模拟电荷法计算特高压架空线路3维工频电场

为研究杆塔及导线弧垂对架空线路周围工频电场分布的影响,并检验2维计算模型的合理性与适用性,首先基于模拟电荷法建立考虑杆塔及导线弧垂的3维架空线路工频电场计算模型(它以线电荷单元为模拟电荷布置在各导线和杆塔铁棒轴线上,解析计算线电荷单元的电位系数,并叠加得到总体电位系数矩阵,从而可解得各节点的线电荷),然后据此计算了特高压线路相导线表面及地面上1m高平面内的3维工频电场。结果表明,地面上1m处平面内场强分布受弧垂影响很大,3维模型比2维模型更全面、准确地反映了这种不均匀分布状况;各相导线表面场强最大值在杆塔附近均有微弱变化,但并不显著;地面上1m处场强在杆塔附近增大,但在远离杆塔的区域基本不受杆塔影响。

基于3D模拟电荷法的变电站工频电场计算

高压变电站内工频电场的计算与评测日益重要。为此,采用3D模拟电荷法(charge simulation method,CSM)对某变电站户外区域离地1.5m高度处工频电场进行了计算和分析。模拟电荷采用置于导体轴线上的线电荷模拟,电荷密度在线单元上呈线性分布。采用ANSYS前、后处理模块实现实体建模和计算云图的3D渲染;通过对一条1000kV特高压输电线路走廊内工频电场的计算,验证了3DCSM方法的正确性。对一个实际的110kV变电站的工频电场进行建模仿真,电场强度的数值分布规律同理论分析基本符合;在工作走廊上计算值同实测结果变化趋势一致,在电气设备不太密集的区域,计算值与实测值之间误差<10%。该方法可以用来求解大模型开域场问题。

超高压输电线下建筑物临近区域三维电场仿真

计算超高压输电线路在建筑物附近所产生工频电场时,由于建筑物相对输电线路所处位置复杂多变,二维计算模型已经不能够准确的描述其电场分布情况。笔者综合考虑档距、弧垂等因素,基于模拟电荷法建立能够准确描述建筑物相对输电线路所处位置的三维计算模型,采用线电荷单元模型计算输电线附近存在建筑物时的三维电场,且与增大建筑物棱边曲率半径后的电场分布对比得出:建筑物上方的电场强度大于附近其余区域,与无建筑物时相比电场发生明显畸变;增大建筑物棱边曲率半径对建筑物附近电磁环境有较好改善作用。

特高压直流输电铁塔附近三维电场仿真计算

随着越来越多的输电线路穿越人口密集区,人们对电磁环境的关注不断增强,尽管国内外对输电线路电磁环境已有很多研究,但对输电用铁塔周边的电场分析计算却未曾见诸报道。为了实现对输电线路电磁环境的准确评估,基于Deutsch假设的解析方法,结合线单元模拟电荷法及悬链线方程,通过搭建三维铁塔计算模型,提出了特高压直流输电用铁塔周边的电场三维计算方法,计算了±800 kV特高压直流输电线路铁塔附近的地面合成电场强度,通过与现场实测数据的比较,证明了模型和算法的有效性。通过与忽略铁塔影响时的计算结果进行对比,分析了铁塔对地面电场的影响。研究结果表明:铁塔对其下方的地面电场强度削弱近30%,在塔基部的电场强度有明显畸变,铁塔对其附近电场的影响距离与塔基尺寸呈正相关,近似于塔基边长的1.5倍。