Research on Total Electric Field for DC Lines Converted from Double-Circuit AC Lines

With rapid growth of power demand, transmission capacity is also in urgent need of upgrading. In some cases, converting existing AC transmission lines to DC lines can Improve the transmission capacity and reduce the construction investment. In this paper, the upstream finite element method was expanded to calculate the total electric field of same tower multi-circuit DC lines converted from double-circuit AC lines, and the validity of the algorithm was confirmed by experiments. Taking a DC line converted from a typical same tower 500 kV double-circuit AC transmission line as an example, the surface electric field and the ground total electric field in different pole conductor arrangement schemes were calculated and analyzed, and the critical height of pole conductors for DC lines in residential and non-residential area were determined. Then, the corridor width of DC and AC lines at critical height in residential and non-residential areas before and after AC-DC line transformation were compared. The results indicate that for DC lines converted from common 500 kV double-circuit AC lines, the ground total electric field can meet the requirements of corresponding standard with appropriate pole conductor arrangement schemes.

基于电场总场矢量有限元法的接地长导线源三维正演

电磁场数值模拟的背景场/异常场算法是三维正演的有效策略之一,优点为采用解析法计算电磁场背景场代替场源项、克服了场源奇异性,缺点为不适用于发射源布置于起伏地表或背景模型复杂的情形.总场算法是直接对电磁场总场开展数值模拟,其难点是有效加载场源、保证近区与过渡区数值解精度.本文以水平电偶源形式分段加载接地长导线源,并以电场总场Helmholtz方程为矢量有限元法控制方程,实现了基于非结构化四面体网格剖分的接地长导线源频率域电磁法三维正演.通过与均匀全空间中水平电偶源产生的电场解析解对比,验证了本文算法的正确性,并分析了四面体外接圆半径与其最短棱边的最大比值和四面体二面角最小值对数值解精度的影响规律.通过与块状高导体地电模型的积分方程法、有限体积法和基于磁矢量势Helmholtz方程的有限元法数值解对比,进一步验证了本文算法正确性,同时说明了非结构化四面体网格能够更加精细地剖分电性异常体,利于获得精确数值解.

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。

交流输电线电晕放电对地面工频电场影响的简便计算方法

为研究超、特高压交流输电线路电晕放电产生的电磁环境影响,从气体放电理论出发,推导出了正极性电晕现象产生的空间电荷的计算式,并提出了基于等效电荷法的交流线路下离子流场的计算方法。首先根据Shock-ley-Ramo定理推导的公式计算出空间电荷量,然后与导线电荷叠加,利用高斯定理求解输电线电晕放电情况下的地面工频电场场强。该方法所用的等效电荷数少,计算简便。对可查询文献所提供的算例进行了仿真计算并将二者的结果进行了比较,二者符合得很好。最后,对我国750 kV紧凑型特高压交流输电线上3种导线型号的电晕放电对地面工频电场强度的影响进行了仿真计算,并对结果进行了分析和讨论。

横向风对特高压交直流混合线路地面电场与离子流场分布特性的影响

在有风条件下,特高压直流与交流并行线路的空间离子流场除受直流电场与交流电场的共同影响以外,还会在横向风力作用下进行新的迁移运动,进而改变地面混合电场的分布特性。采用区域分解法求解横向风存在时的混合场问题,对方法的边界条件和计算流程均进行了改进。结果表明,处于直流线路下风区的直流电场分量横向衰减速率随着风速的增加明显变缓,而上风区的直流电场大幅减小。因此,风速对于混合电场分布的影响程度与交直流线路的相对位置有关。对于同走廊线路,当交流线路处于直流线路下风区时,横向风明显增强了交流线路附近区域内直流分量;而当交流线路处于上风区时,即使风速很小,交直流线路之间的走廊内直流分量也会基本衰减至标称电场。对于同塔线路,由于交直流电场各自的部分特点,横向风不会增强交直流分量的叠加效果。

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。

±500kV同塔双回直流输电线路对地距离研究

依据现行±500 kV直流技术导则中导线对地距离要求,计算分析了其合成场强的大小。通过计算±500 kV同塔双回直流的合成场强,在与±500 kV直流技术导则要求的电磁环境一致的前提下,给出了推荐极性布置及导线下对地距离的推荐值:居民区14.0 m,非居民区11.0 m。

外电场下BH分子(X^1∑^+)的电子结构研究

首先采用多种方法对BH分子基态进行几何优化,在此基础上选用B3LYP/6-311++g**方法得到不同外电场(-0.015～0.015a.u.)下BH分子基态的稳定电子结构,分别计算了外电场下BH分子基态键长、能量、电荷分布、频率、偶极矩及能级分布的规律,最后得出外电场对BH分子的电子结构影响成不对称性,从而为进一步研究BH分子的电子结构提供一些有价值的参考数据.

江苏直流线路合成场强现状监测及分析

对江苏境内直流输电线路下方及直流输电线路附近敏感点地面合成场强进行测量,直流输电线路下方地面合成场强水平在线路中心附近较低,边导线外地面合成场强随距边导线的距离增加先增大后减小的趋势,同时相同电压等级直流输电线路下方地面合成场强受线路净空高度影响较大;相同电压等级输电线路附近敏感点距离输电线路越远,地面合成场强水平越低。

特高压直流线路地面合成场强的计算

准东—华东±1 100 k V特高压直流线路为世界第一条±1 100 k V直流线路,确定合理的对地距离对线路具有重大意义。本文研究的"双极导线—大地"的计算模型边界条件简单、几何外形规则,借鉴数学物理方程求解思路,采用MATLAB编制有限差分法计算程序,分析了气候及海拔对地面合成场强影响,确定导线对地距离的决定因素,提出了不同地区的对地距离取值,为工程设计提供参考。

直流输电线路地面合成电场测量方法探讨

随着直流输电技术的快速发展,我国对于直流地面合成电场的监测需求也不断增加。根据我国相关测量标准规定,在进行直流输电线路地面合成电场测量时应在场磨式电场传感器上安装1m×1m的接地参考金属平板,但在现场测量中,受到现场实际情况的制约,安装接地参考金属平板存在诸多不便之处。该文针对常用的场磨式电场传感器,建立三维有限元计算模型,计算不同布置方式下的场磨式电场传感器感应片上的电场分布,探讨不同测量方法之间的差异,并给出了各种方法的适用条件。通过对比分析有、无接地参考金属平板两种情况下感应片上的电场强度及修正系数,发现在校准装置参数合理取值的前提下,可以取消接地参考金属平板。最后在直流模拟试验线段下,对有、无接地参考金属平板情况进行了地面合成电场的测量对比试验,测量结果验证了无接地参考金属平板方法的有效性。

两回±800kV特高压直流线路交叉跨越时的地面合成电场计算及设计应用

采用三维方法计算交叉跨越直流输电线路的地面合成电场,并将计算结果与架设4×95 mm2导线的交叉跨越直流试验线段的试验结果进行对比,验证计算方法的有效性。采用该方法分析实际两回交叉跨越±800 kV直流线路的导线表面电场、地面标称电场和地面合成电场分布情况。通过计算导线对地高度、垂直极间距对地面合成电场最大值的影响,给出满足电磁环境要求的导线最小对地高度和垂直极间距。研究结果和研究思路可为交叉跨越超/特高压直流线路的设计提供技术支撑。

基于优化模拟电荷法的直流输电线路电场特性计算

为了提高模拟电荷法计算电场的精度并降低其计算复杂度,采用黄金分割法对模拟电荷法进行优化,提出了一种精度高且易实现的模拟电荷设置方法.应用该模拟电荷法计算了直流输电线路导线表面电场,采用“化曲为直”法绘制了电场线轨迹.在此基础上,基于通量线法对比分析了分裂导线表面最大场强在不同取值方法下求解合成电场和离子流密度时带来的计算结果差异.结果表明:此优化模拟电荷法计算电场精度高,并能随导线参数的变化灵活调整模拟电荷的设置;“化曲为直”法绘制电场线轨迹,可避免地面电场水平分量为0时微分方程结果不收敛的问题;用分裂子导线表面最大场强的平均值与其中最大值所得合成电场和离子流密度的最大值分别相差10%和30%以上,前者所得结果与实测值更为吻合.研究结果可为输电线路的设计及运维提供理论参考.

±500kV同塔三回柔性直流输电线路的电磁环境

根据柔性直流电网多端友好接入和网络化的特点,以及走廊资源日趋紧张的现状,±500 kV同塔三回柔性直流线路需求日益迫切。在线路设计时,需要合理选择±500 kV同塔三回柔性直流输电线路的极导线排列方式和线路参数,以使线路的电磁环境满足环境保护要求。分别采用基于EPRI经验公式、CISPR经验公式以及叠加原理的可听噪声和无线电干扰计算方法,研究了同塔三回直流输电线路采用不同型号导线时的可听噪声和无线电干扰水平,确定了不同极导线排列方式下满足可听噪声和无线电干扰限值要求的最小导线。采用基于上流有限元法的合成电场数值算法计算分析了采用不同导线时同塔三回直流输电线路的地面合成电场,确定了不同极导线排列方式下满足地面合成电场限值要求的导线最小高度。针对在已有单回或双回直流线路上方增设双极直流线路使之变成同塔三回直流线路的工程需求,研究分析了增设前后直流线路电磁环境的变化规律,结果表明,选择合适的极导线排列方式,可使增设后形成的同塔三回直流线路的电磁环境满足限值要求。

电压变化对两回交叉跨越直流线路地面合成电场影响的试验研究

随着中国直流输电技术的发展,高压、特高压直流线路交叉跨越的情况已频繁出现,对电磁环境的预测和控制技术提出新的挑战。为获得两回交叉跨越直流线路地面合成电场的分布特性和影响因素,亟需开展交叉跨越直流线路地面合成电场的试验研究。该文搭建4分裂导线的户外交叉跨越直流试验线段,采用阵列式布置的地面合成电场测试方式,开展导线电压变化对地面合成电场影响的试验研究,获得交叉跨越区域地面合成电场的分布特性,并总结地面合成电场随导线交叉极性、电晕程度变化的规律。研究结果可为交叉跨越直流线路合成电场的预测研究提供基础数据,为交叉跨越直流线路的设计和环境评价提供技术依据。

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。

BP神经网络模型在电磁环境预测中的应用

利用所建立BP神经网络模型的预测功能,基于析因实验设计方法系统分析了所选取因素对电磁环境的影响程度,并结合中心复合实验设计方法,采用响应曲面图直观地呈现了电磁环境的空间分布情况。以实例监测数据为样本建立了BP神经网络模型,电磁环境的模拟系数分别为0.999、0.998和0.841,预测值与实际值的相对误差为0.89%~12.19%。析因实验设计结果表明,工程本身特性(包括工况负荷、垂直高度、水平距离)对电磁环境存在显著的影响,环境因素(温度、湿度、风速)对电磁环境影响不显著,对筛选的显著因素进行进一步的中心复合实验设计,利用响应曲面法直观反映了不同工况负荷条件下,电磁环境在不同垂直高度和不同水平距离的空间分布,可知直流线路对垂直距离小于30 m、水平距离小于10 m区域内的居民住宅影响最大,该研究为直流工程电磁环境污染控制提供理论支持,同时为建立换流站及交流输变电工程附近区域的电磁环境预测模型提供了新思路。

±160kV柔性直流输电线路电磁环境研究

为了改善±160k V柔性直流输电线路的电磁环境,阐述了地面电场及离子电流密度的计算方法,将直流输电线路简化为二维结构,在此基础上对1×JL/LB1A-300/40和1×JL/LB1A-630/45两种钢芯铝绞线的地面合成电场及离子电流密度进行了预估,从而计算出导线离地面的最小高度,为线路的拆迁范围提供了理论依据。研究结果表明,直流线路会使地面场强增加并出现离子电流现象,增加导线对地高度能够降低地面电场强度及离子电流密度,线路的拆迁范围不受电磁环境控制。