特高压交流试验线段的无线电干扰特性研究及长线路预测

为了准确评估特高压交流(UHV AC)输电线路的无线电干扰(RI)水平,利用模态分析法对多导体试验导线进行理论分析。推导得出试验导线终端接3种典型的阻抗网络时,导线正下方的无线电干扰电场强度分布特性,并对两端开路情况下的驻波进行了实际测量。再根据武汉特高压交流试验基地中线路的布置情况,结合短线路的无线电干扰特性,对试验导线所测得的大雨条件下0.5 MHz的无线电干扰值进行数学反推,得到其激发函数值。利用该激发函数值对实际已运行的晋东南—南阳—荆门特高压输电线路的无线电干扰特性进行预测分析和实测对比。实验结果表明:当施加1 050 k V电压时,8×LGJ–500/35导线的激发函数值为39.3 d B;当测试点与中相导线的距离<60 m时,无线电干扰电场强度实测值与激发函数预测值之间的误差基本<2 d B。因此,可以利用数学反推来计算试验线段的激发函数值。

同轴电极的负电晕特里切尔脉冲特性分析

利用流体动力学模型,对大气压条件下空气间隙的同轴电极结构进行了负极性电晕放电特性研究,获得了一组规则的特里切尔脉冲。除第一个脉冲外,其他脉冲的幅值均在1.5-2.5 m A。然后,对第一个脉冲（称为第一脉冲）不同发展阶段的空间电场分布和粒子密度分布进行了描述,并讨论了第一脉冲与第二脉冲之间的死区时间内不同时刻负离子密度的变化过程及其对阴极表面电场的影响作用,最后,对第二脉冲发展前后空间电场分布、电子密度分布和负离子密度分布及其变化规律进行了进一步的描述。仿真表明,随着负离子在电场力的作用下逐渐向外迁移,导线表面电场强度开始恢复,但其恢复速度在负离子远离导线的过程中逐渐变缓。同时,当导线表面电场强度恢复至低于初始拉普拉斯场强的某一特定值时,新的脉冲就开始发生,第二脉冲发生时空间电场、电子密度及负离子密度的最大值均小于第一脉冲。

湿度对高压输电线路工频电场测量的影响

工频电场对人类居住环境的影响越来越受到重视,其中湿度增大导致工频电场测量数值偏大的情况已被广泛关注。为了说明所测数值偏大是由于湿度引起测量仪器及其支架电气性能发生变化,而非对空间电场分布产生影响,对输电线路下方的工频电场分布进行了理论分析,讨论了湿度增大引起测量仪器性能变化的主要原因,并进行了试验验证。通过试验发现,采用憎水性绝缘支架测量时,随着湿度的增大,所测工频电场值基本保持不变。而对于木支架,当空间相对湿度<60%时,仪器所测电场值的最大误差≤12%;而当相对湿度>60%时,电场测量值的平均误差在35%左右,最大误差达到85.4%。因此,分析认为仪器绝缘支架绝缘性能发生变化导致探头附近电场产生畸变是使测量数据偏大的主要原因。空间湿度较大时,工频电场测量值不能作为环境评价的依据。

特高压交流同塔双回输电线路可听噪声长期测试数据分析

为获取实际运行的特高压交流同塔双回输电线路可听噪声水平及其特性,并对BPA公式修正方法进行评估,通过在1 000 kV淮南—上海特高压同塔双回输电线路沿线的安徽芜湖建立一处电磁环境长期观测站,对可听噪声开展了10个月的长期测试,获取了不同天气下的可听噪声典型频谱,并对雨天可听噪声测试数据进行了统计分析。研究表明:芜湖观测站3个测点测得的雨天可听噪声基本符合正态分布,边相导线投影外20 m可听噪声A声级与其8 k Hz分量的相关性较好。边相导线投影外10、20 m处的雨天可听噪声实测L50值分别为49.83、49.58 d B,与BPA公式计算值减2 d B修正后的预测结果较相符。

电力电缆线路的电磁环境影响因子分析

近年来电力电缆线路在城市输配电网中占有的比例越来越高,人们对电力电缆的电磁环境问题也逐渐开始关注。在参照架空输电线路电磁环境特性及其影响因子的基础上,结合电力电缆本身的特点,对其主要电磁环境影响因子(工频磁场)进行了模型建立和算法研究,并对3种典型分布的电力电缆工频磁场强度做了仿真分析,结果表明三相线路三角形排列能够较大程度地减小地面磁场强度。最后测试2条实际电力电缆线路的工频电磁场,其工频电场强度基本为背景值,符合理论分析;所测工频磁感应强度水平也在现行国家标准规定的磁场曝露限值要求以内。

交流电晕笼电晕特性数值计算分析(Ⅰ)——3维离子流场与电场分布

电晕笼被广泛采用于特高压交流输电线路的电磁环境试验研究。基于模拟电荷法建立了特高压交流电晕笼3维电场计算模型,计算中考虑了有限长导线的端部效应和分裂子导线表面场强的不均匀性,以及笼内3维空间电荷对导线起晕、电荷发射和迁移等物理过程的影响,比2维模型更符合实际情况。按此模型计算了500 kV交流电压下特高压电晕笼试验导线表面附近的3维电场分布,得到了交流周期内子导线表面场强的沿线分布,结果表明端部效应主要影响5 m防护笼内导线表面场强。此外通过电场强度云图分析了空间电荷影响下测量笼截面上的场强分布规律,结果表明场强〉10 kV/cm的区域为子导线表面外侧半径0.1 m范围内,空间电荷则分布于分裂导线外半径1 m的环状区域内,对此区间内电场强度的影响范围在-5~7 kV/cm间。

应用电晕笼的特高压交流输电线路无线电干扰试验研究

线路电晕产生的无线电干扰随电压等级的提高而增大,已成为选择特高压输电导线的决定性因素之一。目前无线电干扰水平预测并不十分准确,其原因在于国外的激发函数不完全适用于我国国情。以电晕放电机理为基础,提出了基于特高压电晕笼的线路无线电干扰试验方案,进行了大量无线电干扰试验,并对不同类型导线的测量结果进行了统计分析。研究提出了一种新的大雨条件下的激发函数,并以已运行的某特高压输电工程为例,对该激发函数的合理性和准确性进行了对比验证,结果表明,相比国际无线电干扰特别委员会(International Special Committee on Radio Interference,CISPR)推荐的激发函数,所提激发函数推算出的无线电干扰水平更接近长期观测数据。所提激发函数适用于我国6分裂及以上特高压交流输电线路无线电干扰水平预测,能为优化导线选型和控制工程成本提供依据。

海拔高度对交流线路无线电干扰水平的影响

为了研究海拔高度对交流输电线路无线电干扰(RI)水平的影响特性,利用可移动式电晕笼,在不同海拔高度点,如武汉(23 m)、靖远(1 408 m)、西宁(2 261 m)、共和(2 943 m)以及羊八井(4 300 m),分别进行了不同分裂型式导线的无线电干扰激发函数测量,获得了不同子导线半径、不同导线分裂数在不同海拔高度点对无线电干扰激发函数的影响规律;通过实测数据拟合,提出了新的无线电干扰海拔高度修正系数。结果表明:当海拔高度<3 200m时,实测的无线电干扰校准值介于BPA校准和美国西屋公司校准计算值之间;当海拔高度>3 200 m时,实测校准值均小于上述计算式的校准值;所提出的无线电干扰海拔高度修正系数适用于海拔高度<4 300 m的不同海拔高度修正。论文研究结果可为我国的高海拔输电线路建设提供一定的技术支持。

交流电晕笼电晕特性数值计算分析(Ⅱ)—电晕电流与电晕损失

电晕损失是采用特高压电晕笼研究导线电晕特性的重要内容。搭建了考虑均压环的电晕笼导线交流离子流场3维计算模型,模型在笼体两侧加入均压环电荷以抑制端部效应,采用基于Shockley-Ramo法则的电晕电流计算方法,以及基于电晕电流工频分量的电晕损失计算方法。采用此模型计算了特高压电晕笼8×LGJ 630导线的交流离子流场,对比分析了均压环对导线表面最大场强沿线分布的影响,证明了均压环能改善端部效应引起的场强过大。而后计算得到大雨条件下8×LGJ 630导线上施加500 kV电压时的电晕电流时域波形,与理论波形规律一致。最后,对电晕电流进行频谱分析,得到了电晕电流工频分量的幅值和相位,并采用功率因素法计算了干燥和大雨条件下、不同交流电压时笼内单位长度导线上的电晕损失,与文献中的试验结果相差≤25W/m,且比2维算法结果有更高的精确度,证明了该方法的适用性。研究结果表明,所建离子流场模型符合物理实际,对电晕笼导线电晕损失的研究具有一定的参考意义。

不同海拔高度交流电晕电流脉冲特性实验研究

不同海拔高度下交流电晕特性的变化规律是高海拔地区线路设计的基础。文章利用可移动式小电晕笼和高频电流测量系统在20 m~4320 m范围内的5个海拔高度点进行实验,采集了1 mm直径细铜丝在不同施加电压下的电晕电流脉冲、无线电干扰和可听噪声水平数据;通过对实测数据的统计分析及拟合,得到了海拔高度对电晕电流脉冲特性的影响规律,并分析了不同海拔高度下电晕电流同无线电干扰和可听噪声水平的关联关系。研究表明,随着海拔高度增加,交流电晕电流脉冲的幅值增大,幅值概率分布逐渐分散,一个周期内交流电晕电流脉冲的数量增加,脉冲形成时间变得更加均匀;将电晕电流有效值作为中间变量,研究海拔高度对交流线路电晕效应的影响,得到电晕电流有效值与导线施加电压呈线性函数关系,该线性函数的斜率k、截距b均为海拔高度h的三次函数;无线电干扰和可听噪声水平均与电晕电流有效值呈对数增长关系,其中可听噪声与电流有效值的函数关系随海拔高度变化而改变。

The characteristics of negative corona discharge and radio interference at different altitudes based on coaxial wire-cylinder gap

The corona discharge from transmission lines in high-altitude areas is more severe than at lower altitudes. The radio interference caused thereby is a key factor to be considered when designing transmission lines. To study the influence of altitude on negative corona characteristics, an experimental platform comprising a movable small corona cage was established: experiments were conducted at four altitudes in the range of 1120-4320 m, and data on the corona current pulse and radio interference level of 0.8-mm diameter fine copper wire under different negative voltages were collected. The experimental results show that the average amplitude, repetition frequency and average current of the corona current pulse increase with increasing altitude. The dispersion of pulse amplitude increases with increase in altitude, while the randomness of the pulse interval decreases continuously. Taking the average current as an intermediate variable,the relationship between radio interference level and altitude is obtained. The result of this research has some significance for understanding the corona discharge characteristics of ultra-highvoltage lines.

温湿度对交流电晕无线电干扰的影响

影响输电线路电磁环境的因素较多,其中环境气候是最关键影响因素之一。相关研究表明,温度和湿度变化对电晕的影响较为显著。为此,采用步入式环境气候小室和相应高压设备,针对温度和湿度对交流电晕产生的无线电干扰开展了试验研究,获得了温度和湿度改变时细导线无线电干扰变化量,并通过线性多元回归方法获得了温度、湿度与交流电晕无线电干扰的关系式。研究结果认为,0.5MHz频率的无线电干扰随温度增加而递增,随湿度增加而降低。回归公式的结果显示,温度每升高1°C,无线电干扰升高0.029dB;相对湿度每升高1%,无线电干扰降低0.06dB。

主变空载合闸引起的电缆护层过电压分析

变压器空载合闸过程中由于电磁振荡产生过电压,若系统中存在高压电缆,电缆内部过电压耦合到电缆护层造成护层上电压较高,护层过电压与电缆布置方式和护层接地方式有关。文中针对白莲河抽水蓄能电站主变空载合闸时,电缆端部有异常放电声,并可见放电火花的现象,对主变空载合闸时系统产生的过电压进行测量,并对放电现象进行观测;同时采用ATP/EMTP软件计算空载合闸过电压耦合到电缆护层上的过电压大小。测量结果表明:空载合闸时主变侧过电压值并不大,进而计算得到放电处护层过电压最大值为21.49 kV,频率在600 kHz以内,大于过电压保护器动作电压,高频电流注入地网造成电缆支架处地电位升击穿其和护层绝缘间空气间隙。

正极性电晕放电脉冲特性仿真研究

正极性电晕放电脉冲由于其幅值较大,持续时间较长,在特高压交直流输电线路无线电干扰产生中占主导地位。为了深入研究正极性电晕脉冲发展的微观物理过程及其重复机制,文中基于流体动力学模型,用背景电离来代替光电离为正极性流注的发展提供种电子,对间距为1 cm,施加电压为17.5 k V的同轴电极进行了正极性电晕放电特性仿真,得到了一组较为规则的正极性电晕电流脉冲,脉冲幅值为15～25 mA。而后对初始脉冲不同发展阶段的空间电场分布特性和3种带电粒子(正离子、电子和负离子)空间浓度分布特性进行了分析讨论,对死区时间内的电场和正离子空间演化特性进行了描述,并给出了新的脉冲发展时空间电场分布。通过仿真发现,正流注在向前发展时,等离子体通道内的场强非常小,而流注头部场强较大。流注停止发展,逐渐消散时,通道内和流注头部的正离子在电场力的作用下向外迁移,导线表面电场逐渐恢复,当恢复至可以引发初始电子崩的起晕场强时,新的电晕脉冲发生。

多回超/特高压交流输电线路交叉跨越情况下无线电干扰特性研究

鉴于我国特高压交流线路跨越超高压交流线路架设的情况越来越普遍,电晕放电引起的无线电干扰问题已成为线路导线选型和杆塔结构优化设计的重要考虑因素之一,建立了输电线路无线电干扰特性仿真计算模型,利用模态传播原理获取电晕放电电流在导线上的分布特性,获得了不同路径上的无线电干扰分布情况,通过测量河南省南阳市境内实际运行中的一条1 000kV特高压交流输电线路跨越500kV超高压交流输电线路的无线电干扰特性验证了所建模型的有效性,进而建模分析了线路不同对地高度、交叉角度等对无线电干扰特性的影响规律。结果表明,增加线路对地距离可有效减少场强幅值,但衰减速度会减慢;增大交叉角度可减小场强幅值,增大衰减速度,使边相外20m场强值有所增加。

多回超/特高压交流输电线路平行架设及交叉跨越情况下的工频电场特性研究

为研究特高压输电线路与超高压输电线路平行架设及交叉跨越情况下的工频电场特性,基于有限元法,建立了超、特高压交流输电线路平行架设及交叉跨越时的数值仿真模型,分析了平行架设时输电线路的间距、对地高度以及相序对工频电场分布特性的影响;交叉跨越时输电线路的交叉角度、对地高度以及相序对于工频电场分布特性的影响,并以实例验证了模型的合理性。结果表明,导线对地高度对工频电场影响较大,随着交叉角度及线路间距的增大,两种架设情况下导线下方工频电场幅值逐渐减小,错序排列时线路下方高场强区域较少。

多回超高压交流输电线路平行架设时的无线电干扰特性研究

为分析多回超高压交流输电线路平行架设区域的无线电干扰分布特征,建立500kV单回与同塔双回超高压交流线路平行架设时的有限元模型,利用激发函数法分析不同线路间距、对地高度以及相序排列下平行架设区域无线电干扰分布特征,并通过实例验证了模型的有效性。结果表明,线路间距减小会使无线电干扰高场强区域减小,但幅值会有一定提高;增大对地高度会使无线电干扰场强幅值减小,但衰减速度会变慢,边相外20m处的场强值也有所增加;改变导线相序排列对输电走廊中部区域场强分布有一定影响;模型可较准确反映实际无线电干扰分布特征。

平行架设的特高压交流输电线路电磁环境特性研究

在输电走廊紧缺的地区,特高压线路架设时难免会与其他特高压或超高压线路平行架设,走廊附近区域电磁环境较为复杂,需要深入研究。通过建立三种不同形式平行架设交流输电线路模型,对平行架设区域工频电磁场、无线电干扰和可听噪声特性进行研究。结果表明,线路间距减小会使强电磁环境区域减小,但幅值会有一定提高;平行架设线路高度对工频电磁场分布的影响大于无线电干扰和可听噪声。总体来说,特高压输电线路平行架设产生的电磁环境与导线高度和平行线路间距相关,在无线电干扰和可听噪声限值达标的情况下,可适当减少平行架设线路的间距。研究成果对线路走廊紧张地区的特高压线路设计和建设具有一定的参考意义。

高海拔地区大截面导线束的无线电干扰特征研究

利用青海高海拔特高压交流电晕笼(8 m×8 m×35 m,海拔2261 m),对3种大截面导线束(型号分别为8×LGJ720、8×LGJ900、10×LGJ720)在干燥和不同降雨量条件下的导线电晕放电干扰无线电的特征进行了试验研究。分析了表面场强及降雨量对线路无线电干扰的影响规律。对于8×LGJ720导线,表面场强在10、12 kV/cm时,无线电干扰水平随着降雨量的增大呈现出近似线性增大的趋势。对于8×LGJ900、10×LGJ720导线,当降雨量>2.0 mm/h,表面场强≥12 kV/cm时,降雨量对于无线电干扰的影响很小。尽管导线在干燥和降雨条件下无线电干扰值较为接近,但是表面电晕放电的形态存在不同。研究成果可以为高海拔地区交流输电线路的选型提供参考。

交流输电线路可听噪声计算分析(Ⅱ)—交叉跨越架设

输电线路交叉跨越架设时,其可听噪声分布特性是线路设计时的关键因素。因此,采用中国电科院提出的声功率级预测公式,搭建了考虑弧垂影响的输电线路交叉跨越可听噪声计算模型,该模型考虑了2线路之间表面场强的耦合作用。首先采用此模型计算了实际某条特高压1000 kV线路跨越超高压500 kV线路时,好天气情况下交叉跨越区域内可听噪声分布特性,并对比分析了3条典型路径上可听噪声分布与实际测量结果的误差,结果表明,3条路径上的平均相对误差为3.09%,验证了所提计算模型的准确性。而后研究了1000 kV单回线路与500 kV双回线路交叉跨越架设时,交叉角度、500 kV导线相序排列以及2线路间空气间隙距离对于交叉跨越区域可听噪声分布的影响。研究结果表明:当交叉角度在0°~90°间变化时,随着交叉角度的增大,边相外20 m处可听噪声逐渐降低,可听噪声幅值呈现一个先增大后缓慢减小的趋势;交叉角度为45°时,可听噪声幅值最大;500 kV双回线路采用顺相序排列(ABC-ABC)可以优化交叉跨越区域可听噪声分布;随着空气间隙距离的增大,1000 kV线路可听噪声水平整体增大。