特高压交流输电线路电晕效应的预测方法,Ⅰ:可听噪声

电晕效应问题是特高压输电关键技术问题之一,是特高压输电线路导线选型的决定性因素。为此,利用特高压电晕笼开展了13种导线的可听噪声试验,获得了单位长不同导线的可听噪声产生功率,分析了导线表面场强、子导线线径、分裂间距和分裂数等因素对导线电晕可听噪声的影响规律。结果表明:导线电晕可听噪声与导线表面场强的负倒数呈线性关系;在相同的导线表面场强下,可听噪声产生功率与子导线线径和分裂数呈线性递增关系,而分裂间距对导线电晕可听噪声水平影响不大。通过多元回归分析方法对试验数据进行统计分析,回归方程和相关系数的显著性分析结果表明回归方程高度显著,且逼近效果好,回归方程各系数也是高度显著的,可对可听噪声产生功率进行有效的预测。最终初步提出了适合我国实际导线情况的导线电晕可听噪声预测公式,为我国特高压输电线路导线选型设计提供参考。     

±1100 kV特高压直流导线表面标称电场及其影响因素研究

我国±1100 kV特高压直流(UHVDC)输电工程已经进入设计和建设阶段.近年来,特高压输电导线表面的电晕放电所引起的电磁环境现象逐渐受到学者的重视.当高压导线表面场强超过临界值时,导线周围的空气分子将被电离,发生电晕放电,形成正负离子或空间电荷.由于导线表面电场强度与诸如无线电干扰(RI)、可听噪声(AN)、地面处的合成电场和离子流密度等电磁环境参数密切相关,因而有必要计算并控制特高压输电导线的表面电场强度.使用模拟电荷法(CSM)计算了±1100 kV特高压直流输电子导线表面的标称电场分布,将高压导线表面的面电荷等效为成对的线电荷,子导线表面的电场强度可以使用线电荷获得.此外,还研究了导线高度、极间距、分裂间距和子导线半径等因素对子导线表面标称电场强度的影响.计算结果表明,与导线高度、极间距、分裂间距相比,子导线直径是影响子导线表面场强最显著的几何参数.当其他因素不变时,子导线表面场强的变化与子导线直径的变化在同一数量级;子导线表面场强的变化比导线高度、极间距、分裂间距的变化小一个数量级.最后还对线路无线电干扰和可听噪声进行了计算.     

750 kV输电线路导线激发函数分析

结合特高压电晕笼试验,得到了750 kV 输电线路所采用的4种6分裂导线无线电干扰激发函数曲线;实测证明针对6分裂导线电晕笼实测得到的激发函数比CISPR推荐的公式计算激发函数更为准确,并就如何利用激发函数计算无线电干扰给出了说明。     

电晕笼内多分裂导线电晕损耗

当输电线路的导线表面场强超过空气的击穿场强时,输电线路上就产生电晕放电,导线附近区域的空气放电产生热、光、可听噪声和无线电干扰等,同时伴随着大量的电晕损耗,系统研究线路电晕损耗及其影响因素具有重要的工程应用及理论价值。建立电晕笼内多分裂导线的平面及三维仿真模型,分别对2种模型下的多分裂导线表面电场进行仿真分析,研究了特高压大电晕笼防护段尺寸对多分裂导线表面场强的影响,从而确定大电晕笼防护段最佳尺寸。根据三维模型仿真结果,试验测量电晕笼内多分裂导线在不同降雨率下的电晕损耗,可作为实际线路电晕损耗估算的参考。     

基于特高压电晕笼的多分裂导线交流电晕特性研究

为了研究超特高压输电线路的交流电晕特性及其电磁环境,有必要获得不同型式多分裂导线的电晕特性参数.笔者介绍了基于特高压电晕笼的电晕效应试验方法和原理,深入分析和处理相关数据得到导线的可听噪声功率密度和无线电干扰激发函数,经过与已有的国外电晕特性经验公式曲线进行比较,证明了试验数据的有效性,并通过大量导线在不同天气、不同子...     

不同子导线排列下电场精细化模拟研究

高压输电线路常采用多分裂导线提高单位输电线路的输电容量,由于子导线之间的互相影响,表面电场分布并不均匀.这种不均匀性增大了相导线的表面电场强度,导线表面场强达到电晕起始场强后,会产生电晕乃至放电,从而产生电晕损耗、电磁、无线电干扰、可听噪声以及加速老化等问题,威胁线路的正常运行.目前国内外通过有限元法对不同布局时的分裂...     

±800kV特高压直流输电线路电磁干扰研究

直流输电线路在正常电压运行下允许一定程度的电晕放电,电晕放电产生电晕损失,引起无线电干扰及可听噪声。分析了±800 kV特高压直流输电线路的无线电干扰及可听噪声,采用逐步镜像法计算导线表面电位梯度,分析无线电干扰及可听噪声的计算方法,编写计算程序,计算结果表明:改变导线截面、导线对地高度、分裂间距及导线分裂数可降低无线电干扰及可听噪声的水平。     

特高压直流长、短输电线路无线电干扰的转换关系分析

研究特高压直流长、短输电线路的无线电干扰转换关系,对于将特高压直流试验基地建设的试验线段和电晕笼内导线的试验结果用于预测实际特高压输电线路的无线电干扰有重要意义。推导了由无线电干扰激发函数表示的任意长度、任意终端阻抗输电线路上无线电干扰的计算公式。该计算公式在几种情况下简化后与国外文献结果的对比,可说明其可靠性。在此基础上,导出了中国特高压直流试验基地建设的试验线段和电晕笼内导线适用的长、短线无线电干扰转换关系。无限长线路的无线电干扰等于试验线段和电晕笼内导线的无线电干扰频率特性曲线极小值包络线乘以相应的转换系数。该研究结果对特高压直流输电工程的电磁环境评估有一定的参考作用。     

空气密度和湿度对导线电晕特性的影响

本文针对高海拔地区超高压输电线路设计的需要,详细地研究了空气湿度和密度对导线电晕起始场强的影响,同时对导线电晕起始的测量方法及不同分裂数目下导线起晕场强的一致性进行了理论分析和试验验证。本文还讨论了无线电干扰水平受大气条件的影响。     

应用电晕笼的特高压交流输电线路无线电干扰试验研究

线路电晕产生的无线电干扰随电压等级的提高而增大,已成为选择特高压输电导线的决定性因素之一。目前无线电干扰水平预测并不十分准确,其原因在于国外的激发函数不完全适用于我国国情。以电晕放电机理为基础,提出了基于特高压电晕笼的线路无线电干扰试验方案,进行了大量无线电干扰试验,并对不同类型导线的测量结果进行了统计分析。研究提出了一种新的大雨条件下的激发函数,并以已运行的某特高压输电工程为例,对该激发函数的合理性和准确性进行了对比验证,结果表明,相比国际无线电干扰特别委员会(International Special Committee on Radio Interference,CISPR)推荐的激发函数,所提激发函数推算出的无线电干扰水平更接近长期观测数据。所提激发函数适用于我国6分裂及以上特高压交流输电线路无线电干扰水平预测,能为优化导线选型和控制工程成本提供依据。     

高压直流输电异形分裂导线的优化布置

异型分裂导线的合理排布可减小导线表面场强,从而减小可听噪声、无线电干扰和电晕损耗等电晕效应。目前国内外的分裂导线布置方式一般为正多边形,分布在圆形上,各子导线表面的电场均衡性较差。提出了一种高压直流输电分裂导线的优化布置方法,研究了不同的分裂导线布置形式,得出了子导线对称地分布在椭圆形上,且椭圆形的长轴垂直于地面时,存在一个最优的排列方式使得最大的子导线表面场强最大值与最小的子导线表面场强最大值的比值最小,各子导线表面场强分布最均衡;并给出了分裂导线的导线表面场强最优时导线所在椭圆的最佳长短轴比例。研究结果为特高压直流输电线路的分裂导线更优电磁环境布置方式提供了参考。     

特高压交流输电工程导线截面及分裂形式研究

为了有效控制线路损耗和电磁环境指标,降低线路造价,选择合理的导线截面及分裂形式,通过分析1 000kV交流输电线路不同分裂形式和不同子导线直径的导线表面电位梯度、导线起晕电压、导线电晕损耗、无线电干扰和可听噪声,比较了各种导线方案的优劣,并研究了高海拔条件对导线起晕电压、导线电晕损耗、无线电干扰和可听噪声的影响,对比了各导线方案对不同海拔地区的适应性。最终结合工程提出了满足电气性能和机械特性要求,适合于我国特高压输电的导线截面及分裂形式,对保证输电系统经济运行和节约工程投资有着重要意义。     

风对±800kV直流输电线路无线电干扰的影响研究

高压直流输电线路电晕产生的无线电干扰与导线所加电压、导线布置形式有关,还与天气情况有关,特别是风对无线电干扰的影响较大。文章分析了高压直流输电线路无线电干扰的机理,在国内首次进行了特高压直流等尺寸试验线路无线电干扰的长期测试,研究了特高压直流输电线路的无线电干扰特性,得出了风对无线电干扰的影响规律。直流输电线路电晕产生的无线电干扰随从负极指向正极的风速增大而增大。     

高压输电线路参数对计及电晕放电的电场强度的影响

在传统模拟电荷法的基础上,建立了高压输电线路地面电场强度的计算方法,其中在计算中考虑了计及电晕放电的影响.以750 kV水平排列和紧凑型线路为例,计算了导线表面系数、线路的子导线半径、相间距、导线对地高度、分裂导线数目、分裂间距等对工频电场的影响.仿真结果表明,减小电晕放电对地面电场影响的几种方式中以适当增加导线的表面...     

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。     

基于电晕笼的海拔高度对无线电干扰的影响

为深入研究高海拔地区导线电晕无线电干扰问题,以满足我国高海拔输电线路工程需要,利用可移动式电晕笼在4个不同海拔地区开展了多种导线交流电晕无线电干扰试验研究,并对试验结果进行了细致分析,得到了导线表面场强对无线电干扰海拔修正的影响和海拔高度对无线电干扰的影响特性。如果按线性关系修正,所得到的无线电干扰海拔修正系数为3.13dB/1000m,与国外海拔修正系数3.3dB/1000m比较一致。然而,经分析发现,海拔高度和导线交流电晕无线电干扰之间不呈线性关系,海拔越高,海拔高度的变化对无线电干扰的影响越小。通过分析测试结果提出了粗略的海拔修正量与海拔高度的非线性修正关系,并给出了不同海拔高度对应的无线电干扰海拔修正量。最后,推荐了一种适于海拔>3000m地区的高海拔输电线路无线电干扰海拔修正方法,以供我国高海拔实际工程借鉴。     

750kV三相输电导线表面的起晕电场分析

通过有限元法计算了不同分裂导线、截面积、对地高度时分裂导线表面场强。计算结果表明采用分裂导线可以有效降低表面场强,从而达到抑制电晕放电的作用。借助皮克的导线电晕起始场强经验公式,得出750 kV输电线路采用6分裂导线比较合理。同理,适当改变导线截面和对地高度也可以降低导线表面场强。     

特高压电晕笼的多分裂导线电晕损失测量系统

为准确、连续地测量特高压分裂导线电晕损失,对传统的电桥法进行改进并根据特高压电晕笼机械与电气特性,结合光纤传输技术,采用混合型光供电电子式电流互感器测量特高压电晕笼中分裂导线电流;采用电容分压器测量特高压电晕笼导线试验电压。基于虚拟仪器技术,采用瞬时功率法研制了一套光纤数字化特高压电晕笼电晕损失测量系统,经校验该系统满足0.2级准确度要求,能够较为准确测量电晕笼导线电晕损失。对晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程用8×LGJ-500/35导线开展起始电晕特性和电晕损失特性试验研究结果表明,在干燥条件下分裂导线起晕场强为27.64 kV/cm(峰值),正常运行电压下不会出现全线起晕的情况;20 mm/h大雨条件下分别对应特高压交流单回试验线段边相和中相导线表面场强,电晕笼导线电晕损失为50.83 W/m和59.73 W/m;可以应用该系统进一步研究我国特高压交流输电线路电晕损失规律。     

特高压输电线分裂导线表面电场及起晕分析

输电导线起晕的重要判别条件是导线表面电场强度是否达到临界值。为研究分裂导线表面电晕分布情况,根据单相八分裂导线起晕电压试验值,先运用模拟电荷法计算了1 000 kV特高压八分裂子导线表面每个匹配点的电场强度值,然后与用经验公式计算出的临界场强对比,找出子导线表面的电晕分布区域,并计算出了该域内的起晕点个数、起晕角度、占导线表面比等数据以及子导线半径、导线高度对起晕分布的影响。分析计算表明:每根子导线在表面有限范围内起晕,且占整个导线表面积的30%～40%;对地高度越高子导线表面起晕范围越大,子导线半径对起晕范围也有一定影响。通过研究工作,期望对分析导线的电晕损耗等问题提供有力的帮助。     

±800kV直流输电线路的导线选型研究

分裂导线选择是发展特高压直流输电工程的关键技术之一，对±800kV直流输电线路的设计、保护环境和控制工程投资至关重要。采用国际公认的、经过实际工程验证且广泛使用的计算分析方法，研究了±800kV直流输电线路的结构参数(导线分裂数、子导线截面、导线分裂间距、极导线对地高度和极导线间距)对合成电场、离子流密度、可听噪声和无线电干扰场强的影响；对±800kV直流输电线路的电磁环境进行了预测分析。根据电磁环境限值、电磁环境预测分析结果等，确定了±800kV直流输电线路的导线结构。