雾霾天气下的直流输电线路离子流场分布特性及其影响因素

我国雾霾多发地区也是输电走廊和用电负荷高密度地区,而长期暴露在雾霾天气下的架空输电线路的安全运行受雾霾天气影响。在直流输电线路周围离子流场的作用下,雾霾颗粒会荷电化,荷电后的雾霾颗粒将影响输电导线周围的空间电场分布。本文首先分析雾霾天气对直流输电线路离子流场的影响机理,给出雾霾天气下的直流输电线路离子流场控制方程及计算方法,然后计算不同污染程度雾霾天气下的直流输电线路离子流场,最后分析雾霾天气对离子流场的影响因素。计算结果表明:在雾霾天气下,地面合成场强和离子流密度的分布趋势和正常天气条件下的相同,但幅值增加;雾霾天气对地面合成场强的影响更大;地面合成场强的幅值随着污染程度的增加而增大;雾霾天气下地面合成场强和离子流密度分布增大的主要原因是电晕程度增加。     

高压直流导线下绝缘薄膜表面电荷分布测量

随着我国高压直流输电工程的大量建设,由电晕放电引起的电磁环境问题显得尤为重要。但是,目前对线路跨越农用大棚时的电场问题研究还不够。当线路下方存在农用大棚时,电荷会在大棚表面发生积累,并对地面的离子流场造成畸变。利用法拉第筒法对PVC塑料薄膜、遮阳网和布料3种介质模型表面电荷密度进行测量,并对比3种材料的荷电特性。通过分析,获得PVC塑料薄膜表面电荷密度的分布特点,以及3种不同材质绝缘薄膜荷电特性的差异。对高压直流输电线路附近大棚表面电场的建模和计算提供参考。     

雾霾颗粒对高压直流输电线路电磁环境的影响机理研究∗

研究了雾霾影响下的高压直流输电线路合成场强和离子流密度的计算方法.建立了考虑雾霾荷电的高压直流输电线路离子流场计算模型,计算了不同空气污染等级下直流输电线地面合成场强和离子流密度.结果表明,雾霾天气下的地面合成场强和离子流密度的最大值相对于正常天气增加;地面合成场强的最大值随着污染程度的增加而增大;雾霾天气下的离子流密度最大值均增加,但是增加幅度较合成场强小.     

直流输电线路下方建筑物附近离子流场的计算

直流输电线路下方建筑物附近电场分布复杂,基于Deutsch假设计算建筑物附近的离子流场在理论上会造成较大的误差,同时无法考虑风速的影响。基于上流有限元方法计算直流模拟试验线路下方房屋模型附近的离子流场,采用新型的迭代收敛控制技术,保证了迭代收敛过程的稳定性。计算结果与试验数据进行对比,得到了很好的验证。结果表明上流有限元方法适用于直流线路下方建筑物附近离子流场的计算。考虑风速的影响,计算建筑物附近离子流场,发现风速对建筑物附近合成场强以及离子流密度的影响很大,因此在计算直流输电线路下方建筑物附近电磁环境时,必须考虑风速对离子流场的影响。     

特高压直流输电线下合成电场分布的影响因素

为在设计特高压直流输电线路时考虑地面合成电场和离子流密度分布两个相互关联的电磁环境指标,采用上流有限元法对双极直流线路下合成场强和离子流密度分布进行数值计算。在验证其有效性之后,以云广±800kV特高压直流输电线路为算例,分析了一些线路参数对合成场强和离子流密度分布的影响规律。结果表明,提高导线高度能明显减小地面电场,极间距的小范围变化对地面电场影响不大,控制地面的电场效应须注意导线表面的状况,正负极性也会引起地面电场效应的不同变化。最后根据我国电力行业标准中对合成场强和离子流密度分布的限值给出了线路的走廊宽度建议。     

导线表面最大场强对直流输电线路电磁环境的影响分析

介绍了高压直流输电线路导线表面最大场强和线路电磁环境参数的计算方法。针对±660 kV直流输电线路,分析了导线表面最大场强对地面合成电场、地面离子流密度、无线电干扰和可听噪声的影响,得出正极导线电压在620⁶80 kV之间变化时,随着导线表面最大场强的增大,地面合成电场和地面离子流密度分别增加1.2倍和2.8倍;导线表面最大场强对无线电干扰和可听噪声的影响相对较小,分别增加17%和0.3%。±660 kV直流输电线路在额定电压范围内运行时,电磁环境指标不会超出《高压直流架空送电线路技术导则》的规定。     

直流输电线路三维离子流场的计算方法

当考虑导线弧垂、杆塔、地面起伏以及临近建筑物等影响时,高压直流输电线路的离子流场是一个三维场,需要提出有效的三维直流离子流场的计算方法。采用优化模拟电荷法求得标称电场的电力线,然后基于Deutsch假设计算直流离子流场的空间合成电场。针对直流模拟试验线段,对其附近放置房屋模型时地面及房屋模型顶部的合成电场进行计算和测量,将计算结果与测量结果进行比较,其结果令人满意。该方法还适用于换流站的离子流场分析以及其他类似物理问题的计算。     

特高压直流输电线路在雾霾天气下的离子流场计算研究

特高压直流输电线路的离子流场会受到天气条件的影响.为了更加准确地掌握雾霾天气时直流线路离子流场的变化规律,基于有限元法计算了天气良好时±400 kV直流输电线路的离子流场,并通过对比说明了计算是准确和可靠的.在此基础上,分析了雾霾天气对离子流场的影响机理,并计算了空气严重污染并伴有轻雾的雾霾状况下±800 kV特高压直流输电线路的离子流场.结果表明,与天气良好时相比,雾霾天气时的直流线路合成场强和离子流密度有不同程度增大.     

特高压直流输电线路离子流场的有限元-积分法计算

针对特高压直流输电线的地面电场和离子流密度的计算问题,采用有限元-积分方法,对双极离子流场的控制方程进行求解,同时还对空间电荷密度初值进行了改进。通过计算,发现该方法能较快地获得稳定的数值解。通过采用该方法对±400kV的直流线路进行了比对计算,验证了该算法的有效性。将该方法应用于实际的±800kV直流输电线路,对地面合成电场和离子流密度进行了计算,分析了导线对地高度、极间距、正负极起晕情况不同以及避雷线对地面合成电场和离子流密度的影响。结果显示随导线高度升高和极间距减小,地面的最大电场强度和离子流密度随之减小。在正、负极起晕不同时,负极导线下面的合成电场和离子流密度的最大值比正极大。计算中,考虑避雷线会增大地面的合成场强和离子流密度,但是不明显。     

聚乙烯薄膜表面电荷积累与消散特性的实验研究

当高压直流输电线路下有农用大棚时,线路电晕放电产生的空间电荷会在大棚薄膜上积累,使地面电场发生畸变。为了对该情况下的离子流电场进行建模计算,需要研究薄膜表面电荷的动态特性。文中设计了实验平台,利用针-板电极电晕放电对聚乙烯薄膜表面注入电荷,基于薄膜下方的感应电位测量值,对表面电荷分布进行反演计算,从而对聚乙烯薄膜表面电荷积累与消散进行实验研究,研究了针电极电压极性、大小和作用时间对表面电荷积聚的影响,并对比了不同电压充电后表面电荷的消散特性。结果显示:在相同的温湿度及充电电压下,负电荷在聚乙烯薄膜上积累量多于正电荷,且消散速度更快;随着充电电压升高,薄膜表面积累电荷总量增加,消散速度加快;表面电荷的消散途径主要是与空气中和消散。研究结果可为高压直流输电线路下存在大棚时的离子流电场的建模和计算提供参考。     

风速对特高压直流输电线路离子流场分布的影响

特高压直流(UHVDC)输电线路地面离子流场的大小是检验电磁环境是否超标的重要判据,对不同风速条件下的地面离子流场的分布进行了计算研究。针对离子流场的计算,提出一种改进迭代上流有限元方法,建立了考虑风速影响的离子流场模型。研究了不同风速对±800 k V输电线路离子流场分布规律的影响。研究表明,地面最大合成场强和离子流密度随风速的增大而增加明显,且风速会使其发生一定偏移。考虑风速为8 m/s时,地面最大合成场强比无风增加了12.64 k V/m,且地面最大离子流密度是无风时的2.65倍。水平风速越大地面合成场强和离子流密度的分布曲线和峰值往背风向偏移越严重,空间其他较远处的合成场强和电荷密度变化不大,且空间合成场强与电荷密度的最大值主要分布于导线周围空间。     

计及地电位升高的HVDC输电线路离子流场的计算

超高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电线路离子流场的计算对于输电线路的设计具有重要意义。然而考虑地电位升高的地面离子流场的计算却很少,为此,在Deutsch假设的基础上,为了研究计及地电位升高时HVDC输电线路产生的离子流场,将地电位升高作为第1类边界条件,应用模拟电荷法,建立了考虑地电位升高影响的HVDC输电线路下方离子流场计算模型。计算结果表明,在不计及地电位下,与可查询的文献相比,计算结果与其基本一致。计及地电位下,地面离子流密度与电场的值分别有所增大,同时分析了不同地电位升高值、导线高度及极间距下,地电位的变化对超高压输电线路地面合成电场以及离子流场的影响。     

高压直流输电线路地面合成场强与离子流密度的计算

本文介绍了M·P·Sarma等人分析直流输电线路合成场强的方法。据此编制了计算单、双极高压直流输电线路各种线路布置的地面合成场强、离子流密度和空间电荷密度的程序。并对各种线路参数对合成场强、离子流密度的影响作了计算和分析。     

特高压直流输电线路档距内离子流场的三维计算

传统的特高压直流输电线路离子流场的计算采用二维模型,不能正确反映档距内考虑弧垂时的电场分布。笔者采用模拟电荷法计算标称电场,结合输电线满足的悬链线方程,考虑极导线表面电场的变化,对特高压直流输电线路档距内的离子流场进行了三维仿真计算,将结果与实测值进行了比较并做了分析。考虑弧垂时的地面合成电场值比不考虑弧垂时小,合成电场在垂直输电线方向和沿着输电线方向均呈对称分布,最大场强出现在在最大弧垂点边导线外侧2 m左右,随着远离弧垂最大处,合成电场在垂直和沿着输电线方向逐渐衰减。     

雾霾对高压直流输电线路电晕离子流场的影响

为探究雾霾对高压直流(HVDC)输电线路电晕离子流场的影响规律,提出了雾霾对HVDC输电线路电晕离子流场影响的计算方法。考虑雾霾微粒的荷电特性和湿度对电晕起晕的作用,采用有限元方法计算了±800 k V线路在各种雾霾污染等级下的合成电场强度和离子流密度。计算结果表明:随着雾霾污染程度增加,地面合成电场强度和离子流密度相对于正常天气时的值有所增大,在较大污染程度下,其最大值的增长率随污染浓度增大呈近似线性关系;高湿度雾霾状况下的电晕离子流场随污染程度变化比低湿度雾霾和干霾下更加明显。分析认为:雾霾条件下湿度对电晕起始电场强度的影响及空间悬浮颗粒的荷电行为是地面合成电场和离子流密度变化的主要原因,离子迁移率的减小抑制了地面离子流密度的增大。研究思路对考虑雾霾因素时HVDC输电线路规划设计中电晕效应的分析具有参考价值。     

特高海拔地区±500kV直流输电线路导线选择

根据直流输电线路线下地面合成电场、地面离子流密度、无线电干扰场强、电晕可听噪声等控制指标,对3000—5300m特高海拔地区直流输电线路采用不同分裂导线进行相关计算,建议特高海拔地区±500kV直流输电线路极导线采用6×LGJ-300／40钢芯铝绞线。     

青藏联网±400kV直流输电线路导线选择

根据直流输电线路线下地面合成电场、地面离子流密度、无线电干扰场强、电晕可听噪声等控制指标,对3000～5 300 m特高海拔地区直流输电线路采用不同分裂导线进行相关计算,建议特高海拔地区±400 kV直流输电线路极导线采用4×LGJ -400/35钢芯铝绞线.     

基于上流有限元法对高压直流输电线路下合成电场的研究

高压直流输电线路产生的地面合成电场和离子流密度是设计和建设输电线路时应考虑的2个主要电磁环境指标。为预测高压直流输电线路的电磁环境问题,基于上流有限元法开发了相应的分析预测软件。同轴圆柱结构的解析解和实验线路的测量数据验证了该方法的有效性。最后,分析了双极线路情况下线路高度、极间距和表面状况以及单极情况下风速对地面合成场强和离子流密度的影响,这些结果对设计高压直流输电线路具有一定的指导意义。     

±800 kV输电线路在空气湿度影响下的离子流场计算

以云南-广东±800 k V输电线路为研究对象,利用COMSOL软件建立简化的二维输电线路仿真模型,对不同空气湿度下±800 k V输电线路的地面合成电场和离子流密度进行仿真研究,分析了空气湿度对地面合成电场与离子流密度的影响规律,验证其计算结果。结果表明:计算值与测量值的分布趋势基本保持一致,负极导线附近的合成场强吻合度比正极导线高。根据研究结果确定了计算模型的正确性。     

江苏直流线路合成场强现状监测及分析

对江苏境内直流输电线路下方及直流输电线路附近敏感点地面合成场强进行测量,直流输电线路下方地面合成场强水平在线路中心附近较低,边导线外地面合成场强随距边导线的距离增加先增大后减小的趋势,同时相同电压等级直流输电线路下方地面合成场强受线路净空高度影响较大;相同电压等级输电线路附近敏感点距离输电线路越远,地面合成场强水平越低.