超高压架空输电线的工频电场及其影响(一)

为了分析进入城镇的超高压架空输电线路对周围环境的影响,基于模拟电荷法,建立了超高压架空输电线路(带避雷线)的工频电场数学模型.以单回三相输电线路为例,介绍了超高压架空输电线路下方电场强度的计算方法.重点分析了单回、多回线路在不同的排列方式、相序布置及高度下,对超高压架空输电线路工频电场分布的影响;结合环境评估标准,探讨了如何布置线路有效地减小电场.最后从环境保护的角度,总结了减小超高压架空输电线路对所穿越地区影响的方法及措施.     

特高压线路工频电场仿真分析

本文基于ANSYS软件建立1000kV特高压交流输电线路的二维电场模型。通过计算分析出线路下方工频电场强度水平方向的分布与变化情况的一般规律;研究了杆塔类型、导线类型、导线高度等各种因素对输电线路下方工频电场强度的不同影响。结果表明可通过提高导线高度和优化杆塔结构的方式降低特高压线路下方工频电场强度,减小线路的电场环境影响。     

特高压输电线路工频电磁场的影响因素分析

电磁环境是制约特高压建设和发展的一个关键问题。对1 000 kV特高压输电线路的相导线对地高度、相间距离、分裂导线数量、分裂间距、双回路导线相序布置方式和接地避雷线设置等因素对工频电场的影响进行了仿真和分析。并针对不同的影响因素,提出了降低特高压输电线路工频电场强度的应对策略。     

紧凑型线路风偏及控制研究

为了解决紧凑型输电线路的相间距离较小,容易造成相间闪络、碰线等事故的问题,建立了紧凑型线路的有限元模型,探讨档距、挂点高差、导线张力和风速等因素对线路风偏的影响,拟合了相间最小距离的简化计算公式.研究了相间间隔棒的布置位置和方式对线路风偏的控制作用,并提出了紧凑型线路防治风偏的布置建议.采用参数化有限元方法,基于VC++和ANSYS,开发了紧凑型线路风偏分析软件,提高了线路风偏的计算效率,为输电线路设计及安全性评估提供了参考.     

500 kV同塔三回交流输电线路电磁环境研究

随着我国经济社会的高速发展,许多地区城镇村庄密集,规划设施众多,线路走廊资源紧张.当常规的一条单回路与一条同塔双回路平行架设时,可采用同塔三回路,以缩小线路走廊、降低工程造价、减小对环境的影响.为合理选择500kV同塔三回交流输电线路的杆塔结构及导线布置,从相序排列、塔头布置、导线高度三方面对电磁环境进行分析,结果表明:相邻回路逆相序排列时工频电磁场小于同相序排列时,三回路均同相序排列时则最大,无线电干扰和可听噪声反之,工频电场是控制性因素,推荐相邻回路采用逆相序排列;门型塔的电磁环境指标较差且走廊宽度较大,猫型塔和酒杯型塔的电磁环境指标接近,推荐走廊宽度较小的猫型塔布置;无线电干扰随导线高度的增大呈先升后降的趋势,其它指标均随导线高度的增大而减少,选择相序排列Ⅰ回ABC-Ⅱ回ABC-Ⅲ回CBA的猫型塔布置后,导线最小对地高度不受电磁环境的制约,按规范执行即可.     

微气象区500 kV输电线路抗冰能力校核分析

针对覆冰后输电线路及杆塔的受力情况问题,采用传统导线受力计算模型对连续两次发生覆冰跳闸的500kV线路进行抗冰能力校核,研究了覆冰跳闸前后导线荷载、线间距离、不平衡张力以及脱冰跳跃幅值的变化情况。通过覆冰荷载模拟实验,结果表明:OPGW光缆覆冰过载能力低于地线5mm,且受导电率影响较大;不均匀覆冰后地线的不平衡张力易整体超标,而导线仅在耐张塔两侧超标,且主要受力杆件为耐张塔横担主材;在档距大于550m时,脱冰跳跃的相间净空距离即可引起导线间隙放电。     

基于断线作用的输电塔线体系动力效应影响分析

以最不利荷载组合作用下特高压输电线路双回路直线塔的试验位移为依据,验证了非线性有限元模型的有效性.在此基础上,对最不利断线位置下的输电塔线体系耐张段进行有限元隐式非线性动力分析.考察了断1~4根导线时输电塔的动力效应,确立了断4根导线和最上层导线的断裂对断线档的输电塔动力效应影响最大.同时,进一步分析了未断线档输电塔侧向刚度、档距、线路转角和悬挂点高差等因素对断线侧输电塔动力效应的影响.结果表明:未断线档直线塔的刚度较断线档小,即当相对侧向刚度小于1时,断线档直线塔的动力效应随着相对侧向刚度的减小增幅逐渐变大;当相对侧向刚度大于1时,断线档直线塔的动力效应随着相对侧向刚度的增大增幅逐渐减小.未断线档档距增大,断线侧输电塔的动力效应成几何次方关系急剧增长;而断线档档距的增大与断线侧输电塔的动力效应成线性正相关.线路转角度数或悬挂点高差角度分别为±5°和±7°时,断线侧输电塔的动力最大位移值和稳定后的最大位移值均超过1.822m.     

交流输电线路绝缘子破坏后的结构非线性有限元分析

为了探讨绝缘子破坏失效对交流塔输电线路结构的受力影响,研究了适用于分析构件失效后输电线路结构动响应的宏观建模方法,包括输电塔建模、输电导线建模和绝缘子建模;采用瞬态动力分析方法计算了高压交流输电线路耐张段一基塔在发生上横担一组绝缘子突然断裂破坏后,邻近破坏处的导线、绝缘子、塔构件的动态张力.分析结果表明,上横担一组绝缘子破坏失效后,破坏档未破坏端导线的张力超过了技术规程中的设计值;导线的跌落对破坏档未破坏端的上横担绝缘子受力有较大的影响,而对上横担杆件没有明显的影响.     

随机风场下紧凑型线路非同期摇摆仿真分析

基于FLUENT软件分析了迎风相导线对背风相导线的风压屏蔽作用,获得了迎风相和背风相导线各子导线的风阻系数。利用ABAQUS建立了500 kV紧凑型线路的单档有限元模型,模拟了随机风场下导线的非同期摇摆过程,研究了紧凑型线路的非同期摇摆特性及相间最小距离。研究结果表明,水平布置的两相导线易在非同期摇摆时出现相间距离过小问题,且相间最小距离主要出现在导线弧垂最低点附近。根据研究结果提出了基于相间间隔棒的不同布置及相间-相地间隔棒混合布置的紧凑型线路非同期摇摆防治措施,并对提出的各方案进行了防治效果评估,给出了紧凑型线路风偏/非同期摇摆防治建议。     

±800kV直流线路邻近耐张塔档弧垂与验评规程偏差的讨论

110kV～500kV架空电力线路工程施工质量及评定规程》（DL∕T 5168-2002）中对导、地线相间弧偏差一般按合格级300mm,优良级250mm执行,连续档紧线观测弧垂时,必须执行这个标准,但输电线路工程遇到连续档较少的耐张段时,难免会选择邻近耐张塔档作为观测档,铁塔受转角度数、横担宽度、基础预偏、横担预拱、耐张串长、串重等影响,相间实际档距和高差可能不相等,这种情况下观测的弧垂就不一定能《评定规程》标准执行。本文以工程实际为例,计算相间弧垂实际偏差,探讨邻近耐张塔弧垂观测方法。     

试论供配电线路覆冰及其消除措施

当架空供配电线路冰雪过多,线路导线、避雷线上出现严重覆冰时,首先是加重导线和杆塔的机械负荷,使导线弧垂增大,从而造成混线或断线;当导线、避雷线上的覆冰脱落时,又会使导线、避雷线发生跳跃现象,因而引起混线事故。此外,由于绝缘子或横担上积聚冰雪过多,进而引起绝缘子的闪络事故。本文对供配电线路覆冰及其消除提出了相应对策。     

钢筋混凝土单杆直线电杆的强度计算

通过对正常运行情况下杆柱及事故断电情况下杆柱的内力计算,得出:采用转动横担单杆直线电杆,断导线杆柱的强度一般由横担转动后的弯矩控制.对单杆直线电杆的强度计算有一定的指导作用.     

单回直线塔与双回分歧塔相邻时悬垂串偏移情况计算

在输电线路中,目前最常用的双回路铁塔导线排列方式为垂直排列,单回路铁塔导线排列方式为水平排列或三角排列。当线路需要由双回路变成两条单回路时,通常双回分歧塔后的第一基单回铁塔为耐张塔。但当双回分歧塔后的第一基单回铁塔为直线塔时,由于导线排列方式由垂直排列变为水平排列或三角排列,第一基单回铁塔的个别导线悬垂串势必会发生较大程度的偏移。在施工中,一旦遇到这种情况,就须将悬垂串的偏移情况在基础施工前计算出来,并根据计算结果考虑是否需要采取一定措施,以确保施工完成后悬垂串偏移量及偏转角度符合规范要求。     

基于有限元法的同走廊交直流线路混合电场的计算研究

特高压直流线路与超高压交流线路同走廊架设将会有效地减少架设输电线路的土地成本,但却带来了新的电场计算问题.为了研究二者的混合电场,首先使用有限元分析软件Comsol Multiphysics计算了±800kV特高压直流线路下方的合成电场及500kV超高压交流输电线路下方的工频电场,进而计算了混合电场,最后重点探讨了导线布局对混合电场的影响.结果表明,基于Comsol Multiphysics的混合电场计算是合理可靠的;合理的接近距离和导线最小对地高度能分别有效地减少混合区域场强和混合电场最大值.     

导线表面缺陷下的电场强度仿真及测试

输电线路在生产、安装和运行等过程中由于人为或自然环境可能会形成表面缺陷,引发局部场强畸变,可能导致电晕乃至放电,从而威胁线路的正常运行。本文利用COMSOL建立导线的三维模型,计算导线表面完好和存在毛刺、单线拱起和单线断股时导线周围的电场分布图和曲线,比较得出导线表面存在不同缺陷时周围的电场变化特性。在实验大厅搭建了测试平台,根据仿真设置的条件进行了试验验证,利用光学电场传感器分别测量了导线完好和存在毛刺、单线拱起和单线断股时电场的变化趋势。仿真和测试结果表明,导线表面存在不同类型的缺陷时,缺陷周围空间电场强度会有不同程度的上升,且随测量距离的增加,不同类型的缺陷衰减速度也不同,因此可以通过对比分析这个规律对表面缺陷类型进行区分。     

地电位更换220kV输电线路单串直线绝缘子新工具研制

在220kV输电线路带电作业中，多回路的双分裂导线线路因没有专门的地电位带电作业工器具，中、上相绝缘子因为等电位作业人员难以进入等电位进行作业的，而地电位带电作业与等电位带电作业相比，具有安全系数高、劳动强度小、简便快捷的优势。设计开发了具有地电位带电更换功能的220kV输电线路多回路双分裂导线直线绝缘子的新工具，该套工具包括两组横担卡具、一组连板卡、两个导线钩，能够满足地电位带电更换220kV输电线路多回路双分裂导线单串直线绝缘子的要求，还能在拉门塔、酒杯加强型铁塔、水泥杆等不同塔型的铁塔上更换双分裂或者单导线单串直线绝缘子。     

750 kV同塔四回输电工程中不同类型导线电晕损失的对比分析

在750kV架空输电线路设计时,导线型号的选择决定初期投资成本、电阻损耗和电晕损失,从而影响架空输电线路的经济效益。本文以沙尘暴多发的高海拔地区750kV同塔四回输电线路为例,对比分析了两种典型导线的输电线路电晕损失及运行总成本。采用电晕损失等效原理计算导线型号为LGJ-400/50的输电线路在不同布置方式下电晕损失,通过电晕损失等效系数及海拔修正计算得到输电线路年平均电晕损失Pavg,并结合不同天气对应的小时数计算得到线路全年电晕损失总量。与采用LGJ-500/45导线时的投资成本、电阻损耗、电晕损失及总成本进行了对比。研究表明:750kV同塔四回输电线路最优布置方式为四层横担第Ⅱ相序布置,导线型号为LGJ-500/45输电线路单位公里年运行总成本为LGJ-400/50的75.8%,从经济性选型角度,推荐采用LGJ-500/45导线。     

高压脉冲静电破乳过程水滴的破碎临界电场参数

通过显微试验考察水滴在高压高频脉冲电场作用下的极化变形及失稳破碎过程,研究水滴破碎临界场强、占空比及电场频率的变化规律。结果表明:随占空比的增加,作用于水滴的电场能随之增大,同一脉冲周期内电场施加时间增长,水滴破碎临界场强减小;随电场强度的增加,水滴的极化变形效应愈加明显,水滴的变形弛豫时间缩短,破碎临界占空比减小,临界占空比最小值所对应的电场频率逐渐降低;电场强度一定时,随占空比的增大,水滴的破碎临界频率呈现先增大、后减小的趋势;电场强度、占空比及电场频率三者共同决定了水滴的极化弛豫状态、作用于水滴的电场能以及水滴的振荡频率,其交互作用对水滴的破碎具有重要影响。     

深圳市220kV变电站工频电磁强度实测分析

变电站及高压架空线路沿线附近区域电磁辐射一直是人们比较关注的环境健康问题,为了使公众了解220 kV变电站及高压架空线路沿线附近区域电磁辐射的分布情况,研究选取深圳市有代表性的变电站及高压架空线路进行监测与分析。结果表明：（1）电场强度的衰减不仅与距离有关,还与周围环境有关,周围环境中遮挡物（树木、建筑物等）也会起到一定的阻挡作用,但是磁场强度的减弱主要是距离的衰减作用,与周围遮挡物的关系不大;（2）埋地电缆可以有效降低电场辐射,是一种较好的输送电能的方式;（3）工频电磁场的电磁辐射强度随着距辐射源距离的增大而迅速减弱,到达30 m处时已经接近环境背景值。     

特高压长悬臂输电塔与输电塔-线耦合体系的风振特性

对±1 100 kV特高压长悬臂输电塔进行了有限元动力时程分析,采用单塔模型和塔线体系研究了不同风向作用下塔身和横担的风振响应特性,分析了横担总宽度对输电塔风振响应的影响.结果表明:长悬臂输电塔的一阶振型为扭转振型;随着分析的横担部位不断远离塔身中心,位移响应均方根在X方向略有削弱而在Y方向逐渐增大; 0°风向下塔线体系模型和单塔模型的风振响应较为接近,而在45°风向和90°风向下塔线体系模型的风振响应较大;横担总宽度增大时塔身部位风振响应也相应增大,横担部位风振响应在Y方向增大而在X方向略有减小,且影响效果在不同风向时呈现出一定的规律性.分析结果为长悬臂输电塔的抗风设计提供参考.