计算混合体在均匀场中最大场强的近似公式

针对混合体在均匀场中的起晕电场问题,提出了近似计算最大畸变场强的公式,它随颗粒占空比、介电常数变化。和点偶极子模型和有限元法的计算结果比较表明该公式计算精度较好。

导线表面最大场强对直流输电线路电磁环境的影响分析

介绍了高压直流输电线路导线表面最大场强和线路电磁环境参数的计算方法。针对±660kV直流输电线路，分析了导线表面最大场强对地面合成电场、地面离子流密度、无线电干扰和可听噪声的影响。得出正极导线电压在620～680kV之间变化时．随着导线表面最大场强的增大．地面合成电场和地面离子流密度分别增加1．2倍和2．8倍；导线表面最大场强对无线电干扰和可听噪声的影响相对较小．分别增加17％和0．3％。±660kV直流输电线路在额定电压范围内运行时．电磁环境指标不会超出《高压直流架空送电线路技术导则》的规定。

直流XLPE电缆用预制接头最大场强解析算法

由于电缆接头结构复杂并含有多个复合界面,对其进行直流电场分析通常需要借助数值仿真软件、采用电-热耦合方法进行迭代计算,耗时费力。为了满足工程中仅对中低压直流XLPE电缆用中间接头最大场强进行校核的需求,利用传热学与电磁学相关理论,建立接头热场分布的简化分析模型,推导出计算应力锥根部场强的解析式,仅需输入少量必要参数,即可确定接头中的最大场强。通过以10 kV和35 kV XLPE电缆用硅橡胶和乙丙橡胶接头为例,分别在不同直流电压及接头内外温差下进行解析计算,并与相应的有限元仿真结果对比,验证所提方法的计算精度及适用性,为工程人员进行中低压直流预制接头的设计及校核提供强有力工具。

±660kV直流换流站阀厅内金具表面电场数值求解

针对我国特有的±660kV的电压等级下的阀厅全模型的金具电场计算,采用静电场瞬时加载法,首先根据±660kV换流站阀厅换流变压器设备参数,通过MATLAB仿真得到阀厅内部主要设备在额定功率以及轻载功率下的电位波形,选取比较典型的16组数据进行数值求解,从而得到相应情况下阀厅内部场强最大值以及场强变化曲线。计算结果表明,在当前设计方案及电位加载方式下,阀厅内部金具表面最大场强符合直流阀厅内部电场控制要求。该数据为阀厅的设计规划提供了可靠支撑,具有重要指导意义。

±500kV直流输电系统换流站阀厅内金具表面电场数值求解

对于阀厅全模型数值模拟,电位加载方式不同时,阀厅内部金具上的电场分布是不同的,因此有必要对典型相序时的电位、电场分布进行仿真分析;而目前,国内关于阀厅全场域数值求解的参考文献较少。为此,讨论了交流、直流加载方式下的区别以及静电场瞬时加载法在阀厅数值模拟中的应用。根据辽宁某±500 kV换流站阀厅换流变压器设备参数,通过MATLAB仿真得到阀厅内部主要设备在额定功率以及轻载0.1倍额定功率下的电位波形,选取其中比较典型的8组数据进行加载求解,并得到了相应时序下阀厅内部金具表面电场强度的最大值。计算结果表明,在当前设计方案及电位加载方式下,阀厅内部金具表面最大场强符合直流阀厅内部电场控制要求。该数据为阀厅的设计规划提供了可靠支撑,具有重要指导意义。

基于三维自适应有限元的阀厅全模型电场分布并行计算

大规模复杂模型电磁场数值仿真问题一直是计算电磁学中比较难处理的问题。本文采用三维自适应有限元并行求解算法处理此类问题,以某±660kV换流站阀厅全模型电场模拟为例,对阀厅内部关注区域金具表面电场进行仿真计算。并行计算结果与串行计算结果相吻合,验证了本文提出的并行求解算法的正确性和可行性。该并行求解算法,可以显著提高求解速度,实现对于大规模复杂电磁问题的高效数值模拟。

用于环保型C-GIS的氮气及干燥空气正极性雷电冲击特性研究

采用氮气或干燥空气替代SF6作为绝缘介质是目前环保型柜式气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)的研究热点。要保证气箱内部结构紧凑、小型化的特征,需要充分掌握气体介质的绝缘特性,寻找电场均匀度对气体高压击穿特性的影响规律。文中研究了在0.10、0.15 MPa压力下,不同电极形式、电极间隙下的两种绝缘气体的正极性雷电冲击耐压特性。数据对比表明:干燥空气相比氮气具有更高的正极性雷电冲击电压击穿特性。同时总结了最大击穿场强E_(max)与电场均匀度刀之间的关系,得到C-GIS绝缘结构设计方面的关键判据。

换流阀的通断对阀塔避雷器均压环表面电场的影响

为分析换流阀的通断对阀塔避雷器均压环的影响,采用静电场有限元数值方法,在阀厅整体模型中,对阀塔避雷器均压环表面的电场分布情况进行分析。首先基于12脉动整流电路的原理,分析了换流阀各阀组件在计算时的加载方式,然后结合仿真得到阀厅设备在额定功率和轻载运行时的电位波形。采用静电场瞬时加载法求解,得到各种运行工况下阀塔避雷器均压环场强分布云图和最大值分布规律。通过分析阀塔避雷器均压表面的最大场强与换流阀的导通截止状态发现,在当前设计方案及配置条件下,截止状态下的阀塔避雷器均压环最大场强较导通状态下偏高。这表明换流阀在截止时对周围均压环电场产生的影响较开通时影响更大,这为后续阀厅金具设计优化提供更切合实际、更为准确的计算思路,具有重要的指导意义。

电力变压器主绝缘结构对电场分布的影响

为了分析电力变压器最大场强值与不同影响因素之间的变化规律,降低电力变压器的最大场强值和制造成本,增加变压器的运行可靠性,采用有限元分析软件对110 kV级电力变压器的电场分布进行计算.分析了影响电力变压器最大场强值的主要因素,得出了不同因素变化时最大场强值变化量的曲线图,并对结果进行了讨论分析.提出了降低最大电场强度和生产成本的方法,为降低电力变压器最大场强值以及降低制造成本提供了依据.

紧凑型静电加速管的原理设计

提出了利用紧凑型静电加速管对强流相对论电子束进行加速的概念。通过理论分析及粒子模拟,对1kA、500kV的初始入射电子束,在约0.8m的加速段加速使其达到10MeV,在没有聚束磁场的前提下电子束可以得到传输和加速。通过优化设计可使加速腔的最大场强降为20MV?m?1。

硅橡胶表面水珠的击穿电压与电场关系研究

复合绝缘子表面分离水珠会使电场畸变,导致击穿电压降低.本文基于ANSYS有限元软件建立硅橡胶表面分离水珠模型,用准静态谐分析法计算了直流电压作用下硅橡胶表面分离不同数量、半径和电导率水珠时的电场分布和击穿电压,并在人工环境里进行硅橡胶表面水珠放电试验.结果表明:水珠两端、空气和硅橡胶交界处电场畸变最为严重;水珠数量、半径和电导率越大时,硅橡胶表面电场分布越不均匀,最大场强越大;击穿电压随着水珠数量、半径和电导率的增大有不同程度的下降,下降率分别在6%~52%、3%~18%和24%~52%之间,其中水珠数量和电导率对击穿电压影响较大;硅橡胶表面击穿电压与最大场强呈负相关性.此研究成果可为进一步研究放电的产生和发展提供支持.

220～500kV输电线塔上电场分布人体感应电流测量及防护的研究

２２０～５００ｋＶ输电线塔上电场分布人体感应电流测量及防护的研究长沙电业局柏克寒，倪建华，田应超，郑克全１概述随着５００ｋＶ超高压电力系统在我国的出现，塔上作业时静电感应问题引起人们日益广泛的关注。１９８４年，在修订《电业安全工作规程》（带电作业部分...

直流输电线路无线电干扰与可听噪声的计算

基于国际无线电干扰特别委员会和美国电力科学研究院的推荐公式，分别对直流线路无线电干扰和可听噪声进行分析，通过计算公式可以得到导线表面最大场强对无线电干扰和可听噪声计算值影响很大，因此能否准确地计算出导线表面最大场强值关系到最后计算结果的正确与否。采用Markt-Megele法与模拟电荷法分别对导线表面最大场强进行了计算，然后代入推荐公式中得到无线电干扰和可听噪声的值，结果表明，采用模拟电荷法得到的值大于Markt-Megele法得到的值。

±500kV换流站直流场金具表面电场数值计算

直流换流站高压设备金具表面电场的准确计算有助于电晕控制以及防电晕设计。针对换流站直流场设备复杂、计算区域大、对特殊金具局部表面电场计算精度要求高的特点,以某±500 kV换流站直流场为研究对象,基于电场数值计算方法,建立3D有限元仿真模型,对整个直流场设备进行电场计算,获得了各部位的电位和电场分布计算结果。通过对全模型计算结果进行分析,对其中需要重点关注的部位采用了子模型进行了更精确的求解,获得了更加准确的电场强度数值。最后基于Peek公式对直流场各金具进行了电晕控制安全裕度的评估,结果表明直流场各金具表面最大场强符合电场控制要求,研究结果可为超、特高压换流站直流场的设计、规划提供参考。

干燥空气绝缘环网柜中的复合绝缘工频特性研究

采用干燥空气替代SF_6作为环网柜的绝缘介质满足了目前开关设备的环保型发展需求,但由于干燥空气绝缘强度远低于SF_6,需要对产品的固体—气体复合绝缘的配合进行深入研究,目前这方面的系统性研究较少。文中首先采用不同形式的基础电极,研究了电场均匀度、气压和间隙对干燥空气间隙工频特性的影响,得到了不同均匀度条件下的最大击穿电场强度数据。针对实际产品的套管位置开展了仿真和试验研究,系统性分析了复合绝缘结构对最大电场强度位置和数值的影响。结果表明,间隙下的电场均匀度与最大场强关系可作为复合绝缘耐压特性的判据,采用固体绝缘材料包覆、增大间隙以及优化电场均匀度等方法可有效提高复合绝缘的耐压特性。

±500kV换流站四重阀阀厅金具电场计算与分析

对于阀厅全模型电场强度数值模拟,电位加载方式不同时,阀厅内部金具上的电场分布是不同的,因此有必要对典型相序时的电位、电场分布进行仿真分析。笔者根据阀厅设备电位波形特点,提出瞬时电位加载法进行电场计算,能够真实模拟阀厅内部电位各种频率分量的作用。相对于两重阀而言,四重阀阀塔周围金具连接结构复杂,电场计算难度较大。基于文中提出的方法,依据昭通±500 kV换流站阀厅四重阀真实模型,建立有限元仿真模型,通过计算得到了阀厅内部金具表面电场强度的最大值,为阀厅内部金具的电晕控制提供了依据。

角型隔离开关触头接触程度对其导通特性的影响

为了研究角型隔离开关触头在不同插接情况下的导通特性,对操动机构的调整标准进行指导,文中利用线性回归、汤逊理论等建立了隔离断口电场击穿模型,并结合Ansys有限元方法计算了隔离断口在不同插入深度下的电场强度,分析了隔离开关在此情况下的导通特性。最后,根据隔离开关操动机构原理,提出了机构的调整建议。研究结果表明:在设计插入深度为32 mm的情况下,动触头插入深度b0≥23 mm时,触头可正常导通;当8 mm≤b0≤22 mm时为电弧导通,对触头电寿命危害极大;当b0<8 mm时为断路状态。因此,合闸时机构的调整误差应欠位在4.5 mm以内。

覆冰状态下防雷绝缘子电位分布与提高电场均匀性措施

具有防雷功能的500kV绝缘子能有效地应对输电线路雷击和覆冰等自然灾害。在覆冰条件下,基于间隙击穿法研究了500kV绝缘子防雷段的电位分布,并利用有限元软件对其进行仿真建模,试验结果与仿真结果一致。为进一步均匀500kV复合绝缘子的电场分布,提出在绝缘段增加环形电阻的新型500kV防冰防雷复合绝缘子结构,提高了防雷段电压比例,整体电场分布更均匀,降低了局部最大场强,在工频闪络电压不变的前提下可实现整体结构进一步缩短,以适应不同窗口尺寸。以最大场强和防雷段电压比例作为结构优化判据,研究结果表明:当绝缘段环形电阻直径为60 mm时,500kV防雷绝缘子的整体电场分布能极大改善,在覆冰情况下最大场强降低了39.2%,大幅降低了在覆冰等极端自然条件下发生闪络的风险。

特高压线路引流板发热处置方法分析

带电作业是特高压输电线路最直接、最有效的检修手段,对保障特高压电网的安全稳定运行和国家能源安全具有意义。文中以带电处理特高压线路引流板温升异常为例,分别分析了"从横担上乘坐吊篮到达作业点"、"采用吊篮法从塔身进入跳线"和"采用软梯法到达作业点"的可行性,最终确定作业方式为:从横担上登上软梯,沿地线滑出后,再沿软梯进入等电位。针对此种作业方式,利用有限元仿真软件分析了"人在杆塔上","软梯滑行到绝缘子串中间位置"以及"人位于导线上"时的作业人员体表分布,计算结果表明:在整个进入等电位过程中,体表场强最大出现在处于导线上的作业人员头顶处,达到1 706 kV/m。当作业人员穿屏蔽效率为60 dB带电作业用屏蔽服,并配有屏蔽效率不小于20 dB的网状屏蔽面罩,即可保证作业人员的安全。在采取上述方法和措施后,作业人员顺利完成了此次带电处理特高压线路温升异常的任务。

±400kV高压直流电缆绝缘厚度设计与验证

本研究以±400 kV高压直流模型电缆为研究对象,开展了直流耐压试验和冲击耐压试验,获取模型电缆在最高运行温度下的直流击穿电压和冲击击穿电压,求解其在直流击穿电压和冲击击穿电压下的电场分布;基于平均场强法和最大场强法分别设计±400 kV高压直流电缆绝缘厚度,并计算了直流电压和冲击电压下绝缘层电场分布;通过对比±400 kV高压直流电缆和模型电缆的电场分布,最终得出了±400 kV直流电缆绝缘厚度。结果表明:采用平均场强法进行高压直流电缆绝缘厚度设计时,绝缘厚度取决于冲击电压;而采用最大场强法进行绝缘厚度设计时,绝缘厚度取决于直流电压。