±400kV直流输电线路杆塔涉鸟故障风险区域研究

青藏地区大型鸟类活动频繁,直流线路穿越冻土区沿线基本无树木,鸟类筑巢所用废弃铁丝和鸟粪掉落会引起绝缘子周围间隙气隙击穿,造成经济损失。为了减少输电线路涉鸟故障,以青藏±400kV直流输电线路为背景,首先利用有限元法分析,模拟异物下落时绝缘子周围电场分布。研究表明,异物下落时,由于自身形成悬浮电位,导致了高压端-异物、低压端-异物两段空气间隙相继击穿,此时异物能够引起绝缘子附近气隙击穿的区域称为风险区域。在此基础上,结合海拔修正方法,提出了一种高海拔地区杆塔考虑涉鸟故障的风险区域划分方法。依据电场分析结果得到了异物在竖直下落、倾斜下落和从横担下垂三种状态下的涉鸟故障风险区域。研究结果可以为±400kV直流线路防鸟害工作提供指导,并为其他相似工程提供参考。     

考虑火花效应的接地装置冲击散流特性有限元计算分析

为了计算输电线路杆塔接地装置的冲击散流特性并考虑火花效应的影响,本文结合土壤击穿模型,采用有限元法(FEM)求解了非线性电阻率下的磁准静态方程,模拟了雷电流的地中散流及土壤电离的过程。随后,讨论了土壤击穿模型参数对冲击接地电阻的影响,分析表明:土壤临界击穿场强E_c是影响冲击接地电阻的主要参数,为简化计算并考虑土壤分散性的平均影响,建议取E_c=3 kV/cm,剩余电阻率系数k及电阻率衰减系数n的影响较小,建议取k=7%,n=0. 75。最后,进一步补充计算了垂直接地体、针刺型接地体及实际接地装置的冲击散流特性,为实际输电线路杆塔接地设计与分析提供参考。     

非重叠Mortar有限元法在电磁分析中的应用

Mortar元法（mortarelement method,MEM）是一种新型区域分解算法,它允许将求解区域分解为多个子域,在各个区域以最适合子域特征的方式离散。在各个区域的交界面上,边界节点不要求逐点匹配,而是通过建立加权积分形式的Mortar条件使得交界面上的传递条件在分布意义上满足。Mortar有限元法（mortar finite element method,MFEM）将MEM和有限元法（finite element method,FEM）相结合,在各区域中分别使用FEM网格离散,区域的交界面上通过施加Mortar条件实现区域间的自由度连续。该文阐述了非重叠Mortar有限单元法（non-overlappingMFEM,NO-MVEM）的基本原理,介绍了NO-MFEM的程序实现过程,使用NO-MFEM对2维静磁场问题和3维静电场问题进行了计算,并与FEM模型结果进行对比,验证了该文方法咐有效性。将NO-MFEM应用于电磁分析,丰富了电磁场数值计算理论,为运动涡流问题和大规模问题的分析提供了新的选择。     

火焰中颗粒对间隙放电特性的影响

森林火灾易导致输电线路间隙绝缘强度下降,造成间隙放电而发生跳闸故障,严重影响电网的安全稳定运行。间隙击穿受火焰温度、带电粒子、颗粒与灰烬等的影响。为此,通过模拟山火研究了导线-板间隙在典型植被火焰条件下的击穿特性和火焰中颗粒对间隙放电特性的影响。进行了颗粒对电场畸变仿真研究,详细分析了火焰条件下颗粒触发间隙放电的机理。结果表明:在火焰条件下的颗粒触发放电特性和空气条件下有明显的不同,灰烬在山火条件下触发间隙放电具有倍增效应,能导致间隙因绝缘强度发生剧烈下降而击穿,击穿电压最多将下降为原来的1/10。     

石墨基柔性接地材料特性及其在防雷接地中的应用

为满足复杂土壤环境对接地材料耐腐蚀性以及高频雷电流和短路故障入地电流对接地材料热稳定性的要求,研制了一种强通流能力的石墨基柔性接地材料。通过耐腐蚀试验分析了石墨基柔性接地材料与钢材类材料的耐腐蚀性能;试验对比了圆钢与石墨基柔性接地材料与不同土壤的接触性能;仿真研究了石墨基柔性接地材料的热稳定性以及冲击散流有效利用长度。研究结果表明:石墨基柔性接地材料耐腐蚀性强,预期使用寿命超过30 a;其与土壤接触性能优于圆钢,接触电阻降低约30%;冲击散流有效长度增加约30%。     

模拟山火条件下导线-板间隙击穿特性影响因素分析

利用模拟山火试验平台,开展导线-板间隙在不同燃烧条件下的工频击穿特性,分析植被类型、燃烧强度、风速和坡度等因素对间隙击穿特性的影响机制。结果表明:不同类型植被火焰下,间隙的击穿特性差异较大,杉树枝叶和杉树干火焰下,间隙的工频击穿电压分别约下降为纯空气间隙的10%和20%;当火焰桥接全部间隙时,植被燃烧强度对间隙击穿特性的影响较小;随着坡度的增加,火焰间隙的绝缘强度出现大幅度下降。因此,对实际输电线路,需重点关注坡度较大的地方,特别是"V"形山谷位置,更易出现山火引发线路跳闸事故。     

750 kV同塔双回交流输电线路电磁环境研究

我国西北电网规划的多条750kV交流输电线路位于高海拔地区,无线电干扰和可听噪声等电磁环境问题更加严重。因此,研究750kV交流输电线路电磁环境问题对我国750kV输电工程建设具有重要意义。计算一条典型750kV同塔双回交流输电线路,最大运行电压分别为775.0kV、787.5kV、800.0kV下无线电干扰、可听噪声、线路下方距地面1m水平线上工频电场强度、导线最低对地距离和走廊宽度。按文献给出的电磁环境标准进行讨论,结果表明:通过选择合适的线路参数(导线最低对地距离、海拔高度等),可满足3种最大运行电压下电磁环境指标要求。     

特高压紧凑型输电线路工频电场强度计算

将有限元方法应用于特高压紧凑型输电线路电场强度的计算.建立二维静电场有限元模型,计算对比了特高压紧凑型线路导线表面电场强度和相导线平均电场强度最大值,分析了特高压线路导线截面和分裂半径的选取,也计算了线路下方距离地面1 m处最大电场强度和线路走廊宽度.计算结果表明特高压交流输电线路采用紧凑型方式具有一定的优越性.