高压直流输电线路邻近复杂物体时的离子流场特性研究
发布时间：2020-04-16 03:59
【摘要】：合成电场与离子流是评价高压直流输电线路电磁环境的重要参考指标。由于输电走廊的限制,直流线路附近往往存在各种电气性能不同的物体,如民房、树木、人体、农用大棚等。这些物体的存在会使线路附近的离子流场发生畸变。为了改善输电线路的电磁环境,提高直流输电工程的建设水平,有必要深入研究直流线路邻近复杂物体时的离子流场计算方法与特性规律。本文对离子流场计算中常用的迎风有限元法进行了改进。基于广义互补变分原理计算场强,利用伽辽金加权余量法计算空间电荷,提高了三维的计算精度。提出了分裂导线与等效单根导线粗糙系数的转换关系,使等效导线能够反映出分裂导线的电晕放电程度,降低了直流线路三维建模计算的复杂度。在此基础上,研究了两回直流线路交叉跨越以及民房、树木邻近直流线路等典型三维离子流场问题。计算了±800kV线路跨越±500kV线路时地面与空间的离子流场分布特性。将民房作为接地导体进行建模,分析了尖顶民房附近的三维电场分布规律。比较了二维与三维计算方法的差别,总结出了民房二维与三维电场分布之间的关系。研究了离子流场问题中树木的计算模型,分析了树木形状、位置对合成电场的影响以及单棵、成排和成片树木附近的电场分布。研究了离子流场中经大电阻接地导体的充电电位计算和测量方法。在计算方面,针对接地电阻无穷大的情况,提出了以导体表面空间电荷密度为判据的充电电位计算方法;在测量方面,扩展了场磨的应用范围,利用非接触式方法测量充电电位,使测量结果更加准确。研究了金属回流线对±500kV线路正常运行、一极导线接地或电位悬浮等工况下地面电场的屏蔽作用。通过仿真计算和现场测量,研究了实际线路下方金属人体模型的充电电位与静电放电特性。提出了计及介质薄膜的离子流场计算方法。将介质薄膜对离子流的阻挡作用等效为运动到薄膜表面的空间电荷的积累和运动。在实验室中测量了薄膜下方的电场强度,验证了计算方法的有效性。利用地面场强测量值进行薄膜表面电荷反演计算,使得测量仪器不影响薄膜上的电荷积累,测量结果对计及介质薄膜的离子流场计算方法提供了进一步支撑。计算研究了实际线路下方农用大棚的介质薄膜对其附近电场的影响规律。本文的研究工作可以为高压直流输电线路的设计、建设和环境评估提供参考。
【图文】：
离子流场的计算流程如图２－１所示。其核心工作是迭代求解电位泊松方程，逡逑到空间电位和电场强度￡■；以及求解离子输运方程，得到空间电荷密度／？。逡逑于实际工程中出现的各种情况，计算时应解决如下几个方面的问题：逡逑（１）选取合理的计算区域。对于尺寸较大或形状精细复杂的计算模型，满足计算精度的情况下进行的化简。如果模型过于复杂，不仅会严重影响效率，还有可能导致有限元网格生成出现错误；逡逑（２）使用适当的求解方法对控制方程进行处理，以保证计算精度和收敛性（３）正确设置泊松方程的边界条件。在求解电位泊松方程时，需要根据的实际情况，，对输电线路表面、地面、远离输电线路的人工边界以及线路的导体设置第一类边界条件。对于三维问题，在远离主要研[偳蚯掖怪甭返暮峤孛嫔希缮柚闷氪蔚诙啾呓缣跫诲义希ǎ矗└菸锾宓男灾蚀砝胱邮湓斯獭Ｔ诘缭蔚枷弑砻嫔希Ω穑簦铮黾偕枞范ɡ胱邮湓朔匠痰牡谝焕啾呓缣跫５毕呗犯浇嬖诰蟮绲氐牡继澹悸抢胱恿魅氲继搴蟛牡继宓缥簧呦窒蟆６杂谙呗犯皆诰到橹实奈侍猓悸抢胱釉诮橹噬系幕酆驮硕榭觥ｅ义希巍绯∏慷龋纾健觥
本文编号：2629360
【图文】：
离子流场的计算流程如图２－１所示。其核心工作是迭代求解电位泊松方程，逡逑到空间电位和电场强度￡■；以及求解离子输运方程，得到空间电荷密度／？。逡逑于实际工程中出现的各种情况，计算时应解决如下几个方面的问题：逡逑（１）选取合理的计算区域。对于尺寸较大或形状精细复杂的计算模型，满足计算精度的情况下进行的化简。如果模型过于复杂，不仅会严重影响效率，还有可能导致有限元网格生成出现错误；逡逑（２）使用适当的求解方法对控制方程进行处理，以保证计算精度和收敛性（３）正确设置泊松方程的边界条件。在求解电位泊松方程时，需要根据的实际情况，，对输电线路表面、地面、远离输电线路的人工边界以及线路的导体设置第一类边界条件。对于三维问题，在远离主要研[偳蚯掖怪甭返暮峤孛嫔希缮柚闷氪蔚诙啾呓缣跫诲义希ǎ矗└菸锾宓男灾蚀砝胱邮湓斯獭Ｔ诘缭蔚枷弑砻嫔希Ω穑簦铮黾偕枞范ɡ胱邮湓朔匠痰牡谝焕啾呓缣跫５毕呗犯浇嬖诰蟮绲氐牡继澹悸抢胱恿魅氲继搴蟛牡继宓缥簧呦窒蟆６杂谙呗犯皆诰到橹实奈侍猓悸抢胱釉诮橹噬系幕酆驮硕榭觥ｅ义希巍绯∏慷龋纾健觥
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