模拟电荷法计算特高压架空线路3维工频电场

为研究杆塔及导线弧垂对架空线路周围工频电场分布的影响,并检验2维计算模型的合理性与适用性,首先基于模拟电荷法建立考虑杆塔及导线弧垂的3维架空线路工频电场计算模型(它以线电荷单元为模拟电荷布置在各导线和杆塔铁棒轴线上,解析计算线电荷单元的电位系数,并叠加得到总体电位系数矩阵,从而可解得各节点的线电荷),然后据此计算了特高压线路相导线表面及地面上1m高平面内的3维工频电场。结果表明,地面上1m处平面内场强分布受弧垂影响很大,3维模型比2维模型更全面、准确地反映了这种不均匀分布状况;各相导线表面场强最大值在杆塔附近均有微弱变化,但并不显著;地面上1m处场强在杆塔附近增大,但在远离杆塔的区域基本不受杆塔影响。     

特高压输电线路交叉跨越区域工频电场分布计算

由于公众对电磁环境问题的关注已成为电网发展的主要制约因素之一。因此本文重点对存在交叉跨越的特高压输电线路下方工频电场的影响因素进行分析研究。随着特高压输电工程的建设,交流超特高压输电线路不可避免地出现交叉跨越,交叉跨越区域内工频电场用二维的方法已无法满足计算要求。本文提出了采用ansoft有限元软件的三维电场模块来计算交叉跨越区域的工频电场,并分析其影响因素。计算结果表明,不同相位差对交叉跨越区域工频电场会造成一定的影响,而不同相序、对地高度则会产生明显的影响。在不增加建设成本的前提下,采取逆序排列能够明显地降低线下电场大小。     

超高压输电线路铁塔附近的三维工频电场计算

采用模拟电荷法预测计算了 5 0 0 k V输电线路铁塔附近的三维电场 ,通过与现场实测数据的比较 ,证实了该算法的有效性。该算法所得结果可用于预测带电作业时的操作方式和防护措施 ,以及用于同杆架设 ADSS通信光缆时光缆的定位。     

输电线路跨越建筑物电场计算探讨

通过对典型线路跨越建筑物时工频电场强度的计算与分析,研究了DL／T5092--1999（110～500kV架空输电线路设计技术规程》中跨越建筑物高度限值下的电场状况,对部分塔型跨越高度和工频电场进行了优化计算,可为新建线路设计和施工提供参考。     

架空线路大跨越水文气象设计的探讨

结合梧州５００ＫＶ变电站－平浪２００ＫＶ架空线路当江大跨越的设计,分析了对架线路大跨越影响较大的各种水文,气象因素及相应的设计途径。     

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。     

1000kV特高压交流大跨越线路设计

我国1000kV特高压交流试验示范工程是目前世界上唯一商业运行的特高压工程,该工程的正式投运证明了各系统部件的可靠性。本文介绍了1000kV特高压交流大跨越线路的主要设计原则和特点,并结合具体实例验证了工程技术及设计原则的可行性。     

特高压双回直流架空线路电晕起始电压的计算分析

为研究特高压双回直流架空线路的电晕起始特性,本文考虑线路排列方式和绞线的实际结构,结合气体放电理论建立了特高压双回直流线路的起晕电压计算模型。根据正负极起晕的不同机理,在利用优化模拟电荷法对绞线表面空间电场求解的基础上,计算了各极子导线的起晕电压。分析并讨论了导线布置、温度与气压及绞线参数等因素对起晕电压的影响。计算结果表明：-+/-+排列方式时线路起晕电压值较高。另外,导线半径的增大、气压的升高、分裂数的增加都能显著提高起晕电压。导线对地高度、极间距、上下层导线高度及分裂间距也都会不同程度影响起晕电压。绞线绞入率逼近于0时,绞线起晕电压接近光滑导线的起晕电压。     

复杂地势下超高压输电线路的工频电场

为精确研究超高压输电线路穿越较复杂地区时的工频电场,基于模拟电荷法引入最优化方法,建立了相应的二维电场计算模型和计算公式。通过设置自动寻求最佳模拟电荷仿真电场分布的结果表明,此法合理可用。     

1000kV特高压交流大跨越线路设计

1000 kV特高压交流大跨越的建设在我国尚属首次,没有相关技术规定可供参考。为给今后特高压工程建设提供设计参考,结合晋东南—南阳—荆门1000 kV特高压交流试验示范工程汉江沿山头跨越的建设,介绍了我国第1个1000 kV特高压交流大跨越线路的主要设计原则和特点,如导、地线、防振、防舞、绝缘子串片数、绝缘子串及金具、杆塔空气间隙、防雷、杆塔和基础等。示范工程已良好运行超过1年,验证了工程技术及设计原则是可行的。     

特高压紧凑型输电线路工频电场强度计算

为研究特高压交流输电线路的工频电场强度,通过建立二维静电场有限元模型,计算了LGJ-400/65、LGJ-500/45、LGJ-630/45 3种型号导线,子导线根数分别为6、8、10、12的导线表面场强、相导线平均场强最大值、线路下方距地面1 m处最大场强和线路走廊宽度,分析了导线截面、子导线根数、线路最低对地高度和走廊宽度的选取。结果表明特高压交流线路选取大截面导线、紧凑型倒三角布置方式在导线表面场强、杆塔高度和线路走廊方面可满足要求。     

特高压输电线路工频电场的数值仿真研究

1 000 kV特高压交流输电是中国目前电压等级最高的交流输电方式,其周围的电磁环境及其对人体的影响也成为人们日益关注的对象。笔者基于模拟电荷法,并考虑高等级电压会产生电晕放电这一情况,建立计算模型。仿真结果表明,电晕放电现象对地面工频电场有一定加强作用。结合实地测量,验证了该算法的正确性和有效性。最后仿真计算了特高压单回、双回输电线路的地面工频电场分布,研究了子导线半径、分裂间距、相间距、线路高度、输电线相序等参数改变时,地面电场强度的变化情况,提出了几种降低工频电场的方法。     

特高压变电站工频电场模拟计算及其分布规律

特高压变电站内设备种类繁多,且电磁环境较为复杂,因此在设计阶段需对站内工频电场强度进行合理评估。为此,运用有限元分析软件Ansys建立了3维变电站计算模型,并采用谐波分析方法实现了电准静态场的模拟计算。以淮南至上海特高压交流输电示范工程变电站带高抗出线回路新型4柱设计方案为例,研究了母线、设备及构架对回路对地1.5m处电场分布的影响,并对母线高度进行了优化。研究结果表明：带高抗出线回路（简称高抗回路）的大部分区域对地1.5m处的电场强度由母线高度决定,设备结构仅对自身附近区域的电场强度影响较大;构架位置会影响站内电场强度峰值的出现区域;设计方案的母线高度为17.15m,最大电场强度为9.34kV/m,经过优化的母线的最优高度为16.65m。对特高压交流示范工程长治站和荆门站分别进行工频电场模拟计算,计算结果表明：2座变电站的工频电场均满足电场强度设计要求;站内主要区域电场分布的计算结果和测量结果之间的误差约为10%。     

高压输电导线三维工频电磁场计算与测量

为准确计算高压输电线路以及交叉跨越输电线路的工频电磁场,基于模拟电荷法和毕奥-萨瓦定律,根据悬链线方程建立了输电导线的三维电磁场通用计算模型。计算和测量了常规同塔双回线路以及交叉跨越导线下方的工频电磁场分布,结果表明,在垂直档距中央的横向分布上,三维模型计算结果与二维模型导线计算高度取最小对地高度时的计算结果十分接近,且均与实测值比较吻合;交叉跨越导线下方交叉点投影位置,工频电磁场计算值与测量值也吻合较好,验证了交叉跨越导线计算模型的有效性。此外,分析了导线下方工频电磁场计算值与测量值的误差来源,着重讨论了影响三维计算模型计算结果的相关因素,给出了导体线单元剖分段数的合理值。     

特高压架空输电线子导线不同排列下场强仿真研究

降低分裂导线表面和周围场强,可以减小特高输电线下方电场对生态环境的危害。首先选取有限元法建立模型,计算架空输电线表面和周围场强;其次通过有限元法,计算子导线异型排列下的最大相导线表面平均场强、线下距地1 m处的最大场强和走廊宽度;最后对比分析数据,得出子导线椭圆长轴水平排列优于子导线圆形排列的结论。此仿真结果表明：倒三角架空线路八分裂子导线按水平椭圆排列可降低最大相导线表面平均场强、线下距地1 m处的最大场强和走廊宽度。研究结果若应用于架空输电线路中,可减小电晕损耗、无线电干扰水平和可听噪声,同时杆塔高度也可适当降低。     

高压输电线下有建筑物时工频电场计算中模拟电荷设置方法的改进

用模拟电荷法计算高压交流输电线路附近有建筑物时的工频电场,需要在建筑物表面及其附近地面设置若干个模拟电荷和匹配点.由于正六边形是无重叠、无空隙覆盖平面区域的最优形状,因此采用蜂窝状网格划分建筑物表面,进而设置模拟电荷.仿真结果表明,与传统的正方形格状划分相比,在精度相同的前提下,该划分方式可以有效减少模拟电荷的数量,提高计算速度.针对传统的模拟电荷均匀设置的方式,提出在场强变化大或感兴趣的区域将划分网格缩小,反之增大的方案,仿真结果证明了该方案可以进一步改善计算精度和减少模拟电荷的数量.     

特高压交流输电线路瓷绝缘子串电位和均压环电场分布计算模型的简化

特高压交流输电线路绝缘子串电位和均压环表面电场分布计算有限元模型具有模型尺寸大、结构复杂、媒质种类多的特点。为保证计算精度,需全面分析相关因素的影响,以合理简化计算模型,提高计算效率。该文建立了特高压交流输电线路瓷绝缘子串的三维静电场有限元全模型和简化模型,全面分析了杆塔、导线、连接金具、联板及相间作用等因素对电位和电场分布的影响,最后验证模型简化的合理性。全模型和简化模型计算结果对比表明,将三相导线控制在一定长度、对杆塔合理简化、省略联板和金具并且只建立单相绝缘子串模型的简化方法可行,用简化模型代替完整模型进行绝缘子串电位和均压环表面电场分布的分析能够减小计算规模,提高绝缘子串和均压环参数优化配置分析效率。     

特高压变电站人体工频电场暴露水平评估

人体在特高压变电站内的工频电场暴露水平一直受到研究人员的关注,但相关研究却并不多见.以特高压长治站为研究对象,采用ANSYS谐响应分析方法,通过子模型技术实现了特高压变电站内含人体空间域的工频电场分布计算.研究了人体的电位、电场强度和电流密度分布及鞋子的影响;对比了站内不同路径上电场分布的数值计算结果与实地测量结果以及人体内部电流的数值计算结果与理论公式计算结果;验证了所用计算方法的正确性与所得计算结果的准确性.研究结果表明:人体内部以传导电流为主,最大感应电流密度为9.15 mA/m2,满足职业标准.该研究成果可以判定特高压变电站内工频电场对人体是否安全并为后续工程提供参考.     

基于3D模拟电荷法的变电站工频电场计算

高压变电站内工频电场的计算与评测日益重要。为此,采用3D模拟电荷法（charge simulation method,CSM）对某变电站户外区域离地1．5m高度处工频电场进行了计算和分析。模拟电荷采用置于导体轴线上的线电荷模拟,电荷密度在线单元上呈线性分布。采用ANSYS前、后处理模块实现实体建模和计算云图的3D渲染;通过对一条1000kV特高压输电线路走廊内工频电场的计算,验证了3DCSM方法的正确性。对一个实际的110kV变电站的工频电场进行建模仿真,电场强度的数值分布规律同理论分析基本符合;在工作走廊上计算值同实测结果变化趋势一致,在电气设备不太密集的区域,计算值与实测值之间误差〈10％。该方法可以用来求解大模型开域场问题。