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。     

高压输电线的工频磁场分析

本文采用了模拟电荷法和有限元法两种计算方法来研究输电线周围的电场强度,建立了输电线路的计算模型,对其下方地面场强和输电线表面场强进行了计算和分析,并对地面场强的影响因素进行了分析。阐述了两种对地面磁场场强计算方法,并利用二维计算方法对本文所采用的模型地面处的磁场强度进行了计算,并对其影响因素进行了分析。提出了有效减小工频电磁场的方法,对未来的施工建设具有一定的现实意义。     

不同架空高度输电线路磁场强度算法研究

研究了不同架空高度及弧垂影响下输电线工频磁场三维优化的计算方法问题.先根据分裂导线参数、相间导线距离等确定输电线路的分布参数、波阻抗与输电线电流,再由Biot-Savart定律,推导出架空导线在空间所产生的三维工频磁场强度算法.实测结果表明,不同的架空高度对磁场强度的影响十分明显.最后通过MATLAB仿真计算,阐明实际情形下高压输电线路附近产生的工频磁场的分布规律.     

考虑径向温差的架空输电导线的动态增容分析

为提高输电线路输送能力和输电导线的动态增容,对输电线的径向温升现象进行研究分析.以架空输电线为例,首先基于热平衡方程计算导线温度理论值,然后通过建立输电线温度场电磁耦合有限元绞合模型,计算输电线径向温度分布规律,研究不同因素的影响,最后结合温度场的分析结果,分析输电导线动态增容的效果,根据导线的温度分布计算最小的载流量.结果表明:输电线的径向温度分布不均匀,内部温度高,表面温度低;输电导线温度受到载流量、风速、环境温度及时间变化的影响,径向温差一般可达0.58～4.53℃,因此研究架空导线的径向温差,根据导线的温度分布计算保证安全运行的最小载流量,有利于提高输电导线的动态增容,保证线路的运行安全.     

特高压直流双极分裂输电线路电晕损耗的计算

为了准确计算特高压直流双极分裂输电线的电晕损耗,针对分裂子导线之间相互影响,子导线表面电场分布不均导致起晕电压的不同以及子导线位置不同引起的电晕损耗的差异,从电晕机理出发,根据气体自持放电条件判断起晕电压,提出了一种计算特高压直流双极分裂输电线的电晕损耗的较准确方法.利用本方法计算士800 kV合成电场,验证其有效性.研究表明,子导线表面在其所分布的圆的外侧电晕损耗最严重,内侧较轻甚至不起晕;每一极的损耗主要集中在线路内侧的三个子导线上.最后分析了线路参数对电晕损耗的影响,结果表明,子导线半径和极间距是影响电晕损耗的主要因素,工程设计时应该优先考虑.     

基于自融冰导线的在线实时融冰技术初探

输电线冰雪灾害给人类带来巨大的损失。现有的融冰技术无法实现不断电融冰作业;融冰作业时因断电会影响正常的生产生活,对于减轻输电线冰雪灾害的成效仍极其有限。为了同时实现输电功能和在线实时融冰功能,即不断电融冰作业,首次设计出同时具备输电线路导线功能和融冰线路导线功能的自融冰导线,并进行了试制。基于同轴电缆的电路模型,结合自融冰导线结构特点,建立了自融冰导线等效电路模型及其数学表达。针对自融冰导线的特殊结构和特定的输电融冰作业要求,基于三绕组变压器结构,提出了输电线路自融冰导线与变压器输出端特有的连接方式,形成了具有融冰加热电源功能的融冰输电变压器的设计方法,并确定了融冰输电变压器运行参数的计算方法。研究成果为后续系统开展不断电在线实时融冰技术的研发提供了整体的技术方案和必要的理论基础。     

输电线路故障对附近电场分布的影响

为了研究输电线路故障对附近电场以及物体顶部附近电场分布的影响,基于Ansoft电磁仿真软件,建立具有弧垂的高压交流输电线路模型。对比分析了单相接地故障、两相接地短路故障、两相短路故障、三相短路故障等不同故障类型引起的高压交流输电线路附近电场的畸变。在此基础上构建了含有树木、建筑物的模型,分析各类故障发生后树木、建筑物附近电场强度的变化。结果表明:输电线路上不同的故障所产生的电场特征有着明显的差异,故障后线路附近的最大电场强度不会超过故障前的最大电场强度,且不同类型故障对线路周围的最大电场强度和电场幅值有不同程度的影响,有的故障类型甚至会出现"零点",验证了利用电场变化诊断高压输电线路运行状态中故障类型的可行性。另外,故障发生后大幅提高了周围树木和建筑物顶部的电场强度,尤其是两相短路故障发生时,树木顶端的最大电场强度接近正常时的3.81倍,建筑物顶部附近的最大电场强度接近正常时的7.15倍,更容易造成电晕放电。研究结果可为今后输电线路的设计、故障诊断以及推进电网绿色发展提供参考。     

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.     

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。     

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.     

特高压输电导线直流电场下过冷雨滴碰撞系数

在早春或初冬,过冷雨滴撞击导线表面结冰、进而易于诱发导线舞动。对碰撞系数或导线覆冰的研究主要集中在风速、雨滴大小和导线直径等关键参数上,鲜见涉及电场作用的讨论。为了阐明直流电场对输电线路碰撞系数的影响,提出了雨滴质量流量的计算公式,并用Euler-Lagrange方法对雨滴撞击导线表面的过程进行了数值计算。利用Fluent软件分析了电场强度、雨滴电荷密度、导线截面形状、风速等对碰撞系数的影响。结果表明,碰撞系数随电场强度的增加而减小。当电场强度从0kV/cm增加到66.7kV/cm时,碰撞系数降低约33%。由于带电导线与雨滴之间会产生排斥作用,部分雨滴远离导线,导致碰撞系数降低。真实绞线在无电场作用下的碰撞系数略小于简化圆形截面的碰撞系数。在直流电场作用下,当风速达到8m/s时,导线的碰撞系数随风速的增大而减小。超过该阈值后,碰撞系数基本保持不变。     

不同电压等级下架空导线对雷达的无源干扰

输电线路对邻近无线电台站的无源干扰可能影响无线电台站信号的有效接收和发射,因此准确计算在外界电磁波入射情况下输电线路的电磁散射是确定两者合理避让间距的基础。其中对于雷达台站而言,由于雷达的工作方式等影响,架空导线是影响雷达探测的主要因素。高压架空输电线等设施作为障碍物,如果距离雷达站过近,会破坏雷达阵地反射面的要求,使雷达波瓣变形,进而影响探测性能;还会对雷达造成一定的遮蔽角或电磁波减弱,从而使雷达遗漏目标或探测距离降低。由于在不同电压等级下,输电线路的分裂系数、杆塔类型决定的线路高度及排列方式都会发生改变。针对一般情况下应用多级子算法开展架空导线的等效半径、高度和水平排列对雷达的无源干扰计算,得出了三条结论:当计算频率低于450 MHz时,可以用等效半径模拟分裂导线计算,高于这一频点情况下必须建立分裂导线模型;在误差允许的范围内,导线高度对电场强度遮蔽损耗的影响较小;同时导线水平排列不存在前后导线的遮蔽现象。从而对研究输电线路对无源干扰的影响具有应用指导作用。     

并行输电线路工频电磁场的叠加算法研究

国家标准对单条输电线路的电磁环境进行了规定,但缺乏多条输电线路并行时的电磁场算法及其相关规定.采用国际大电网会议推荐使用的输电线路电磁场计算方法,提出了利用矢量叠加原理计算多条线路并行情况下的电磁场强度算法.以三峡大学南苑留学生公寓旁并行输电线路为例,进行了并行输电线路工频电场、磁场横向分布的理论计算.按照国家标准规定的电磁场测量方法,对线路电磁场横向分布进行了现场实测.理论计算与实验测量结果对比表明,采用矢量叠加原理对3条并行线路工频电场横向分布计算误差最大值为0.45kV/m,工频磁场横向分布计算误差最大值为0.000 3mT.     

超高压输电线路附近民用建筑物区域电场数值模拟

传统方法模拟电荷位置及个数的选择对计算结果产生直接影响,仅可进行定性分析,不能有效实现电场数值模拟。提出一种新的基于ANSYS的超高压输电线路附近民用建筑物区域电场数值模拟方法。在ANSYS环境下确定不同单元的种类、材料等,按照实际研究对象构造输电导线与民用建筑物的计算模型,计算超高压输电线路附近民用建筑物区域电场值。研究民用建筑物高度对电场的影响,完成超高压输电线路附近民用建筑物房屋电场数值模拟、棱边倒角前后民用建筑区域电场数值模拟。结果表明:超高压输电线路附近民用建筑物不应过高;超高压输电线路附近民用建筑物棱角电场畸变较棱边更大,屋顶室内与阳台的电场屏蔽效果更加显著;对建筑物棱边进行倒角处理无法优化周围区域电场环境。     

恒定电流密度分布与霍耳电场

研究了恒定电流场中电流密度沿导体径向的分布和霍耳电场产生的机理及作用,结果表明,沿径向载流子密度增大、载流子定向运动速度增大,载流子在晶格势场中的能态逐步升高;无论在载流的导体内还是在处于超导载流态的超导体内都存在着径向的霍耳电场;霍耳电场的存在是载流子力学平衡的必备条件,霍耳电场关于径向的线积分是载流子在晶格势场中能量增量的量度.霍耳电场与电流磁场的坡印亭矢量表示了电流能量的传输方向,同时证明了焦耳热来源于载流子在晶格势场中的能态变化——从高能态向低能态跃迁,它可以用导体内的轴向电场和电流磁场的坡印亭矢量来表示,导体外表面附近的电场来源于载流子的运动状态变化,而不是直接来自于电源.用处于载流超导态的超导体不存在轴向电场的事实,说明了载流导体内的轴向电场并不是稳定分布的电荷产生的.     

考虑脱冰速度效应的输电线路脱冰模拟

输电线路的脱冰将对相邻塔产生纵向不平衡张力,严重威胁到输电线路的安全。提出输电线覆冰脱落的有限元模拟方法,与以往的模型试验结果进行比较以验证该方法的准确性,分析导线和地线整档同时脱冰产生的系统响应,最后针对导线的unzipping形式脱冰分析脱冰速度对响应的影响。本文的算例发现,地线整档同时脱冰将产生比导线整档脱冰更大的纵向不平衡张力。在unzipping形式脱冰分析中,脱冰速度越慢,系统响应越接近于静态卸载;脱冰速度越快,系统响应越接近于整档同时脱冰。     

220 kV输电线路工频电磁场计算与分析

高压输电线路周围的电磁环境是影响线路工程规划和建设的重要影响因素之一。本文根据井冈山220 kV水电厂送出工程规划情况,建立了220 kV线路以及220 kV和500 kV线路平行段的二维电磁场仿真模型,计算电磁场分布情况并分析其电磁环境对周边居民住房的影响,根据电磁场标准限值要求,确定线路下方建筑的高度限值;根据平行段线路电场计算结果,综合考虑了线路风偏的影响,确定了平行段线路之间的距离。本文计算方法可为输电线路电磁环境分析提供借鉴,计算的结果为实际工程的规划设计提供了强有力的理论支撑     

基于BP神经网络的悬垂绝缘子串风偏角预测模型

利用有限元方法模拟不同导线型号、导线初始应力、档距、高差等结构参数的输电线路在随机风作用下的动力响应,得到悬垂绝缘子串的风偏角.进而基于有限元模拟结果和BP神经网络构建风偏角的预测模型,将导线型号、档距、高差、导线初始应力、基本风速、保证系数作为模型的输入,悬垂绝缘子串的风偏角作为输出,通过机器学习,并采用评价指标评估其准确性,对模型进行优化.该模型可以方便快捷地预测悬垂绝缘子串的风偏角,为线路塔头绝缘设计提供依据.