特高压直流输电线路合成电场的天气影响因素及预测模型

特高压直流输电线路电离周围空气产生的离子和线路电场叠加形成合成电场,并在环境因素的作用下使得地面的合成场强发生变化。研究了天气因素对地面合成场强的影响,并提出了基于天气因素的电场预测模型。利用高压直流电场测量装置测量地面合成电场值及环境监测系统所测的天气参数,分析了风速、湿度、气压、温度、PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0与场强的相关性。利用基于树形结构Parzen估计器(tree-structured Parzen estimator, TPE)优化的CatBoost建立地面场强在天气因素下的预测模型,并基于所测数据进行模型的训练和预测。结果表明：天气因素对场强的影响权重由高到低为湿度、风速、气压、温度、PM_1.0、PM_2.5、PM₁₀。通过特征排序选取前5个特征和所有特征预测所得到的均方根误差分别为0.83 kV/m和0.85 kV/m,实现了相对准确的预测。研究结果可为特高压直流输电工程环境评估提供有用的合成电场分析方法。     

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.     

基于有限元迭代法的高压直流输电线路离子流场仿真计算

直流导线电晕放电产生的离子流场是限制直流输电发展的主要因素之一。为分析离子流对原有电场分布畸变影响,通过COMSOL和MATLAB联合仿真实现了有限元迭代法,基于该方法对高压直流导线附近离子流场进行了研究。仿真模型采用网格加密以及强耦合的方法提高了计算的收敛性,采用与放电特性相关的方程作为电荷边界条件,以提高仿真计算的准确性;比较两类起晕场强计算公式的准确性,选择较为准确的计算公式作为迭代标准;将同轴圆柱模型的解析解与仿真的数值解进行比较,验证有限元迭代法计算高压直流离子流场的准确性;最后分析单极+800 kV直流输电线路周围的离子流场。结果表明,离子流使得地面附近的电场强度增大了30%,可见离子流对导线周围电磁环境有重大影响,在直流输电线设计时应该考虑这一因素。     

直流输电线路接地极形状对地电场观测干扰水平的影响

为解决特高压直流输电线路对地震台地电场观测的干扰影响问题,根据地电场观测仪器的工作原理,分析直流输电线路干扰地电场观测的原因,认为线路接地极入地电流使土壤的电位分布发生了变化,从而改变了埋设在土壤中的地电场观测仪器电极处的电位.针对直流线路接地极不同形状,考虑大地为水平分两层的土壤模型,根据等值复数镜像法推导出单一垂直接地体、水平双环接地体和多个垂直接地体的入地电流在土壤中的电位计算公式,计算并分析了多种情况下直流线路对地电场观测的干扰水平.结果表明,采用水平双环形接地极可减小50%左右的干扰值,采用8个垂直接地极可减小87%左右的干扰值.     

三华特高压电网地磁感应电流分析计算

在相同感应地电场作用下,高电压等级输电线路的地磁感应电流(geomagnetically induced currents,GIC)比较大,交流特高压电网建设使我国电网增加了1 000 k V电压等级,综合考虑线路长度、单位阻值等GIC影响因素,准确计算我国1000k V特高压电网的GIC是重要研究课题。以我国三华特高压电网为例,只考虑1 000 k V电压等级网络,建立GIC模型,计算了东向及北向感应地电场情况下特高压电网变电站及输电线路的GIC。计算结果表明,我国特高压电网1 000 k V变电站中受GIC影响最大的变电站有锡盟,上海等特高压变电站;另外我国特高压电网输电线路中GIC规划计算数据偏大的有石家庄—济南线路和南阳—长治(晋东南)线路等,应引起电网公司对GIC灾害防治的重视。     

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。     

1000kV交流特高压输电线路电场仿真分析

高压输电线路的电磁环境越来越受到人们的关注,特高压输电线路的电磁场强度要求直接影响线路建设成本.在改进超高压输电线路工频电场分布的数学模型的基础上,采用逐次镜像法对1000 kV交流特高压输电线路工频电场进行计算,采用MATLAB编制计算机仿真程序,对不同条件下的电场进行仿真,得出电场分布与各种因素之间的关系.     

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。     

高压直流输电优势微观分析

从微观角度分析了交流输电、低压直流输电和高压直流输电过程中霍尔电场强弱的问题,认为交流输电和低压直流输电由于产生的霍尔电场过强,使得载流子在晶格势场中的能态升高,减小了载流子功函数,提高了载流子从导体表面逸出的概率,表现为磁阻增大;而采取高压交流输电,由于降低了载流子漂移运动速度,大大削弱了霍尔电场,使得载流子在晶格势场中的能态变化不大,载流子功函数减小不多,载流子从导体表面逸出的概率不高,减小了磁阻.因此,高压直流输电是电路上能量损耗最小的输电方式.     

输电导线空气动力特性研究进展

我国输电线路工程普遍具有线路长、跨度大的特点,传统的输电方式难以满足输电工程的要求,所以目前的研究集中在了特高压直流和特高压交流输电技术.这种特殊的输电方式实现了大跨度送电,但输电导线气动参数更为复杂,风荷载下的参与变量增多.而在风荷载激励下,输电导线易发生次档距振动和舞动两种振动现象,这直接影响着电网的运行安全.分析导线在风荷载作用下的空气动力特性是研究输电线路风致振动机理的基础.因此,为了能准确掌握提高输电线路可靠性与稳定性的关键技术,科研人员从多方面对输电导线的空气动力特性进行了严谨的研究.对此进行了归纳与梳理,这为扩展交、直流输电技术以及输电导线的风致振动防治提供了研究思路.     

毡房结构与风压作用特征分析

介绍了哈萨克族毡房的结构组成,分析了毡房结构在竖向荷载作用下受力的合理性。针对毡房存在的抗风问题,采用FLUENT软件,建立毡房在风作用下的流体分析模型。建筑周围流场的绕流特性表明:由于毡房连贯流畅的流线曲面,极大地减少了风阻力。毡房表面的风压系数分布显示,在风荷载作用下,迎风面和背风面均受风压力作用;屋面整体受风吸力作用,极值出现在球冠形天窗处,且受θ角影响显著,在风荷载作用下此处有被局部掀起的可能,应对天窗处风载作用下的安全性予以重视。     

燃煤电厂电除尘PM10和PM2.5的排放控制IV:采用二维PIV 除尘

 利用粒子成像测速法(PIV)和电子低压冲击仪(ELPI),研究实验室规模的电除尘器(ESP)内电场强度、电晕放电功率和气流场等因素对PM₁₀(粒径小于10 μm 的颗粒物)分级收尘效率.电除尘器为线-板式电极结构,其中板-板间距为200 mm,高电压电极为单根或双根.实验颗粒物采用艾灸烟作为示踪粒子,气体流量85 m³/h,颗粒物初始质量浓度33 mg/m³左右.实验结果表明,随着电场强度或电晕放电功率的增加,在高压电晕极线周围气流场从有规律的单个涡旋发展为相互作用的多个涡旋,优化电晕放电离子风分布是提高PM₁₀收集效率和降低电耗的关键.从颗粒物个数浓度、外加电场或电晕放电功率看,可将电除尘器性能以电场强度为3 kV/cm 为界分为2 个区域.当电场强度低于3 kV/cm 时,分级除尘效率随着电场强度或电除尘指数的增加而增加.然而,当电场强度远大于3 kV/cm 时,收尘效率基本不变或降低.     

双人体耦合心电场被动式人体静电探测器中的电旋转效应分析

 静电探测器是通过检测目标的静电场而获得目标信息的探测器,利用静电场原理对目标进行探测的人体探测器是人体探测技术的重要应用。本文重点讨论利用介电泳技术对双人体耦合心电场的探测问题,并对电旋转检测效应进行分析与仿真。首先阐述了电旋转效应原理;其次分析了双人体耦合心电场特性及该电场中弧形四项检测电极的电场,并计算与之对应的介电泳力与转矩;最后利用有限元方法对检测电场及介电泳力进行建模与仿真。仿真结果清晰展示了3种特殊角度下的电旋转效应,与理论分析相一致。     

静电放电电磁脉冲辐照效应研究

基于传输线理论研究了静电放电电磁脉冲(ESD EMP)对电路的辐照效应机理,并建立了相关的数学模型.参照IEC61000-4-2标准,进行了ESD EMP辐照效应实验,同时实测了耦合板周围电场强度,实验结果表明,当受试设备电路板平行于水平耦合板(HCP)放置时,在电场强度类似的情况下,对水平耦合板(HCP)放电时的感应干扰电压普遍比对垂直耦合板(VCP)放电时高.将实验结果与模型分析比较,结果吻合良好,因此可以用此模型来研究静电放电产生的电磁脉冲场与电子系统的能量耦合问题.本文研究也表明现行的IEC61000-4-2标准存在不足,水平耦合金属板会改变静电放电电磁脉冲辐射场的入射方向,对测试结果影响较大,需要对被测设备(EUT)的摆放位置作进一步的规范.     

静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。     

石灰浆液荷电喷雾脱硫流场的数值模拟

为了获得脱硫塔内荷电石灰浆液脱硫率的理论计算方法,开展了荷电气液两相流场的数值模拟.通过试验用脱硫塔内部荷电喷雾脱硫特点的分析,建立了几何模型、静电场模型和两相流模型,通过商用Fluent6.3计算功能的扩展,获得环状电极静电场分布,进而实现感应静电场与两相流场的耦合计算,分析了浆液荷电条件下的两相流场特性及其对脱硫效果的影响.结果表明:电场强度分布基本对称于脱硫塔轴线,随着与电极距离的增加场强衰减迅速;浆液滴荷电使射流区外侧卷吸区域加大,浆液滴速度下降,电极附近射流影响区域变短,有利于加强两相接触和SO2吸收,同向并流的荷电脱硫增益更明显.     

直流离子流场的数值计算

本文介绍了一种高精度的计算直流离子流场的新方法,适用于高压直流输电线路的电场分析,也可用于其他有关电晕放电的研究.它没有使用传统的Deutsch假设,考虑了风对空间电荷的影响,并可计及离子的扩散作用.文中将复杂的离子流场的求解分为正向和逆向两个定解问题相互迭代计算.对于正向问题,除采用有限元法外,还采用了模拟电荷法计算;对逆向问题,提出了基于有限元剖分的加权余数法的处理方法.计算结果与理论值、实验室测量值及现场实测值相比,令人满意.     

调水期风场对淮河入江水道浅水湖泊水动力水质的影响研究

为研究调水期风场对淮河入江水道高邮湖、邵伯湖输水流场的影响，采用MIKE21 Flow Model建立研究区域的二维风生流数值模型，在盛行风场作用下分析两湖泊的水动力变化与水质更新规律。结果表明：风荷载作用下，高邮湖内形成了多个形态迥异的风生环流，环流的流向、形状与风场的风向密切相关；新民滩控制线的上下级湖面是风涌增减水作用显著的区域，风速越高水位变幅越大，该水位变幅可能导致高邮泵站设计扬程与调水动力不足；风场的剪切拖曳作用对湖区水体与长江水体的更新置换规律也有影响，顺风条件下湖区水体水质的更新速度与程度显著提高，而逆风条件下水体更新强度则明显下降。     

An interpretation of density holes observed by Cluster and Double Star in solar wind

To interpret density holes in the solar wind,which are nonlinear structures observed by Cluster and Double Star,we propose an electrostatic ion fluid model.We derive the Sagdeev potential from the magnetohydrodynamic(MHD)equations and study the characteristics of nonlinear structures in our model.The results show that density depletions(or holes)can develop from linear ion acoustic waves or ion cyclotron waves in space plasmas when parameters such as Mach number,initial electric field and ratio of ion to electron temperature satisfy certain conditions.In our model,the relative density depletion(or density holes)is from 0 to 1, and the time duration of density holes is from 2 s to more than 98 s.These are in good agreement with the observations by Cluster and Double Star in the solar wind.Our model also shows that the density holes should be accompanied by bipolar electric field solitary structures,which have also been observed by Cluster in the solar wind.