±1100kV特高压直流输电线路邻近树木时合成电场建模计算与特性研究

高压直流输电线路下方存在树木的情况十分常见。线路邻近树木时,树木端部可能发生电晕或烧灼现象。为了预防火灾、保护树木,有必要通过仿真计算的方法研究树木周围的直流合成电场,为确定线路与树木的净空距离提供参考依据。对树木的有限元建模方法进行研究,提出典型的树木模型,基于三维上流有限元法计算了直流线路产生的合成电场。在±1100 kV真型试验线路下进行地面合成电场测量实验,对比了计算与测量结果。通过计算,讨论了树木位置、尺寸、数量等因素对树木周围合成电场的影响规律。     

直流线路邻近建筑物时合成电场的计算方法

基于Deutsch假设的计算方法已被广泛应用于直流线路附近不存在建筑物时合成电场的计算。然而由于建筑物的存在会畸变直流线路产生的合成电场,因此有必要研究基于Deutsch假设的计算方法是否仍然适用。在Deutsch假设的基础上,提出了一种直流线路附近存在建筑物时合成电场的计算方法。采用优化模拟电荷法计算直流线路附近存在建筑物时的标称电场,基于Deutsch假设计算建筑物周围的合成电场,针对直流模拟试验线段,对其附近放置房屋模型时的地面及房屋模型顶部的合成电场进行计算和测试。结果表明,采用所提方法获得的地面及房屋模型顶部的合成电场及其分布规律与测量结果基本吻合,表明基于Deutsch假设的计算方法仍然适用。所提计算方法可以用于直流线路附近存在各种建筑物时合成电场的计算。     

800kV直流线路负极悬空时的地面合成电场计算和分析

高压直流线路在实际工程中已得到广泛应用,国内外学者对该种线路的地面合成电场计算问题进行了大量研究,提出了多种数值计算方法,但对直流线路负极悬空时地面合成电场计算方法问题的讨论却很少。给出了直流线路负极悬空时导线周围标称电场及悬空导线电位的一种计算方法,对比分析了800 kV直流线路处于不同运行状态时的地面标称电场分布和导线表面电场,得到了悬空导线的电位与携带电荷量的线性关系。将上述方法与有限元方法相结合计算了负极悬空800 kV直流线路的地面合成电场,得到了悬空极导线合成电场电位的变化对该种线路地面合成电场最大值的影响规律。最后,计算结果显示负极悬空±800kV直流线路地面合成电场的最大值要小于负极接地情况下的最大值,它们的相对差别不到4%。     

架空输电线路超高树木临近时电场分布特征研究

架空输电线路下方存在树木十分常见,树木自然生长临近输电线路时,树木顶端可能会发生电晕灼烧现象,甚至会发生与输电线路间的闪络。为了保护线路和树木安全,通过仿真计算分析研究树木周围电场强度和影响因素是很有必要的。对不同树冠形状树木进行有限元分析,建立三维输电线路和树木模型,分析在110kV三相线路电场叠加下树木顶端附近电场分布情况,讨论了不同树冠形状、树木高度、树木位置、电源相角下树木周围合成电场分布规律。     

两回高压直流输电线路交叉跨越时地面合成电场计算

高压直流输电线路交叉跨越是我国特高压技术发展中可能出现的新问题。为了建设满足电磁环境要求的直流输电工程,应当研究相应的合成电场预测方法。由于两回直流线路相互影响,交叉跨越区域内合成电场呈复杂的三维分布。本文提出一种两回直流线路交叉跨越时地面合成电场的计算方法,该方法基于三维通量线法,采用模拟电荷法计算标称电场,利用Deutsch假设计算合成电场。通过在实验室内搭建直流导线交叉跨越试验平台,对计算方法进行验证。基于该方法,对±800k V线路跨越±500k V线路时地面合成电场的分布进行研究。与一回±500k V线路单独存在相比,±800k V线路以90°跨越±500k V线路时,地面合成电场峰值基本不变,但分布规律更为复杂。     

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.     

特高压直流输电线环评中的逆问题研究

为了更好地对直流输电线路进行环境评估,得到详细的合成电场分布,文中针对直流输电线下合成电场的逆问题进行了研究。通过建立逆问题模型与方程,采用主元加权—修正Newton法对方程求解,得到输电线路的模拟场源参数,精确的计算出了直流输电线下合成电场值。结果表明:该方法有效的解决了逆问题的病态性、收敛速度问题,只需要均匀测量8个点左右即可获得一个准确的线下电场强度分布情况。在环评过程中,可以减少大量的测量工作。     

±800 kV云广特高压直流线路合成电场仿真计算与测试分析

为研究实际运行特高压直流输电线路复杂环境的合成电场特性及环境影响,开展±800 kV云广直流线路合成电场测量与分析。建立了特高压直流输电线路合成电场计算模型及算法流程,阐述了特高压直流输电线路合成电场的测量仪器、环境、位置、数据记录和处理方法。不同运行方式下的测试结果表明:正极半压和负极全压下测量值与理论值的误差小于负极全压运行下的误差,但大于双极全压运行下测量值与理论值的误差;因测试点的海拔高度、导线对地高度、温/湿度、风速、风向等因素影响,负极半压、正极半压和负极全压、负极全压运行的合成电场值上下浮动于不同月份的双极全压测量值;不同测试点的合成电场的80%值和95%值对应的测量位置基本相同,同时所有测量结果满足合成电场环境限值且有足够的裕度。云广直流工程的电磁环境设计合理性得到了验证。     

直流输电线路合成电场控制指标问题分析

合成电场是高压直流输电线路的特有现象,也是直流输电线路重要的环境控制指标之一。在直流输电线路建设中,需要将其控制在合理范围内,以满足环境保护要求。为此,结合我国目前直流输电工程合成电场的环境影响评价需求以及相关标准,借鉴国际相关的研究成果,针对我国在处理交、直流线路平行架设或共用走廊时地面电场控制方法进行分析,并通过研究直流合成电场的特性,最终可以得到:静电场对人体健康不存在实质性的影响;交直流输电线路平行架设或共用走廊时,合成电场与工频电场不能加权考核。我国直流输电线路产生的直流合成电场的暂行控制指标是可行和有效的;目前针对直流输电线路并行或共用走廊时产生的工频电场和直流合成电场应分别测量评价。     

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。     

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。     

±800kV直流输电线路对邻近树木影响的研究

通过试验,确定±800kV直流输电线路极导线与树木之间的最小距离,对于线路设计、建设、保护环境和控制工程投资具有重要意义。为此分析了国内外输电线路对树木影响的研究现状,制定出试验方法。选择30种不同树木,在特高压直流试验线段下,进行±800 kV直流输电线路对树木短期影响的试验,获得了树木出现明显电晕时树木与极导线之间的距离。在试验线段下种植90棵树木,进行了±800 kV直流输电线路对树木长期影响的试验,获得了烧伤树木与极导线之间的距离。根据试验结果,综合考虑试验中树木烧伤、树木出现明显电晕和极导线下方空间合成电场分布特点,给出了±800 kV直流线路极导线与树木之间最小垂直距离的建议。     

考虑介质荷电的高压直流输电线路合成电场分离方法与影响机理

当高压直流输电线路临近农业大棚时,导线电晕放电产生的空间电荷会积累到覆盖在大棚上的介质薄膜表面,从而对周围的电场产生畸变作用。目前,一些专家学者们针对计及介质薄膜的离子流场进行了实验研究,也提出了针对直流输电线路附近存在介质薄膜时的离子流场计算方法。但是,尚未清晰地揭示荷电介质对电场的影响机理。该文提出基于场源的合成电场分离方法,建立500 kV HVDC架空线路附近存在介质薄膜的计算模型,对于是否存在薄膜以及不同薄膜尺寸情况下的电场分量进行研究。计算结果表明,薄膜上积累的电荷是影响大棚附近地面合成场强的主要因素。通过分析荷电介质对电荷分布的影响,揭示了荷电介质对电场的影响机理。该文的研究成果可为存在农业大棚时直流输电线路地面合成场强的抑制提供指导。     

极导线垂直排列直流线路地面合成电场的一种计算方法

极导线垂直排列直流线路在我国已用于实际工程，有必要研究有效方法计算该类线路的合成电场，以满足工程设计和环境保护需求。根据极导线垂直排列直流线路几何结构的特点，在Deutsch假设的基础上，提出了一种计算极导线垂直排列直流线路地面合成电场的方法。该方法还适用于极导线水平排列直流线路。通过试验和计算结果对比，对该方法进行了验证。使用该法对极导线垂直和水平排列±500kV直流线路的地面合成电场进行了计算分析。结果表明：在极导线高度和极间距分别相同的情况下，极导线垂直排列直流线路下的最大地面合成电场比极导线水平排列直流线路的略大，但极导线垂直排列直流线路的地面合成电场横向衰减较快；极导线垂直排列直流线路的走廊宽度约为极导线水平排列线路的50%。     

同走廊两回±800kV直流线路地面合成电场研究(英文)

同走廊两回±800 kV直流线路不久将在中国出现,需要对该种线路的地面合成电场进行研究,为工程设计和环境保护提供技术依据。对同走廊两回直流线路极导线按不同方式布置时的地面合成电场进行模拟试验,获得了其横向分布规律。给出一种同走廊两回直流线路地面合成电场的计算方法,该方法考虑了影响此种线路地面合成电场的多种重要因素,模拟试验验证了所提计算方法的有效性。采用该方法分析了同走廊两回±800 kV直流线路地面合成电场的分布特点。结果表明:不同的极导线布置方案不会显著影响同走廊两回直流线路地面最大合成电场的大小,但会影响其分布位置;同走廊两回直流线路地面最大合成电场的绝对值与单回直流线路运行时差别不大;两回±800 kV直流线路同走廊临近架设与相距较远距离架设相比,能大幅减少线路走廊宽度和工程拆迁费用。     

基于上流有限元法的同走廊两回±800kV直流线路地面合成电场计算

为提高单位走廊输电能力,我国向家坝—上海与锦屏—苏南两回±800 kV直流线路采用同走廊架设。两回±800 kV直流线路同走廊架设在世界上无工程应用先例,需要对其地面合成电场进行研究,以满足工程设计和环境保护需求。文中提出了一种基于上流有限元法的同走廊两回直流线路地面合成电场计算方法,模拟试验线段试验结果验证了计算方法的有效性。计算和试验结果都表明:不同的极导线布置方案不会显著影响地面最大合成电场的大小,但会影响其分布位置;同走廊两回直流线路地面最大合成电场的绝对值与单回直流线路的差别不大。最后对向家坝—上海与锦屏—苏南同走廊两回±800 kV直流线路的地面合成电场进行计算分析。     

同塔双回高压直流线路地面合成电场的计算方法

我国计划在实际工程中采用同塔双回高压直流线路,由于该类线路在世界上无工程应用先例,需要研究其地面合成电场的有效计算方法,以满足工程设计和环境保护需求。考虑极导线对地距离不同和极导线布置方案对每一极导线起晕电压的影响及正负极导线起晕场强的差别等因素,提出一种计算同塔双回高压直流线路地面合成电场的方法。利用同塔双回直流模拟试验线段,对极导线按不同方案布置时的地面合成电场进行测试,并采用该文方法对地面合成电场进行计算。结果表明,采用该文方法计算极导线按不同方案布置时同塔双回直流线路的地面合成电场,其分布规律与实测结果基本吻合;地面最大合成电场计算值与实测结果基本一致。     

基于离子计数法的直流线路空间电荷密度测量

当特高压直流输电线路途经地区的空中悬浮颗粒物较多且空气干燥时,空间电荷分布的变化导致地面合成电场异常增大。为对该问题进行研究,测量空间电荷分布是一种直接且有效的手段。通过分析基于离子计数法的空间电荷密度测量原理和装置电流检测部分的等效电路模型,提出了装置的设计要求,对基于该原理的电荷密度测量装置进行了设计,并采用间接校准方法对装置进行了标定。采用该装置对直流输电试验线段下的空间电荷密度进行了实测,测量结果表明电荷密度的横向分布规律、随导线加压的变化情况与合成电场、离子流密度类似。装置可以实现输电线路周围空间电荷密度的测量。     

±1100kV直流特高压输电线路合成电场和离子流密度计算

为研究±1 100kV直流线路合成电场和离子流密度分布规律,采用Deutsch假设计算线路周围的空间合成电场和离子流密度,分析±1 100kV直流线路合成电场和离子流密度随导线对地距离、极间距、分裂间距及分裂数等参数变化时的分布规律。结果表明:合成电场和离子流密度随对地高度的增加而减少;合成电场和离子流密度在分裂间距取350mm达到最小;合成电场和离子流密度随分裂数的增加,减小趋势非常明显。     

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。