110kV高压铝护套电缆结构设计优化

根据GB/T 11017.2—2014和ICEA S-108-720-2018标准,并结合公司生产制造经验,设计了110 kV 1 600 mm2常规结构和优化结构的高压电缆,优化电缆包括导体、绝缘层、铝护套和外护套优化,并研究了两种结构高压电缆的性能。结果表明:优化结构电缆相对于常规结构电缆,其材料消耗明显降低,绝缘层、金属护套和外护套材料消耗分别降低了17.5%,35.6%和33.6%。优化结构电缆最大装盘量显著提升,能够有效减少线路接头数量。在相同敷设条件下,相对于常规结构电缆,优化结构电缆输电容量明显提升,其空气中的载流量提高了17.5%,土壤中的载流量提高了11.8%。

环境因素对正直流架空导线起晕电压的影响

电晕放电是输电线路设计和运行中面临的重要问题之一。输电线路跨越高海拔地区,由于海拔高度升高、气压降低,将给输电线路的设计和运行带来很多特殊问题。同时,湿度和温度对输电线路导线电晕特性也有很大的影响。因此研究气压、湿度和温度对输电线路导线电晕特性、放电机理具有重要的学术意义和工程应用价值。利用气体放电理论建立导线电晕起始电压放电模型,系统地分析了气压、湿度、温度对导线电晕起始特性的影响。计算模型采用模拟电荷法计算空间电场分布,然后根据二次电子崩正离子数大于等于一次电子崩正离子数目的起晕电压判据计算出导线起晕电压。计算结果显示电晕起始电压随气压下降、温度升高而减小,主要原因是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大;随湿度升高而减小,主要原因是高场强区域内碰撞电离能力的增强。

直流负极性下雨滴对导线电晕特性的影响

高压直流输电线路电晕会带来严重的电磁环境问题。导线电晕已经成为影响特高压直流输电线路结构和建设费用的决定性因素。随中国电网的不断发展,特高压直流输电线路电晕问题开始受到人们的关注。在降雨过程中,导线表面会形成大量的雨滴,雨滴的存在严重影响导线的电晕特性。为了研究大气条件对直流输电线路电晕特性的影响,笔者利用电晕笼,研究了导线表面雨滴的电晕放电过程,以及导线表面附有雨雾和饱和雨滴的起晕电压和电晕电流特性。针对自然界中降雨电导率的差异,研究了不同电导率的雨雾和雨滴对电晕放电的影响。结果表明,导线上雨滴的电晕放电是一个伴随着雨滴变形、喷射以及雨滴周围空气电离的复杂过程。当导线表面附有饱和雨滴和雨雾时,起晕电压分别约降低到无雨滴时起晕电压的25%和40%。在降雨电导率范围内,雨滴电导率变化对电晕放电影响不明显。

高海拔条件下钢芯铝绞线的正直流电晕起始电压分析

电晕放电是输电线路设计和运行中面临的突出问题。电晕放电产生的能量损耗和无线电干扰、可听噪声干扰是线路设计和运行中需要考虑的重要因素。为此,研究了气压湿度等对正直流输电线路电晕起始电压产生的影响。输电导线大多采用单根导线或分裂的钢芯铝绞线,要计算导线电晕起始电压,绞线的表面电场需要得到准确计算。采用一种新的模拟电荷布置方法精确计算绞线表面电场,模拟电荷的布置考虑绞线表面的影响,绞线相比于光滑导线表面场强增大了约40%。利用气体放电理论中计算表面光电子数目的方法计算不同气压湿度下的导线电晕起始电压。结果表明新的模拟电荷布置方法计算出的表面电场和电晕起始电压更精确,避免了表面粗糙系数m的影响,电晕起始电压随气压下降、湿度升高而减小,主要原因分别是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大和高场强区域内碰撞电离能力的增强。

光滑导线直流起晕电压判别方法对比分析

直流电晕放电会产生空间电荷、离子流场、无线电干扰、可听噪声及电晕损耗等效应,为了研究根据不同的直流电晕放电效应得到的起晕电压差异,搭建了基于同轴圆柱结构的电晕放电起晕电压测试平台,同时测量了不同直径光滑导线电晕放电产生的离子流、合成电场、稳态电晕电流及紫外光子数随电压的变化关系,依据各物理量随电压变化的拐点确定了正、负极性光滑导线的起晕电压。实验结果表明,对于光滑导线,通过不同电晕放电效应借助于拐点法得到的起晕电压基本一致。根据同轴圆柱离子流场的解析公式及起晕场强的经验公式,对导线的起晕电压进行了计算,不同直径的起晕电压的计算结果与测量结果基本一致,最大差异<2.1%。因此,对于实验室内光滑导线起晕电压的确定,建议采用同轴圆柱电极结构对电晕放电效应进行测量,推荐采用拐点法来确定起晕电压。

雨凇覆冰对输电线路光滑铝导线起晕电压的影响

为探求雨凇覆冰形态对输电线路导线电晕起始特性的影响规律,在低温低气压人工气候试验室内完成了光滑铝导线的雨凇覆冰及覆冰后的交流电晕试验,并结合紫外成像仪技术和电流-电压(I-U)曲线拟合方法对雨凇形貌和导线起晕电压进行了测量和分析。试验结果表明:光滑导线上雨凇覆冰导致其起晕电压严重降低,且随着覆冰时间延长,导线起晕电压还将持续下降,但下降的速度呈逐渐减慢的趋势;雨凇覆冰形态并不随覆冰水电导率的不同而发生改变,但随着覆冰水电导率的增加,导线起晕电压会逐渐降低。所得结论可供雨凇频发地区的输电线路设计与选型参考。

混合凇覆冰对输电线路光滑导线起晕电压的影响

混合凇覆冰导线表面会形成极其粗糙的冰凌及冰树枝,使得覆冰表面电场发生畸变从而影响起晕电压,但目前国内外尚未深入分析混合凇覆冰对光滑导线起晕电压的影响。为此,利用低温低气压气候试验室,对混合凇覆冰光滑导线进行了交流条件下的电晕试验。利用CoroCAM IV+紫外成像仪和I-U曲线拟合法测量了覆冰条件下导线的起晕电压,建立了混合凇有限元模型,并进行了电场分析。结果表明:混合凇覆冰后,光滑导线的起晕电压会出现跌落;随着覆冰更加严重,光滑导线的起晕电压会不断下降,但下降速度逐渐减慢并趋于饱和;当施加的覆冰水电导率不同时,光滑导线的起晕电压及其覆冰形态都无明显变化。所得结论可为混合凇频发地区的输电线路设计提供理论依据。

光圆与非光圆绞突覆冰输电导线气动力特性分析

现有针对覆冰输电导线风致振动的模拟研究大多是将导线简化为理想光圆截面考虑其气动力特性的,对于实际导线绞突的截面特点考虑不足。采用Fluent软件研究覆冰光圆与非光圆绞突截面导线的气动力特性,分析二者气动力系数在不同风速、覆冰厚度、覆冰形状和导线直径时的特点和差异。结果表明:两种截面覆冰导线气动力系数差异较大,其中,阻力系数和扭转系数最大相对偏差可达100%,升力系数最大相对偏差可达-175%。采用非光圆绞突截面导线会增加周期内涡脱落的数量,使其波动更加剧烈。覆冰为新月形时,采用光圆截面导线会低估导线顺风向位移,高估横风向位移;覆冰为D形时,采用光圆截面导线比非光圆绞突截面导线下波动较为平缓且更有规律,会高估顺风向位移,低估横风向位移。鉴于两种截面覆冰导线在气动力、涡脱图和位移响应均存在较大差异,覆冰输电线系统精细化抗风设计时应考虑导线截面绞突特性对其气动力的影响。

雾凇覆冰对铝管起晕电压的影响

雾凇属于干增长覆冰,会在导线表面产生凹凸不平的冰树枝,因此会畸变导线表面的电场分布。为探求雾凇覆冰导线起晕电压值变化规律,利用低温低气压人工气候实验室对雾凇覆冰的光滑铝管进行了交流电晕的试验。试验中,利用紫外成像仪对覆冰导线的放电光子数进行测量,并基于光子数变化获得起晕电压值。同时,利用有限元法仿真计算覆冰导线的最大场强以验证试验的正确性。结果表明:雾凇对导线起晕电压的影响主要是由于冰树枝尖端对电场的畸变作用,从而降低导线的起晕电压值;覆冰后的导线起晕电压值会随着雾凇覆冰厚度的增加而上升,但上升会变慢;冰水电导率不同对雾凇形貌和覆冰导线的起晕电压值没有影响;根据起晕电压修正公式,可快速计算出雾凇覆冰后的导线起晕电压值。所获结论可供覆冰导线起晕电压的进一步研究参考。

单根和双分裂导线风噪声的数值模拟研究

针对单根和双分裂导线风噪声采用混合计算方法进行数值模拟。基于导线的绞线结构进行建模,获得单导线风场和声场的分布特征,并与同直径的光滑圆柱结果进行对比,并针对水平和垂直布置双分裂导线风场和声场进行研究。研究表明:导线的阻力系数和总声压级均小于光滑圆柱,而斯特劳哈尔数大于光滑圆柱;在卓越频率段导线和光滑圆柱的风噪声呈现了明显的8字形指向性,而在远离卓越频率段呈现圆形指向,说明导线和圆柱风噪声是一种偶极子声源;导线和光滑圆柱风噪声的总声压级总体呈圆形、略呈8字形分布;垂直布置双分裂圆柱因相互之间无干扰,总声压级为两根单导线风噪声声压级之和;垂直布置的双分裂导线风噪声略小于水平布置双分裂导线风噪声。

关于孤立导体表面电荷分布的讨论

目前教学中对带电孤立导体上电荷分布的讨论是定性的和特殊情况下的结论,对一般情况下的导体不能给出解释.本文从场的分布出发,经探讨得出了一个普遍规律,那就是决定孤立带电导体电荷分布的一般标准不是曲率大小,而是取决于导体表面对电场的屏蔽程度和它到几何中心的距离.

湿度对负极性直流导线起晕电压和离子流场的影响

为了研究湿度对负极性直流导线起晕电压和离子流场的影响,在温湿度可控的人工气候室内,使用直径1 mm、3 mm和5 mm的光滑不锈钢导线,搭建了同轴圆柱电晕放电实验平台。实验同时测量了电晕笼壁处的电场强度和离子流密度。实验结果表明:随着相对湿度增加,直径1 mm导线起晕电压整体呈先上升后下降趋势;直径3 mm和5 mm导线起晕电压整体呈上升趋势。离子流密度随相对湿度的增加而降低;电场强度随相对湿度的增加呈先减小后增大的趋势。