算存储的要求,同时,采用了预条件处理技术,提高了边界元方程组迭代求解器的计算效率。数值算例证明了文中方法的正确性和有效性。文中方法可为分析高压直流输电线路在复杂地形条件的电磁环境奠定基础。     

高压直流输电线路离子流场的计算方法研究

高压直流输电线路发生电晕放电时,周围空间会充满带电离子,从而使空间电场显著增强。为了准确计算地面离子流场,文中采用该有限元—积分法对双极离子流场的控制方程进行求解。文中在计算合成电场时采用了有限元外推法,同时还对空间电荷密度初值进行了改进。通过利用该方法对同轴圆柱模型和±400 kV的直流线路进行的比对计算,验证了该算法的有效性。同时,在实际的±500 kV直流线路上,把该算法的计算结果与已有算法的计算结果进行了对比。实际线路验证和算法间对比均表明,该方法具有较好的精度。最后,采用所提出的方法对±800 kV直流输电线路的地面合成电场和离子流密度进行了预测。     

双回特高压交流输电线路电场沿高度的非单调变化特性分析

采用模拟电荷法,计算了三维特高压交流双回输电线路模型在6种相序布置下的空间电场强度分布。通过分析空间电场强度的分布特性发现,对于同塔双回输电线路,采用不同相序布置时,在线路档距中央垂直于地面的对称轴线上某一点的电场强度值基本不变;并且,采用不同相序布置时,沿高度方向空间电场变化的单调特性不同,即电场强度随高度增加或减小。由此提出了对于需要降低空间不同位置电场强度的问题,应选择不同相序布置的思想;并根据不同相序空间电场强度的分布特性,给出了选择最优相序的方法。文中计算结果对于线路交叉跨越等需要降低空间电场强度的问题具有参考意义。     

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。     

基于有限元与有限体积法的直流输电线路合成电场计算方法

高压直流输电线路发生电晕放电时,周围空间会充满带电离子,从而使空间电场显著增强.为了准确计算地面合成电场,基于有限元和有限体积法提出一种计算直流输电线路合成电场的混合方法.为了验证该文算法的有效性,在实验室搭建了单极性、双极性导线以及分裂导线的实验模型,并进行了大量合成电场测试.同时,与已有算法的计算结果进行了对比.实验验证和算法间对比均表明,该方法具有较好的精度.采用所提出的方法对±800kV直流输电线路的地面合成电场进行了预测.     

特高压大跨越架空线路三维工频电场计算

1000kV特高压输电线路跨越江河时,线路的档距和弧垂均较大,为了解线路周围的电场确定线路最小对地高度,引入线性单元模拟电荷法,同时考虑铁塔的影响,根据悬链线方程建立了特高压大跨越线路的模型,采用三维电场的计算方法计算了线路周围的工频电场分布。三维电场方法与二维电场方法的计算和对比分析结果表明:对于特高压普通架空线路,采用二维电场方法与采用三维电场方法所得的计算结果基本相等,均可满足工程要求;对于特高压大跨越线路,采用三维电场方法计算可以更准确地反映大跨越线路的电场分布,提高工程的设计精度。     

高压直流输电线路离子流场计算预测方法

高压直流输电线路发生电晕放电时,周围空间会充满带电离子,从而使空间电场显著增强,并使空间电场的计算更加困难和复杂。基于上流有限元法提出一种计算直流线路离子流场的方法,并对有限元网格剖分方式和导线表面电荷更新方法进行了改进,实际线路下测试结果验证了该算法的有效性。     

交流输电线路附近民房曝露处工频电场计算

电网大规模发展使得输电线路邻近民房不可避免,公众对输电线路工频电场及其效应的关注和投诉已成为不容忽视的问题。在环保管理日益严格的形势下,研究交流输电线路附近民房曝露处工频电场分布规律,为线路设计和环境影响评价提供技术依据。首先用理论公式分析了民房电导率和电容率对工频电场的影响,然后用ANSYS软件建立了交流输电线路邻近民房时的工频电场三维计算的精确模型;在试验线段附近搭建了模拟民房,对其工频电场进行了模拟测试和计算。结果表明在计算交流输电线路附近民房周围的工频电场时,可采用静电场的方法建立模型,近似认为民房为理想导体,民房模型的电位为零;利用有限元方法精确建立交流输电线路附近民房模型进行三维工频电场的计算,与实际测量结果误差较小,可运用于实际工程中。     

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。     

高压交流输电线路电场生态效应研究

为研究高压交流输电线路电场生态效应问题,对其工频电场特性、生态效应及改善措施进行分析,并建立模型,对电场中人体感应电流、人体内部电场强度及人体离子移动幅度进行了计算。结果表明：高压交流输电线路产生的工频电场强度为4 kV/m时,通过人体脚部的总感应电流为60μA,人体内部电场强度为0.176×10^-3V/m,人体头部离子移动幅度为8.01×10^-12m。     

超特高压交流输电线路电晕对地面电场的影响

为研究超特高压交流输电线路电晕放电对地面电场的影响,改进了基于模拟电荷法的交流线路下离子流场计算方法,并将其应用在交流线路下地面电场的计算中。所提出的改进方法考虑了导线表面电场不均匀性对电晕放电的影响,从而可对多相多分裂导线离子流场进行仿真计算。对三相8分裂1000kV交流线路的地面电场的计算结果表明,对典型1000kV三相交流输电线路参数,考虑电晕时的地面电场比不考虑电晕时增加约5%。子导线半径、分裂间距、分裂根数、相间距、线路高度等线路参数变化时电晕对地面电场有不同程度的影响。     

共走廊交直流输电线路的地面电场分布研究

提出了一种基于电晕理论来计算共走廊线路地面电场分布的方法,详细分析了±800kV直流输电线路与500kV交流线路共走廊时的地面电场分布规律,研究了线路接近距离、导线高度和杆塔结构等对混合电场最大值的影响,讨论了混合电场限值和线路间的最小接近距离.研究表明:线路接近距离和直流线路高度对混合电场分布影响较大,而杆塔结构和交流线路高度影响较小;地面电场最大值随着接近距离的增大,呈现先增大后减小的趋势;±800kV直流输电线路与500kV交流线路共走廊时的最小接近距离在70m～85m.     

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。     

交直流同塔三回输电线路地面电场的预测分析

基于有限元和有限体积法的混合方法,合理地考虑了直流电晕放电和交流电晕放电之间的相互影响,解决了交直流同塔输电线路地面电场的分布计算问题。通过小尺寸模型的实验了验证计算方法的有效性。针对一回800kV直流输电线路和两回500 kV交流输电线路同塔架设的实际情况,计算了不同运行方式下的地面电场的直流分量、交流分量和离子流密度的分布情况。计算结果表明,由于交流输电线路的电晕放电,地面电场直流分量和离子流密度会有所降低。同时,地面交、直流电场均随线路高度的升高而降低,但是工频电场的变化程度比直流电场要大。