电晕笼单根导线电晕损失等效修正系数试验研究

为研究电晕笼与输电线路导线电晕损失的等效性问题,对不同布置结构的导线电晕损失进行试验研究。通过电晕笼与试验线段两种试验结构布置,分别对不锈钢管模拟的光滑导线,直径22.28mm,以及LGJ-300/50导线,直径24.26mm,进行电晕损失测量试验。采用考虑电容因素的修正公式计算等效系数,对试验结果进行等效验证。获得了光滑导线、单根钢芯铝绞线的场强一致方法等效与修正系数方法等效的对比结果。在场强一致条件下,导线电容越大,产生的电晕损失也随之增大。考虑导线电容的影响可以减小等效误差。分析认为,等效修正方法可以较好地应用于电晕笼结构和线段结构之间的导线电晕损失等效。今后可对空间电荷对于电容的影响开展进一步研究,从而可以获得更为准确的电晕损失等效修正系数。本文研究成果对于线路电晕损失估算具有一定的实际应用价值。

特高压交流同塔双回试验线段雨天电晕损失研究

为了获得特高压交流同塔双回输电线路雨天电晕损失评估的关键数据,采用特高压交流同塔双回试验线段、特高压电晕笼两种试验手段,应用光纤数字化测量方法监测雨天气象条件下特高压交流同塔双回试验线段电晕损失,测量特高压电晕笼人工淋雨降雨率为12、16、20 mm/h条件下8×LGJ-630分裂导线电晕损失。并采用有效电晕损失等效计算方法,对电晕笼与试验线段试验结果进行等效计算分析。电晕笼与试验线段电晕损失基本等效,其误差在±6.5%范围内。研究结果验证了电晕笼分裂导线电晕损失试验结果与特高压交流同塔双回试验线段雨天监测结果的一致性,同时证明了有效电晕损失等效计算方法可以较为准确地将淋雨条件下电晕笼分裂导线电晕损失等效换算成特高压交流线路,研究成果可为特高压交流同塔双回输电线路电晕损失评估提供参考。

同塔四回750 kV六层横担输电线路电晕损失研究

开展同塔四回750 kV 6层横担输电线路电晕损失的研究有利于同塔四回线路的电晕损失评估以及工程应用。为此,利用有限元分析软件计算了750kV同塔四回6层横担输电线路各相导线的最大表面有效场强,得到导线表面最大有效场强在14.33～15.70 kV/cm之间。根据不同海拔点淋雨及风沙天气下6×JL1/G1A–500/45/s400导线的电晕笼电晕损失数据,通过指数与线性联合修正形式将其修正到线路的计算海拔上。由电晕损失等效方法计算得到了电晕笼到实际线路的修正系数。对实际输电线路晴天、雨、雪、雾、风沙天气条件下的电晕损失功率进行分析,利用全年各种天气年小时数来对全线进行电晕损失估算分析,计算得到750 kV同塔四回6层横担线路的平均电晕损失功率为79.97 kW/km,最大电晕损失功率为400.96 kW/km,全年电晕损失能量为14.01×10~6 kW·h。

特高压电晕笼的多分裂导线电晕损失测量系统

为准确、连续地测量特高压分裂导线电晕损失,对传统的电桥法进行改进并根据特高压电晕笼机械与电气特性,结合光纤传输技术,采用混合型光供电电子式电流互感器测量特高压电晕笼中分裂导线电流;采用电容分压器测量特高压电晕笼导线试验电压。基于虚拟仪器技术,采用瞬时功率法研制了一套光纤数字化特高压电晕笼电晕损失测量系统,经校验该系统满足0.2级准确度要求,能够较为准确测量电晕笼导线电晕损失。对晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程用8×LGJ-500/35导线开展起始电晕特性和电晕损失特性试验研究结果表明,在干燥条件下分裂导线起晕场强为27.64 kV/cm(峰值),正常运行电压下不会出现全线起晕的情况;20 mm/h大雨条件下分别对应特高压交流单回试验线段边相和中相导线表面场强,电晕笼导线电晕损失为50.83 W/m和59.73 W/m;可以应用该系统进一步研究我国特高压交流输电线路电晕损失规律。

特高压交流单回试验线段雨天电晕损失研究

输电线路电晕损失研究是中国1000kV特高压输变电工程的主要研究内容之一,输电线路电晕损失和诸多气象因素有关,其中降雨率对电晕损失影响非常明显。对特高压交流单回试验线段电晕损失进行监测,并在人工淋雨条件下测量特高压电晕笼导线电晕损失,对2种试验方法测得结果进行等效对比分析,验证了其等效性和试验线段电晕损失监测结果的正确性。当降雨率增大到一定程度后(大雨条件下),电晕损失值增加逐渐趋于饱和。获得了小雨、中雨、大雨条件下中国特高压交流单回输电线路用8×LGJ–500/35分裂导线电晕损失的实测结果,为衡量特高压交流单回输电线路的运行经济性提供了参考依据。

邻近交流线路时直流输电线路电晕损失的计算与分析

为了对与交流线路邻近的直流输电线路的电晕损失进行预测,提出了一种计算交直流混合输电线路走廊中直流输电线路电晕损失的数值计算方法。该方法采用有限元和有限体积法计算交直流输电线路产生的混合离子流场,通过在每一时间步上进行迭代求解导线表面的电荷密度,使其满足Kaptzov条件,进而获得导线电晕电流,实现电晕损失的计算。该方法采用隐式时间差分,可采用较大的时间步长,提高了计算速度。通过与多种结构交直流邻近线路模型的测量结果的对比,验证了算法的有效性。利用实验和仿真分析,获得了电晕损失随邻近距离、交流电压值的变化规律。最后,基于所提出的方法对与1 000 kV交流线路邻近的±800 kV直流线路的电晕损失进行了分析计算,得到了不同接近距离时的直流电晕损失值。

雨雪天气下特高压交流单回试验线段电晕损失实测分析

为了研究特高压交流输电线路在雨天、雪天气象条件下的电晕损失特性,基于我国特高压交流试验基地单回试验线段展开实测研究,采用研制的光电数字化输电线路电晕损失监测系统,实现了试验线段电晕损失全天候条件下实时在线测量,根据监测结果分析不同降雨率及大雪气象条件下电晕损失。研究结果表明,正常运行电压下,特高压交流单回试验线段雨天单相单位长度电晕损失约为20～60 W/m,在大雪气象条件下,根据监测结果,特高压交流单回试验线段单位长度电晕损失最大值为:边相达到53.54 W/m,中相达到62.95 W/m,与等值降雨率推算结果较为符合。电晕损失随降雨率增大呈非线性增长,在大雨条件下逐渐趋于饱和,并初步获得8×LGJ-500/35分裂导线降雨率与电晕损失拟合模型。该试验获得的特高压交流单回试验线段电晕损失实测结果,为特高压交流输电线路导线选型设计及运行经济性衡量提供了参考。

特高压试验线段电晕损失监测系统设计与实现

为了实现我国特高压交流试验基地单回试验线段电晕损失的长期准确测量及电晕损失规律,设计研制了一套电晕损失监测系统。该系统采用混合型光供电电子式电流互感器采集电晕电流信号以实现试验线段电流的地面安全可靠测量;采用特高压电容式电压互感器(CVT)测量电压,并采用高精度小型电压互感器二次分压,实现线路电压的准确可靠测量;电流和电压信号均采用光纤传输;基于虚拟仪器技术,采用高精度多通道高速同步数据采集卡,同步采集特高压线段电晕电流、电压信号,采用正弦波参数法,计算得出电压和电流的功率因数角,进而算出电晕损失值。测试光电模块OPDL-16(Optical Data Link-16)和1000kV CVT的误差。一段时间的实际运行表明,该系统满足测量精度要求,可在不同天气条件下对特高压试验线段的电晕损失进行长期实时准确监测,满足特高压电晕损失的研究需要。

超/特高压交流输电线路电晕损失的数值仿真研究

电晕决定输电线路的电磁环境特性。采用模拟电荷法计算交流输电线路的电晕损失,交流导线用多根线电荷表示,导线表面场强超过起晕场强时令一定量电荷由导线表面发射到空间中。将交流周期分为若干时段,在每一时刻都考虑了导线表面电荷发射、空间电荷运动、空间电荷复合等效应,重复计算若干周期直至离子流场稳定。在已有方法的基础上改进了起晕条件和电荷发射的计算方法,考虑了导线表面电场不均匀性对电晕放电的影响,从而可以对多相多分裂导线离子流场进行仿真计算,进而计算得到线路电晕损失。对三相8分裂特高压交流线路电晕损失计算结果与试验结果有较好的一致性。

电晕笼中分裂导线交流电晕损失计算分析

电晕损失是导线电晕特性研究的重要内容之一,但针对交流导线电晕损失的计算模型的研究较少,为此在建立电晕笼内导线电晕损失计算模型中应用了模拟电荷法,采用线电荷模拟交流导线,对正方型截面笼壁分别作镜像处理;计算导线表面电场强度不均匀性对电晕放电的影响时考虑了空间电荷的因素;导线模拟电荷量超过起晕电荷量条件下分别计算导线上每个模拟电荷点向空间发射的电荷量。仿真模拟了电荷发射、迁移、复合过程并计算了迁移过程中电荷运动产生的能量损失。同时开展8m×8m方型截面特高压电晕笼8分裂导线电晕损失测量试验,在200～600kV试验电压范围内,特高压电晕笼分裂导线8×LGJ-500/35电晕损失为0～680W/m。仿真计算与试验数据对比,两者结果基本一致。研究结果表明:采用模拟电荷法建立的电晕笼内分裂导线电晕损失计算模型,可以计算得出电晕笼内考虑空间电荷的交流合成电场,能够反映导线电晕损失的基本物理过程,可以较好的仿真计算电晕笼分裂导线电晕损失。

电晕笼交流单根导线电晕损失的计算分析

电晕损失是导线电晕特性研究的重要内容之一。为了建立电晕笼内导线电晕损失的计算模型,将模拟电荷法应用于电晕笼内导线电晕损失计算。采用线电荷模拟交流导线,对正方型截面笼壁分别作镜像处理。当导线模拟电荷量超过起晕电荷量时,分别计算导线上每个模拟电荷点向空间发射的电荷量。考虑空间电荷的影响,计算电晕笼空间的合成电场。仿真模拟电荷发射、迁移、复合过程,计算电晕笼中空间电荷运动,计算迁移过程中电荷运动产生的能量损失。进行电晕笼单根光滑导线、单根钢芯铝绞线LGJ—300/40、单根钢芯铝绞线LGJ—400/35电晕损失测量试验。仿真结果与试验结果对比,结果基本一致。因此采用模拟电荷法能够较好地建立电晕笼内单根导线电晕损失的计算模型。

特高压输电线路宽频带电晕损失测量系统

为研究特高压(UHV)分裂导线宽频带的电晕电流特性,进而计算导线的电晕损失,设计研制了1套基于全球定位系统(GPS)同步时钟的宽频带电晕损失测量系统。该系统通过全球定位系统(GPS)同步授时实现电压和电流信号的同步采集。通过无线网络传输模块,将上位机采集到的电流信号传输到下位机,这种方式可以实现电晕电流的安全可靠测量。误差分析表明:测量幅值误差<0.1%,相位误差<2°。已应用该系统对特高压交流试验基地分裂导线电晕电流和电晕损失进行测量,获得了6分裂、8分裂LGJ630-45型导线宽频带的电晕电流以及在干燥和淋雨(降雨强度20mm/h)条件下的电晕损失,表明该系统可以应用于宽频带电晕电流和电晕损失的测量。

高海拔沙尘条件下750kV输电线路导线电晕损失特性（英文）

研究高海拔沙尘条件下750 kV输电线路电晕损失特性。西北地区沙尘天气频发,沙尘颗粒存在可能会影响750 kV输电线路导线电晕损失特性。基于可移动电晕笼,针对750 kV输电线路实际使用的6分裂LGJ400-50导线展开模拟沙尘条件下导线电晕损失特性试验研究,采用光纤数字化电晕损失测量系统测量导线的电晕损失,采用紫外成像仪观察放电强度。从风速,沙尘浓度,沙尘颗粒度方面分析沙尘条件对电晕损失的影响。结果表明:沙尘条件下电晕放电增强;在文中的风速范围内,风速对导线交流电晕损失影响较小;在文中的沙尘浓度和颗粒度范围内,750 kV输电线路导线电晕损失随着沙尘浓度及沙粒颗粒度的增加而增大。

表面污秽对交流导线电晕损失特性的影响规律

为研究长期运行交流输电导线表面附着的污秽物对导线电晕特性的影响,采用尺寸为1.8m×1.8m×4m的电晕笼,对钢管表面分别涂有不同质量颗粒度的高岭土、碳颗粒、沙颗粒的电晕损失进行了测量。试验结果表明:污秽物的相对介电常数、颗粒度、沉积量是影响交流导线电晕损失的重要影响因素;污秽导线的电晕损失随着相对介电常数的增加而显著增加,随着同种污秽颗粒的颗粒度变大而随之增大,但增大趋势没有相对介电常数的影响明显;随着污秽物沉积量的增加而增加。采用Ansys软件对模拟导线表面电场进行了仿真,结果表明:污秽颗粒顶部最大电场强度随相对介电常数的增加而增加,随球形污秽颗粒度的增加而减小,随着锥形污秽颗粒度的增加而增加。

基于小电晕笼的高海拔电晕损失测量系统的研究

为了研究不同海拔高度下导线起晕电压特性,应用小电晕笼,结合光纤传输技术,基于虚拟仪器技术,研制出一套光纤数字化高海拔电晕损失测量系统。在试验过程中,通过逐渐升高电压使试验导线起晕,应用该系统对其电晕损失进行测量。可以通过在不同的海拔点测量几种导线的电晕损失,作为不同海拔高度导线起晕电压的判断依据,进行导线起晕电压海拔修正方面的研究。试验结果表明,研制的小电晕笼电晕损失测量系统是准确可行的,同时由于中国交流特高压建设途经高海拔地区的特点,也可以考虑应用该系统进一步研究不同气压、温度、湿度等因素对导线电晕损失值的影响,为中国交流特高压输电线路电晕损失规律的进一步研究打下基础。

直流输电线路电晕损失数值计算方法

高压直流输电线路电晕损失的计算由于线路周围空间电荷的存在而较为复杂。在直流输电线路设计中,只能依赖各种经验公式对线路电晕损失进行估计,方法的普适性较差。为此,以直流输电线路离子流场数值计算为基础,分析了采用Shockley-Ramo法则、沿导线闭合曲线积分以及沿计算边界积分等3种方式计算导线电晕电流的合理性。结果显示,从计算结果与测量结果的一致性看,Shockley-Ramo法和沿导线闭合曲线积分法与沿计算边界积分法相比均较好,但考虑Shockley-Ramo法则利用所有的空间电荷来计算电晕电流,而沿导线闭合曲线积分方法仅利用导线附近的电荷,因此Shockley-Ramo法则具有更好的通用性。该方法能够快速、稳定、准确地计算高压直流输电线路的电晕损失,为直流输电线路设计提供参考。

交流电晕笼电晕特性数值计算分析(Ⅱ)—电晕电流与电晕损失

电晕损失是采用特高压电晕笼研究导线电晕特性的重要内容。搭建了考虑均压环的电晕笼导线交流离子流场3维计算模型,模型在笼体两侧加入均压环电荷以抑制端部效应,采用基于Shockley-Ramo法则的电晕电流计算方法,以及基于电晕电流工频分量的电晕损失计算方法。采用此模型计算了特高压电晕笼8×LGJ 630导线的交流离子流场,对比分析了均压环对导线表面最大场强沿线分布的影响,证明了均压环能改善端部效应引起的场强过大。而后计算得到大雨条件下8×LGJ 630导线上施加500 kV电压时的电晕电流时域波形,与理论波形规律一致。最后,对电晕电流进行频谱分析,得到了电晕电流工频分量的幅值和相位,并采用功率因素法计算了干燥和大雨条件下、不同交流电压时笼内单位长度导线上的电晕损失,与文献中的试验结果相差≤25W/m,且比2维算法结果有更高的精确度,证明了该方法的适用性。研究结果表明,所建离子流场模型符合物理实际,对电晕笼导线电晕损失的研究具有一定的参考意义。

用于特高压电晕笼分裂导线的集成化光电式电晕损失测量系统设计

为了研究高海拔地区特高压分裂导线的起晕特性和电晕损失特性,研制了一套集成化光电式电晕损失测量系统。测量系统由远端光通信采集模块,本地合并单元和上位机软件组成。远端光通信采集模块与本地合并单元之间采用光纤传输,通过光脉冲触发保证导线电晕电流和电压的精确同步采集。采用Labview开发了上位机软件,本地合并单元与上位机之间以UDP通信协议通讯。在实验室用信号发生器对测量系统进行角差、比差测定,测量结果表明:该套系统角差<0.009′,比差<0.03%,同步性和测量精度均优于现有的光纤数字化测量系统。应用该系统在西宁市平安县对特高压电晕笼分裂导线电晕损失进行测量,获得了八分裂LGJ630导线在干燥、中雨和大雨条件下的电晕损失,表明该系统可用于研究高海拔不同条件下特高压交流分裂导线电晕损失规律。

电晕损失产生机理分析研究

超高压输电线路电晕损失造成的电能总损失可能成为主要的控制因素。输电线的电晕损失数值受到许多因素的影响，本文通过对超高压输电线路电晕损失产生机理进行分析研究，为今后开展输电线路电晕损失研究奠定基础。

高海拔下特高压交流同塔双回输电线路导线电晕损失研究

针对目前我国特高压交流同塔双回输电常用的8×LGJ-630/45导线,基于在西宁市平安县(2 200 m)搭建的特高压电晕笼,系统的研究了8×LGJ-630/45导线在干燥、中雨(6 mm/h)、大雨(12 mm/h)及湿导线的条件下的电晕损失,首次获得了实际高海拔点8×LGJ-630/45导线的电晕笼电晕数据。并以1 000 kV特高压交流同塔双回输电工程典型塔型为例,通过有限元计算软件仿真计算电晕笼内导线和实际线路导线表面电场强度,采用电晕损失等效法,计算了在高海拔地区导线的电晕损失,获得了同塔双回输电线路的电晕损失数据。为我国将来在高海拔地区建设特高压交流输电线路导线选型提供了参考依据。