城市高压交流输电线路对电磁环境的影响研究

电磁环境承载无线电通信、广播和观测等业务,支撑移动互联网、物联网、卫星电视和射电望远镜等新型基础设施,保护电磁环境成为交流输变电系统设计运行的关键。该研究选取城市常见的架空220 kV交流输电线路为研究对象,测量某线路附近地面及居民楼内电场和磁场强度,分析电磁干扰的来源、产生机理、频域特征和空间衰减过程,比照城市常见无线电业务的频段和调制方式,得到典型工况下输电线路对无线电信号信噪比的影响规律,提出输电系统影响下,电磁环境保护和通信增益措施。

35 kV交流输电线路直线塔无人机巡检自动化控制系统设计

为解决35 k V交流输电线路直线塔巡检无人机自适应能力差,导致巡检作业易出错中断的问题,该文设计一种新型无人机巡检自动化控制系统。此系统由MPU9250九自由度惯性传感器、加速度计、磁力计,采集输电线路直线塔无人机巡检状态数据,通过积分法、三角函数关系、倾斜补偿方法,解算获取直线塔无人机巡检的姿态、速度、位置数据信息;使用基于模糊PID的自动化控制器,计算无人机巡检的姿态、速度、位置偏差与偏差率,自动调整无人机旋翼转速,控制无人机巡检状态,完成35 kV交流输电线路直线塔无人机巡检自动化控制。实验中,此系统使用下,无人机巡检状态与指定轨迹一致,俯仰角、横滚角、航向角偏差值为0°。

基于TensorFlow机器学习的交流输电线路故障辨识方法

交流输电线路在电力系统中起着关键的作用,影响着国家工业发展和人民的经济生活。尽管直流输电技术越来越完善,但交流输电方式在高压输电和低压配电中仍然举足轻重。因此当交流输电线路发生故障时,如何快速且准确的识别出故障类型进而进行相应故障处理,对于提高电网可靠性,减少经济损失具有很高的实际意义的。本文搭建了TensorFlow机器学习平台,通过电磁暂态仿真模型软件测试出训练数据和测试数据,研究基于相关算法的三相交流线路短路故障辨识的方法。希望通过TensorFlow这个深度学习平台,探索出较为成熟的交流线路短路故障识别方法,并以此为出发点应用在电力系统的各个环节中。

特高压交流输电线路带电作业现场应用试验

为了验证1000kV交流输电线路带电作业技术研究成果,并为1000kV试验示范工程开展带电作业提供实践经验,在1000kV交流特高压试验基地试验线段上进行了带电作业现场应用试验。试验对1000kV带电作业最小安全距离、最小组合间隙、绝缘工具最小有效绝缘长度、安全防护、电位转移等技术要求进行了现场应用试验研究。结果表明1000kV特高压交流输电线路开展带电作业是安全、可行的,1000kV交流输电线路带电作业技术的研究成果能有效指导带电作业的安全开展。

雷击超高压交流输电线路对埋地输油输气管道的电磁影响

以甘肃河西750kV交流输电线路为例,深入研究和解决了超高压交流输电线路遭受雷击时对邻近输油输气管道的电磁影响问题。通过建立EMTP时域仿真计算模型,获得了雷击输电线路杆塔时避雷线电流和杆塔入地电流的分布特性以及杆塔冲击接地阻抗、雷击点位置等对避雷线电流和杆塔入地电流的影响规律。基于线矩量法计算模型,仿真研究了线路与管道平行接近时管道电位、涂层电位和防腐层电压的分布特性和衰减规律,归纳推导了线路与管道交叉跨越时管道防腐层电压的简化计算公式,该公式可以考虑雷电流幅值、管道类型、土壤电阻率以及管道至杆塔接地体距离的影响。结合3层聚乙烯(PE)防腐层的雷电冲击耐压限值,得到了不同幅值的雷电流作用下满足防腐层耐压限值要求的管道与杆塔接地体的允许接近距离,为今后电力工程和油气管道工程的建设提供了重要的参考数据。

交流输电线路绝缘子串片数的选择

讨论了高压交流输电线路绝缘子串片数选择的原则 ,提出了由爬电比距确定绝缘子串片数时 ,一定要考虑爬电距离有效系数 ,或由污耐压来确定绝缘子串片数。

超特高压交流输电线路电晕对地面电场的影响

为研究超特高压交流输电线路电晕放电对地面电场的影响,改进了基于模拟电荷法的交流线路下离子流场计算方法,并将其应用在交流线路下地面电场的计算中。所提出的改进方法考虑了导线表面电场不均匀性对电晕放电的影响,从而可对多相多分裂导线离子流场进行仿真计算。对三相8分裂1000kV交流线路的地面电场的计算结果表明,对典型1000kV三相交流输电线路参数,考虑电晕时的地面电场比不考虑电晕时增加约5%。子导线半径、分裂间距、分裂根数、相间距、线路高度等线路参数变化时电晕对地面电场有不同程度的影响。

特高压交流输电线路平台法直升机带电作业安全间隙距离试验研究

为了给直升机应用于特高压交流(UHVAC)输电线路带电检修工作提供参数依据,确保平台法直升机带电作业的安全开展,利用全尺寸模拟直升机布置了平台法带电作业过程中的典型作业工况,开展了1 000 k V输电线路带电作业间隙操作冲击放电试验,获取了各典型工况下的带电作业间隙放电特性,明确了直升机进入等电位过程中的最低放电位置,根据交流输电线路带电作业安全距离的计算方法,保证作业危险率<10-5,得到了在海拔高度≤1 000 m地区的特高压交流输电线路平台法直升机带电作业最小安全间隙距离,即相地最小安全距离为6.8 m,相地最小组合间隙为7.3 m,相间最小安全距离为9.2 m,相间最小组合间隙为9.5 m。

1000kV级交流输电线路电磁环境的研究

基于总结国内外特高压输电线路电磁环境研究的结果，结合我国特高压输电线路初步设计的主要塔型和导线型号的电磁环境参数的计算分析，提出了1000kV级交流输电线路工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声等参数控制指标的建议，如工频电场限值为公众易接近地区或线路跨越公路处7kV／m、跨越农田10kV／m、邻近民房4kV／m，无线电干扰设计值55～58dB，可听噪声设计值控制〈55dB。

特高压交流输电线路电晕效应的预测方法,Ⅱ:无线电干扰

利用特高压电晕笼开展了13种导线的无线电干扰试验,获得了单位长不同导线的无线电干扰激发函数,分析了导线表面场强、子导线线径、分裂间距和分裂数等因素对导线电晕无线电干扰激发函数的影响规律。结果表明:无线电干扰激发函数与导线表面场强的负倒数呈线性关系;在相同的导线表面场强下,无线电干扰激发函数与子导线线径、分裂数的对数呈线性递增关系,而分裂间距对无线电干扰激发函数影响不大。通过多元回归分析方法对试验数据进行统计分析,回归方程和相关系数的显著性分析结果表明回归方程高度显著,且逼近效果好,回归方程各系数也是高度显著的,可对无线电干扰激发函数进行有效的预测,通过无线电干扰激发函数法可转化为实际特高压输电线路无线电干扰水平,为我国特高压输电线路导线选型设计提供参考。

特高压交流输电线路与航空中波导航台间防护距离计算

与500kV输电线路相比,1000kV特高压输电线路具有电压高、杆塔高、线路走廊宽等特点,对航空中波导航台的无线电干扰更复杂。GB6364-1986《航空无线电导航台站电磁环境要求》未对1000kV特高压输电线路与中波导航台间的防护距离作出规定,给特高压线路选址造成不确定因素。为此,分析了特高压交流输电线路对航空中波导航台的有源干扰和二次辐射产生机理,根据中波导航台的工作方式,结合中波导航台引导飞机进场着陆路轨迹,计算特高压输电线路对航空中波导航台的航线,以及远、近距导航台的有源干扰,仿真分析特高压交流输电线路二次辐射对无线电罗盘的定向误差影响。计算结果表明,从有源干扰角度考虑,取15dB的防护率,对于航线导航台,在距离天线中心38.9km内均可架设特高压输电线路;对于远近距导航台间任意点均可架设特高压输电线路;从无源干扰角度考虑,无线电罗盘定向误差≤1°,则防护距离为700m。选取两者中较大者作为防护距离的计算值,最终的防护距离还需结合试验确定。

1000kV同塔双回特高压交流输电线路工频序参数测量计算

为准确获得淮南—上海1 000 k V同塔双回交流输电线路的工频序参数,采用基于全球定位系统的异频双端同步测量方法测量试验中各相导线首、末端电压与电流;提出了将所测电压与电流代入长线方程来求解异频下的工频序参数的计算方法,并与单端测量所得结果进行比较。结果表明,采用所提出的双端测量计算法能够获得准确的工频序参数,与采用分布参数模型的单端测量计算结果相比,其差异百分比≤1.52%;而与采用常规集中参数算法的单端测量法相比相差较大,其中零序电阻差异百分比可达16.48%,这是因为单端测量法不适用于长距离线路的参数计算。将上述双端测量计算法用于测量特高压同塔双回交流输电线路淮芜Ⅰ线与Ⅱ线的工频序参数,获得了准确的结果,为继电保护及短路电流计算等提供了数据基础。

交流输电线路的无线电干扰计算方法

高压输电线路的无线电干扰问题日益引起人们的关注。结合实际线路参数及实测数据,文章比较了常见的无线电干扰经验计算公式间的差异。在介绍激发函数法计算无线电干扰基本原理的基础上,比较了不同激发函数之间的差异。讨论了无线电干扰限值标准与工程实践中的问题,并分析了计算值与实测值误差的可能来源,指出土壤电阻率、导线表面场强等对计算结果有重要影响。

降低高压交流输电线路地线损耗的运行方式

为降低高压交流线路因电磁感应导致的地线损耗,提出了光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)换位和普通地线分段绝缘的地线连接方式,并与常用地线运行方式的地线损耗进行了定量比较,计算结果表明:该地线连接方式的地线损耗仅为常用运行方式的25%,节能效果明显,同时OPGW电气上保持连续,其通信功能不受影响。

高压交流输电线路曝露场强限值下人体感应电场和感应电流分析

人体处于高压交流输电线路下方时,会产生静电感应和电磁感应。当感应电压和感应电流数值过大时,会对人体造成伤害,为此国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)以及IEEE规定了人体在高压输电线路不同曝露情形下的曝露场强限值。首先运用有限元法,考虑人体对地绝缘和人体接地2种情况,分析了高压输电线路曝露场强典型限值下人体所产生的感应电压和感应场强的大小;接着利用解析法计算了不同曝露限值下的人体感应电流、感应电荷密度以及感应电流密度;最后将计算结果与ICNIRP导则给出的曝露限值进行了比较。结果表明,人体处于职业曝露限值场强10 kV/m下,人体内部最大感应场强为2.082×10-3 kV/m,感应电流密度为0.176 m A/m2,接近或低于ICNIRP导则规定的限值范围,不会对人体造成不适感。

基于回归分析法的交流输电线路声功率计算方法

由于我国导线制造工艺、试验条件和电力运行环境的不同,在使用美国邦纳维尔电力公司(BPA)推荐的公式对我国特高压交流(UHVAC)输电线路可听噪声(AN)进行预测时,准确性仍有待提高。为此,利用电晕笼分别对分裂数为6、8、9、10和12的17种不同型式导线束的可听噪声水平进行了测量,并采用多元回归分析法分析获得了导线声功率计算方法。针对1 000 k V特高压交流示范工程河南焦作与湖北钟祥电磁环境长期观测站的可听噪声,分别采用BPA推荐公式与所提公式对它们进行了计算,并与实测值进行了对比。结果显示,所提公式得到的计算值与河南、湖北两地实测L50值偏差分别为0.66 d B和0.32 d B,小于BPA推荐公式偏差3.07 d B和2.14 d B。由此可见,针对我国特高压交流输电线路可听噪声问题,所提计算式比BPA推荐计算式的运算准确性更高。研究结果可为我国特高压交流输电线路可听噪声预测提供技术支撑。

特高压同塔双回交流输电线路邻近建筑物时的安全距离

为推算特高压双回交流输电线路邻近建筑物时所需的安全距离,采用有限元软件(ANSYS)计算分析了1 000kV同塔双回交流输电线路邻近不同高度房屋时其楼顶、阳台和室内的电场强度,并以此推算了满足4kV/m控制限值的双回线路对地最低高度以及房屋与线路的水平安全距离。研究结果表明:阳台处工频电场强度随楼层高度的增加而增大,且房屋对底层阳台工频电场的屏蔽效果明显;楼顶观测面上畸变电场强度随房屋高度的增加而增大,且远大于阳台和室内的工频电场强度;楼层较高时,线路对地最低高度的变化与楼层高度的变化基本一致,且房屋与线路的水平安全距离基本趋于不变。

特高压交流输电线路串联补偿合闸操作过电压研究

采用串联补偿能够有效地提高特高压交流输电线路的输电能力和系统的稳定性,但同时也会影响输电线路的电压特性。以中国特高压交流示范工程为背景,采用电磁暂态计算程序ATP-EMTP,对含有串联补偿装置的特高压交流输电线路的合闸操作过电压进行了计算分析。计算结果表明:加装串联补偿电容器可以降低操作过电压;串联补偿电容器的位置越靠近线路首端限压效果越好,其补偿度越大限压效果越好;采用相应的限压措施,可以将空载线路合闸过电压和单相重合闸过电压分别限制在1.34 p.u.和1.36 p.u.。

特高压交流输电线路电晕放电对工频电场的影响

目前,中国投入运行的交流输电线路中电压等级最高的已达到1 000 kV,为了精确计算超/特高压输电线路的工频电场,笔者基于模拟电荷法,建立了考虑电晕放电的计算模型。模型中需要计算导线周围离子流场中正负电荷的运动、复合及最终在宏观上达到稳态的过程。空间中任意一点的工频电场由导线内的束缚电荷和空间中的电离电荷共同决定。其创新点在于每根分裂子导线单位长度的电量仅用一个模拟线电荷等效代替。与现有文献中仿真结果的比对验证了文中计算模型的正确性。对1 000 kV三相8分裂交流输电线路的算例进行仿真计算,并与测量数据对比分析,得出电晕放电使地面工频电场增加约5%的结论。

交流输电线路附近民房平台处工频电场限值研究

在进行输变电工程临近房屋的电磁环境影响评价时,经常出现要求测量房顶平台的工频电场,并按4 k V/m进行评价的主张。针对此类有测量方法但无限值依据的情况,开展不同工频电场下的直接感受和暂态电击感受(包括对地绝缘的人触摸良好接地金属体、良好接地的人触摸对地绝缘的金属体)的试验。在综合考虑人体在工频电场下的直接感受和可能出现的暂态电击后,建议对于居民不必经常活动的屋顶平台,距平台底面1.5 m处的工频电场控制值取7 k V/m;对于居民日常活动区域的平台,建议工频电场控制值与一楼地面的相同,即距平台(包含阳台)底面1.5 m处的工频电场控制值取4 kV/m。