基于风速概率分布与风切变指数的直流输电线路离子流场数值模拟方法

特高压直流(UHVDC)输电线路下方的离子流场是电磁环境的重要评估指标之一。风速作为常见也是影响较大的因素之一,有着明显的地域特点。为了避免资源浪费,在对地高度设计时,应考虑到不同地区的风速分布差异,而不是用过大裕度换取安全度。为此,该文提出一种基于风速概率分布与风切变指数的输电线路离子流场数值模拟方法。该方法通过待计算地区的风速数据构建Weibull风速概率分布函数模型,选择风速数据在95%以内的最大临界风速作为参考值,考虑风速传感器的安装高度,根据风切变指数计算场域不同高度处的风速分布,作为离子流场计算中不同高度节点的风速输入量。结果表明,引入风切变指数后的离子流密度与合成电场强度误差分别下降了16.2百分点和3.8百分点,明显优于传统固定风速模型。并以昆明地区某±800kV直流输电线路为例,采用该方法进行了计算。该方法能够有针对性地考虑输电线路所处区域的风速影响,特别是在高海拔高风速地区,可为输电线路在合成电场安全限值下的对地高度设计提供参考依据。

流场-离子流场双向耦合作用下±800 kV高压直流输电线路离子流特性

高压直流输电线路离子流计算是输电线路设计及电磁环境评估的重要内容,线路电晕放电离子流与流体之间的双向耦合是其本质特征,目前离子流计算方法均未考虑离子流场与流场之间的双向耦合特征且难以应用于复杂风环境下的离子流计算。为此,该文考虑流场(流体方程)与离子流场(离子输运方程)之间的耦合关系,建立高压直流输电线路流场-离子流场双向耦合模型,采用有限元方法计算±800 kV高压直流输电线路地面合成电场和离子流密度的分布特性,计算结果与实验测量结果吻合较好,验证所建模型的有效性。基于此,重点研究不同风速和风向对±800 kV高压直流输电线路地面合成电场与离子流密度的影响规律。同时,考虑导线风偏和混合风对离子流场的影响,获得±800 kV高压直流输电线路在风偏和混合风影响下地面合成电场和离子流密度的分布规律。结果可为高压直流输电线路的设计及电磁环境评估等提供参考。

考虑绝缘介质荷电影响的三维离子流场计算及特性分析

当高压直流输电线路下存在绝缘介质时,导线电晕放电产生的自由电荷会积累到介质的表面,进而使周围的电场发生畸变,使得离子流场问题更加复杂。为了解决上述问题,该文基于上流有限元法提出了存在绝缘介质时的离子流场建模和计算方法。针对离子流场计算中存在多种介质时单元寻址复杂的问题,提出了有限元前处理中节点和单元的编号方法,有效解决了不同区域的识别寻址和电场求解困难的问题。然后,进行了存在绝缘介质时的线板电极离子流场实验,通过测量和计算结果的对比,验证了计算方法的有效性。最后,对存在绝缘介质时的直流导线离子流场分布特性进行了分析,发现:绝缘介质周围电场有所增大,电场增大的幅度与绝缘介质的荷电情况相关;介电常数越大,绝缘介质周围电场的变化程度越高。

基于离子流效应的同塔双回直流线路地线融冰感应过电压分析与抑制措施

针对某±500 kV同塔双回直流输电线路,在“一回停运、一回运行”工况下进行停运线路地线融冰时,感应电压过大导致融冰装置故障、自动接线装置和避雷器击穿受损情况,研究建立了静电耦合和空间离子流效应综合作用的停运线路过电压计算模型。按6种工况计算分析了带电运行回路导线不同起晕电压时在停运线路上感应的过电压水平,同时综合考虑过电压抑制水平和线路能量,提出了加装5 kΩ接地高阻的过电压抑制措施,可实现将超过100 kV感应电压抑制到20 kV以下,并经实际线路融冰操作,验证了其有效性。

风速对特高压直流输电线路离子流场分布的影响

特高压直流(UHVDC)输电线路地面离子流场的大小是检验电磁环境是否超标的重要判据,对不同风速条件下的地面离子流场的分布进行了计算研究。针对离子流场的计算,提出一种改进迭代上流有限元方法,建立了考虑风速影响的离子流场模型。研究了不同风速对±800 k V输电线路离子流场分布规律的影响。研究表明,地面最大合成场强和离子流密度随风速的增大而增加明显,且风速会使其发生一定偏移。考虑风速为8 m/s时,地面最大合成场强比无风增加了12.64 k V/m,且地面最大离子流密度是无风时的2.65倍。水平风速越大地面合成场强和离子流密度的分布曲线和峰值往背风向偏移越严重,空间其他较远处的合成场强和电荷密度变化不大,且空间合成场强与电荷密度的最大值主要分布于导线周围空间。

架空地线对同塔双回高压直流输电线路离子流场的影响

直流输电线路离子流场的计算中,针对外加电压、导线半径、线路高度等线路结构参数对地表电磁环境影响的讨论已很成熟,但针对架空地线半径、位置等因素影响作用的理论分析却并不多见。为此,基于Deutsch假设,编制程序计算了双极导线垂直排列试验线路地表合成场强,并与试验数据进行了比对,结果表明一致性很好。基于三沪二回典型输电线路结构,计算了极导线4种不同布置方式下的地表合成场强以及离子流密度,选出电磁环境较优的"+-/+-"布置方式用于讨论架空地线对地表电磁环境的影响。结果表明,对于不同的输电线路高度,地表电磁环境随架空地线位置变化趋势一致,且受位置变化影响极小。因此,在线路杆塔设计中,考虑防雷要求对地线位置进行调整时,无需考虑地线位置变化对线路下方电磁环境的影响。

基于有限元法的±800kV特高压直流输电线路离子流场计算

提出一种基于有限元法分析特高压直流输电线路双极分裂导线周围空间离子流场的方法。在计及分裂导线中各子导线相互影响的基础上,将每根子导线单独考虑,详细说明了子导线表面电荷密度初值的估计方法。在验证所提方法的有效性之后,将其应用于±800kV HVDC输电线路的离子流场分析。计算了起晕导线周围空间的离子流,导线下方地面离子流密度以及地面电场强度。分析了分裂导线的分裂数、分裂半径以及空间电场单极部分对离子流的影响。研究表明,随着导线分裂数的增加,离子流减小;分裂半径越小,离子流越小。如果不考虑导线周围电场的单极分量,计算所得的离子流将偏高。分析表明,线路的地面离子流密度和场强都满足我国特高压直流输电线路的电磁环境限值要求。

特高压直流输电线路离子流场计算方法及改进

介绍了基于迎风差分算法的高压直流线路下离子流场的计算方法。文中改进了导线表面电荷密度初始值的计算方法和更新迭代方法,使计算中可以考虑分裂导线的情况。提出在直流离子流场计算过程中使用连续边界条件可以提高计算精度并显著提高计算效率。通过直流输电线路下地面合成电场、离子流密度计算结果和实测结果的比较,对本文算法进行了验证。最后使用本方法对典型±800 kV特高压直流线路下离子流场进行了仿真计算。

心肌细胞晚钠离子流与心血管疾病

近年来的研究证明,心肌细胞膜钠通道晚钠离子流(晚/Na)与心血管疾病,尤其与缺血性心脏病及其相关疾病状态的发生、发展密切相关。晚/Na抑制剂雷诺嗪能有效抑制晚/Na内流,进而缓解心肌缺血,改善心脏舒缩功能和遏止相关心律失常的发生。目前为止,除众多基础研究的证据外,尚有雷诺嗪治疗慢性缺血性心脏病临床试验的证据。现就晚/Na与缺血性心脏病及其相关疾病,如稳定型心绞痛、心功能不全和心律失常的关系及雷诺嗪心血管保护作用的研究进展做一综述。

无线传感器网络在特高压离子流环境下的应用

为了方便测量特高压直流输电线路下的离子流密度,解决目前有线测量方式存在的布线繁琐、信号衰减以及操作人员数据读取、存储不便的问题,设计了基于ZigBee协议的无线传感器网络并开发了上位机软件。测量系统使用ZigBee拓扑结构中的DigiMesh组网方式进行无线网络的搭建,使用C语言开发上位机测量软件进行ZigBee子节点远程AT指令控制并进行测量数据的接收,后台自动分析ZigBee返回数据帧中的测量信息加以实时显示和自动存储,实现了离子流密度的自动测量。通过测试表明,该系统具有操作简便、可靠性高、软件操作界面友好等特点,达到了测量离子流密度的需要。

直流离子流场的有限元迭代计算

针对高压直流输电线下方地面处电场强度及离子流密度的问题,采用有限元迭代方法求解了双极离子流场控制方程。将正负极电流连续性方程合并,减少了计算的复杂度。利用圆筒电极问题,将该文计算结果与解析解进行对比,验证了算法的有效性。将方法应用于200kV直流输电线路模型的计算,并与文献测量结果进行对比,计算结果与实测结果较符合,认为误差主要与测量环境有关。利用该文方法计算了实际±500kV直流输电线路离子流场问题,并分析了导线对地高度、极间距变化时地面电场强度和离子流密度的变化情况,结果显示,随导线高度升高和极间距减小,地面处最大电场强度和离子流密度随之减小。

高压直流双回输电线路合成电场与离子流的计算

高压直流双回输电线路在我国尚无设计与运行经验。为此,文章对双回直流线路电晕效应产生的离子流与综合电场强度进行了计算,分析了导线不同的布置方式以及线路间距、对地高度、导线分裂数、导线半径等结构参数对地表离子流和场强的影响。结果表明,两回线路上下排布方式的地表合成场强与离子流密度较小;在相同导线尺寸与同等架设高度下,合理排布的双回线路的地表场强与离子流远小于单回线路,且双回线间距越小地表场强与离子流越小;同塔双回线路的电磁环境要优于单回线路。

雨滴对高压直流输电线路地面离子流场的影响

HVDC输电线路离子流场的计算对于输电线路的设计和电磁分析具有重要意义,其中降雨条件下输电线路的电磁环境问题尤为突出,然而目前关于雨滴对离子流场影响的研究较少。为此,在Deutsch假设的基础上,针对空间存在的雨滴对离子流场的影响因素,进一步假设雨滴为输电线路新的电荷背景,同时采用雨滴局部畸变电场值替代标称电场值,从而考量雨滴对离子流场的影响效果。实例计算表明,与Teshmont公司的计算结果相比,良好天气下该模型的计算结果与其一致;与良好天气相比,雨天下地面离子流密度与电场的值分别约增大至2倍和1.5倍。

直流电晕笼中离子流场的计算

直流电晕笼是研究直流特高压输电电磁环境问题的重要试验设备,为了更好地分析直流电晕笼,从而更好地为直流特高压输电建设服务,有必要对直流电晕笼中的空间电荷、合成电场以及离子流等参量进行计算仿真。因此以Kaptzov假设为基础,将模拟电荷法与迎风差分有限元法相结合,对直流离子流场进行了仿真,通过与现有文献中的电晕笼实验数据的比对,验证了仿真算法的有效性,并由此给出了典型单、双极直流电晕笼中的离子流场计算结果。仿真结果表明,单、双极直流电晕笼中的空间电荷分布存在较大差别,单、双极电晕笼试验的等效性有待进一步探讨。该算法求解速度快、稳定性好、计算精度较高,对于分析直流电晕笼试验具有一定的参考价值。

高精度上流有限元法在特高压直流输电线路离子流场计算中的应用

在对高压直流(HVDC)输电线路下的电磁环境进行预测时,地面合成场强和离子流密度的计算问题实际上是一个多维非线性问题。在对剖分单元进行处理时,为了解决传统的有限元方法、上流有限元法采取线性假设与线性插值,存在计算量大、精度差、算法效率低的问题,提出一种新的非线性空间电荷密度插值方法,从理论上推导了算法的实现过程,并基于上流有限元方法对离子电流密度方程进行迭代求解。采用该算法对现场运行的±500 k V和±800 k V输电线路离子流场进行了理论计算与现场实地测量,并将理论计算结果与实际测量结果进行了对比,结果表明:所提出的算法能在减少计算量的同时提高计算的准确度。针对风速对双极离子流场影响的研究较少的情况,研究讨论了不同风速影响下的双极离子流场问题,得到了风速对双极离子流场地面最大合成场强和离子流密度影响的规律,为新的直流输电线路的设计提供了有力的参考。

雾霾天气下的直流输电线路离子流场分布特性及其影响因素

我国雾霾多发地区也是输电走廊和用电负荷高密度地区,而长期暴露在雾霾天气下的架空输电线路的安全运行受雾霾天气影响。在直流输电线路周围离子流场的作用下,雾霾颗粒会荷电化,荷电后的雾霾颗粒将影响输电导线周围的空间电场分布。本文首先分析雾霾天气对直流输电线路离子流场的影响机理,给出雾霾天气下的直流输电线路离子流场控制方程及计算方法,然后计算不同污染程度雾霾天气下的直流输电线路离子流场,最后分析雾霾天气对离子流场的影响因素。计算结果表明:在雾霾天气下,地面合成场强和离子流密度的分布趋势和正常天气条件下的相同,但幅值增加;雾霾天气对地面合成场强的影响更大;地面合成场强的幅值随着污染程度的增加而增大;雾霾天气下地面合成场强和离子流密度分布增大的主要原因是电晕程度增加。

采用有限差分求解高压直流输电线路空间离子流场的新方法

针对高压/特高压直流输电线路空间离子流场及合成电场进行计算,基于P.Sarma Maruvada等人提出的沿电力线弧长坐标求解空间离子浓度的模型,建立变系数微分方程组及其边界条件。对于微分方程组的求解,提出采用有限差分方法,将原微分方程组转化为非线性代数方程组进行求解。该方法降低了方程求解难度,提高了计算速度,并适用于单极性和双极性空间离子流场的求解。

雾霾对高压直流输电线路电晕离子流场的影响

为探究雾霾对高压直流(HVDC)输电线路电晕离子流场的影响规律,提出了雾霾对HVDC输电线路电晕离子流场影响的计算方法。考虑雾霾微粒的荷电特性和湿度对电晕起晕的作用,采用有限元方法计算了±800 k V线路在各种雾霾污染等级下的合成电场强度和离子流密度。计算结果表明:随着雾霾污染程度增加,地面合成电场强度和离子流密度相对于正常天气时的值有所增大,在较大污染程度下,其最大值的增长率随污染浓度增大呈近似线性关系;高湿度雾霾状况下的电晕离子流场随污染程度变化比低湿度雾霾和干霾下更加明显。分析认为:雾霾条件下湿度对电晕起始电场强度的影响及空间悬浮颗粒的荷电行为是地面合成电场和离子流密度变化的主要原因,离子迁移率的减小抑制了地面离子流密度的增大。研究思路对考虑雾霾因素时HVDC输电线路规划设计中电晕效应的分析具有参考价值。

特高压直流输电线路离子流场的有限元-积分法计算

针对特高压直流输电线的地面电场和离子流密度的计算问题,采用有限元-积分方法,对双极离子流场的控制方程进行求解,同时还对空间电荷密度初值进行了改进。通过计算,发现该方法能较快地获得稳定的数值解。通过采用该方法对±400kV的直流线路进行了比对计算,验证了该算法的有效性。将该方法应用于实际的±800kV直流输电线路,对地面合成电场和离子流密度进行了计算,分析了导线对地高度、极间距、正负极起晕情况不同以及避雷线对地面合成电场和离子流密度的影响。结果显示随导线高度升高和极间距减小,地面的最大电场强度和离子流密度随之减小。在正、负极起晕不同时,负极导线下面的合成电场和离子流密度的最大值比正极大。计算中,考虑避雷线会增大地面的合成场强和离子流密度,但是不明显。

超高压交流/特高压直流同塔多回输电线路塔宽及离子流对带电作业间隙放电特性的影响

超高压交流/特高压直流同塔多回输电线路下层500kV交流导线平行处的塔身宽度(简称塔宽)比单一500kV线路铁塔增大1倍以上,同时下层带电作业间隙还存在着上层±800kV直流线路产生的离子流。为此,试验分析了"等电位作业人员-塔身"典型作业工况下,1.4～11.0m不同塔宽下空气间隙的操作冲击放电特性,并开展了0.80～1.25m间隙距离下离子流密度对空气间隙操作冲击放电电压影响的试验研究。研究结果表明,随着塔宽的增大,相等带电作业间隙距离的操作冲击放电电压相应降低;当作业间隙距离为7.5m时,11m塔宽下的操作冲击50%放电电压比1.4m塔宽下降低了约14%;在0～167nA/m2离子流密度范围内的离子流对0.80～1.25m间隙距离的空气间隙操作冲击放电电压无影响。该试验研究结果可以为超高压交流/特高压直流同塔多回输电线路带电作业工作的开展提供技术依据。