相序对特高压交流输电线下工频电磁场影响的仿真分析研究

在实际工程中,特高压交流输电线路为保证三相平衡经常采用变相序的方法进行运行。为掌握相序对特高压交流输电线下工频电磁场的影响情况,笔者以荆门—南阳—晋东南1 000 kV特高压输电线路为例,采用线单元模拟电荷法和基于毕奥—沙伐尔定律的数值计算方法分别对不同相序运行时的工频电场和工频磁场分布情况进行了仿真分析。分析发现:同相序排列时电场强度较大,逆相序排列时电场强度较小,而工频磁场在逆相序排列方式时稍大,在同相序排列方式时较小。

直流电晕放电特性分析

电晕放电产生的空间电荷在电场中的运动形成电晕电流。电晕电流产生的线路损耗会增加输电成本,对线路通道的电磁环境造成干扰。建立自洽的等离子体模型和简化的电晕放电模型,放电通过施加到内部电极的高压直流电源在同轴配置的两个电极内持续进行。从微观角度分析大气压下干空气中的正负电晕放电的物理过程,重点研究负极带电粒子的产生和输送,以及如何转化为放电的电流-电压特性。结果表明:电晕放电主要在电离区和传输区进行,正负电晕放电特征各不相同,两种模型下获得的电势和空间电荷密度计算结果具有很好的一致性。在负电晕放电中,电子是能量传递的主要载体,电荷分离不会使外加电势的分布发生形变。

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。

基于BPA法计算特高压直流输电线路合成电场

为研究特高压直流输电线路地面附近的离子流场问题,应用BPA法求解双极直流输电线路离子流场,结合逐次镜像法计算的标称电场,进而求得合成电场,并利用该方法计算了±800 kV直流输电线路的离子流场与合成电场问题,分析了导线对地高度、极间距、子导线半径对特高压直流输电线路合成电场的影响。此外,还对比了求解合成电场强度的电场线法。结果表明,BPA法求解离子流场准确有效,且计算效率大大提高;提高导线架设高度和增加分裂子导线半径均可改善地面附近电磁环境,而减小导线极间距能够降低地面附近的合成电场强度,但效果不明显。

基于模拟电荷法的变电站工频电场仿真分析

随着供电需求的增大,超高压变电站越来越接近公众活动区域,变电站站内的电场分布情况也显得越来越重要。本文提出改进的模拟电荷法,推导了带电体周围的工频电场计算公式。通过对500k V变电站进行模型建立及简化,编程计算出站内离地1.5m处的工频电场强度;采用CDEGS软件对重庆某500k V变电站进行仿真计算,将仿真结果和实测值与本文算法的计算结果进行对比,验证了本文算法的正确性与有效性。最后选取该变电站内三条路径,计算分析该处工频电场强度的分布情况,为深入研究变电站的工频电场分布提供参考。

基于矩量法的空心电抗器工频磁场仿真分析

为了研究变电站站内干式空心电抗器周围工频磁场的分布情况,笔者基于矩量法,首先推导了工频磁场矩量法的计算原理,然后以35 kV干式空心电抗器为例对单相电抗器、三相电抗器组进行模型建立与工频磁场分布的计算与分析。将计算结果与实测结果进行对比,两者结果吻合良好,说明了文中方法及模型的准确性与有效性。最后分析空心电抗器组在不同运行方式时对其周围工频磁场分布的影响情况,为研究变电站站内电抗器周围工频磁场的分布提供参考。

500 kV超高压输电线下山坡周围工频电场分析

在输电线下电场的计算中,普遍将输电线下地面视为平地,而忽略了不规则地面对输电线下电场计算的影响。为此建立了山坡周围工频电场的计算模型,基于模拟电荷法分析了平地及山坡表面的电场分布,并分析了影响山坡周围电场分布的因素。研究表明,山坡对输电线下电场分布有明显影响,电场在靠近山坡坡脚处逐渐减小,在随着山坡高度的增加而逐渐上升,在坡顶处电场发生畸变。山坡的角度、高度、输电线与山坡的相对位置及输电线的剖分密度对其周围电场计算都会产生影响,角度越大,高度越高,在山坡顶部电场的畸变越明显。输电线与山坡之间的夹角越大,在坡脚处电场减弱的趋势越明显。

220kV变电站工频电场的仿真分析

近年来随着我国电网的飞速发展,电磁环境问题引起了社会的广泛关注,特别是变电站的工频电场问题越来越受到人们的重视。文章基于模拟电荷法提出了一种简化的算法,通过对变电站进行整体建模,仿真计算离地1.5m处的电场分布。通过与CDEGS软件仿真结果及现场实测数据的比较,验证了该算法的正确性。最后对某220k V变电站进行计算分析,讨论了设备高度、进出线相间距和相序排列对变电站工频电场分布影响,结果表明提高导线对地高度、减小相间距、合理的线路相序排列都能降低变电站内的电场强度,为变电站工频电场强度的分析与设计提供了参考。

高压直流输电线路离子流场的计算方法研究

高压直流输电线路发生电晕放电时,周围空间会充满带电离子,从而使空间电场显著增强。为了准确计算地面离子流场,文中采用该有限元—积分法对双极离子流场的控制方程进行求解。文中在计算合成电场时采用了有限元外推法,同时还对空间电荷密度初值进行了改进。通过利用该方法对同轴圆柱模型和±400 kV的直流线路进行的比对计算,验证了该算法的有效性。同时,在实际的±500 kV直流线路上,把该算法的计算结果与已有算法的计算结果进行了对比。实际线路验证和算法间对比均表明,该方法具有较好的精度。最后,采用所提出的方法对±800 kV直流输电线路的地面合成电场和离子流密度进行了预测。

±800kV直流输电线临近复杂地形时可听噪声分布特性仿真分析

为分析特高压直流输电线路临近复杂地形时的可听噪声状况,基于镜像法并结合优化模拟电荷法,提出了可用于计算复杂地形情况下特高压直流输电线路可听噪声的方法。该方法的有效性通过实测数据获得了验证。利用该方法仿真分析了不同斜坡角度、斜坡起点离导线距离以及凸凹地形对特高压直流输电线路可听噪声的影响规律,结果表明:地形对直流线路可听噪声的分布特性影响较为明显,在进行直流输电线路可听噪声评估时应适当考虑地形的影响。该计算方法及相应的仿真分析结果可为特高压直流输电线路经过复杂地形时的规划设计作技术参考。

室内配电房混凝土地板的振动功率流场分析

室内变压器常安置于混凝土地板,运行时会引起地板振动并向外传播。以地板与四周边界固结并考虑地基的弹性,建立混凝土地板的振动分析模型,基于Hamilton方程及振型叠加法对地板的振动位移方程进行详细推导与求解。在此基础上,利用功率流方法对地板振动传播特性进行研究分析,得到变压器典型激振频率下地板的振动功率流传递特性与衰减情况;最后利用有限元法对地板进行谐响应分析,得到混凝土地板的振动功率流场分布图,并对不同激振频率下的振动功率流场进行比较与分析。

居民楼房结构噪声传递的优化治理

居民楼内由水泵房、配电房以及中央空调等设施引起的结构传声问题,越来越受到人们关注.由此,以配电房为例,对声源处结构传声、空气传声、孔洞衍射声三种传播途径的声功率进行了预测,并对结构传声治理提出了隔振设计方案,通过对各设计参数与材料的优化与比选,使结构传声部分的噪声量降低14～20dB.治理的方案有一定的参考价值.

500kV同走廊并行交流输电线路工频电场的仿真计算研究

为掌握同走廊并行交流输电线路工频电场分布状况,建立了基于模拟电荷法的工频电场仿真计算模型,并利用实测数据进行了校验。结合重庆地区拟建的某500 k V同走廊并行交流输电线路,开展了两并行线路间距和相序对线下工频电场影响的仿真分析:ABC/CBA//ABC/CBA相序排列时,并行线路走廊中间两回的电场强度较边上两回有一定程度的降低,降低程度随着间距的增大而减小,当间距增大到一定程度时其影响可以忽略;不同相序对并行线路走廊中间的电场强度影响较为明显,在实际工程中,可以根据线下敏感点的位置选择CBA/ABC//ABC/CBA或ABC/ABC//CBA/CBA相序排列,从而确保其更好地满足环保要求。

作业场所噪声仿真分析及评价研究

基于噪声计算理论及现行多个噪声职业卫生标准,开发了作业场所噪声仿真分析及评价软件。该软件能同时实现多个作业点噪声值的预测和个体日8 h/周40 h接触等效计算,并根据计算结果完成作业人员日/周接触(噪声强度、时间)卫生评价,还可以实现噪声职业危害分级评价,以图像的形式展示作业场所噪声的分布状况。并以某发电厂磨煤车间为例进行了具体仿真分析及评价。

一款室内变压器双层隔振装置的原理、设计与实验

针对居民小区中室内变压器的隔振降噪问题,以双层隔振系统的基本原理为基础,设计了一款用于室内变压器的双层隔振装置。结合干式变压器特点,给出了质量比、刚度比以及阻尼比等影响隔振效果的参数的参考取值范围,引入了隔振效果折减系数用来描述基础非刚性等因素对隔振效果的影响,并给出了对此装置隔振效果的预测范围。在实验室内用不同的上层质量对装置的隔振效果进行测试,测试所得的传递率曲线基本处于预测效果范围内,初步验证了此种设计方法的可行性,为小区配变电站的减振降噪设计提供了有益参考。

表面电荷法在复杂地势下超高压输电线路的工频电场计算

为了更准确地研究超高压输电线路穿越较复杂地区时的工频电场,利用表面电荷法的思想,给出了该方法的实施步骤并进行了验证。综合考虑了输电线路的弧垂,建立了复杂地势三角坡和凸面的三维模型,并仿真分析了其周围工频电场的分布。研究结果表明:1三角坡和凸面对输电线路下的工频电场影响较明显;2随着三角坡坡角的增大场强值畸变越大,且使临近三角坡坡脚处场强值减少越大;3不同的输电线排列方式下,复杂地势周围的工频电场畸变不同,倒三角排列下其值畸变大于其他排列。该仿真结果可为复杂地势下输电线路的架设提供参考依据。

超高压输电线工频电场计算的矩量法和表面电荷混合法

结合矩量法和表面电荷法各自的优点,提出一种用矩量法—表面电荷法相结合的混合算法来计算复杂场景下超高压输电线工频电场的分布,通过综合考虑输电线路的弧垂、分裂导线等因素,建立了复杂场景下超高压输电线的三维模型,并进行了相应的计算。结果表明:该混合法具有提高计算速度,减少占用内存和避免模拟点电荷设置等优点。对于所述的树状物模型,树状物对其下方离地1.5 m处工频电场起屏蔽作用。树状物尺寸参数的变化对其下工频电场分布影响明显,树冠半径越大其屏蔽范围越大,树干高度越高其屏蔽强度越弱。相间距和输电线高度的变化对电场值基本无影响。混合法可为高压输电线路在复杂场景下工频电场分析提供重要的参考。

500 kV变电站中巡检机器人对人体的电场分布影响

随着变电站中智能化设备的广泛应用,巡检机器人在变电站中愈加常见,工作人员与巡检机器人的接触增多,但对此种情况下人体工频电场暴露水平以及感应电流的研究并不多见。本文结合模拟电荷法和有限元法,对处于变电站开关场区域中的人体与巡检机器人周围电场分布以及人体内电流进行计算分析。结果表明,作业人员应当首先弯腰靠近巡检机器人,然后下蹲对巡检机器人进行检查,这样可保证作业人员身体各部位保持较小的感应电流密度,最大程度保证作业人员身体免受伤害。

变电站大型电力设备工频磁场计算及分析

变电站内电力设备分布集中、形状复杂,导致对变电站内工频磁场的计算研究变得复杂、不宜计算。变电站中500 kV开关场、变压器以及电抗器对变电站中工频电场整体分布影响较大。首先为简化计算,对这些大型电力设备进行三维建模,再将毕奥萨伐尔定律应用在工频磁场的计算中,然后对大型电力设备周围的工频磁场分布进行了计算分析。计算结果表明,500 kV开关场区域离地面高1.5 m平面上工频磁场分布在0.1~1.6μT之间,变压器区域工频磁场分布在1~6μT之间,电抗器组区域工频磁场分布在0.1~4.5 mT之间,数值较大。计算结果可为在设计阶段优化变电站工频磁场分布提供参考。

超高压输电线路在复杂场景下工频电场的分区域算法

在超高电压等级情况下,输电工程引起的电磁环境问题备受关注。在模拟电荷法的基础上提出分区域算法,将超高压输电线路在复杂场景下的计算区域划分为2个子区域,并在虚拟边界面设置模拟电荷作为子区域间的耦合条件。通过对双回输电线路下存在建筑物时的工频电场进行实例计算,结果验证了该算法的正确性和有效性,由效率对比可知分区域算法在保证精度的前提下能有效提高计算速度并减少计算内存。利用分区域算法对输电线路下存在树状物时的工频电场进行计算,计算结果与理论分析结果一致。可见,分区域算法在复杂场景下超高压输电线路的电场计算中有较好的应用前景。