特高压输电线路电磁环境的数值仿真研究

论文摘要

1000kV特高压交流输电线路是我国目前电压等级最高的交流输电方式,具有输电距离远、输电容量大、节省输电线路走廊、降低输电损耗等特点。建设特高压有利于优化我国能源配置、提高开发和利用效率,也是满足未来持续增长的电力需求的根本保证。特高压电网是我国目前电网建设工作的重点。随着社会环保意识的增强,特高压输电线路的电磁环境影响成为了人们关注的问题之一。本文对特高压输电线路的电磁环境问题进行了研究。论文基于模拟电荷法,并考虑高等级电压会产生电晕放电这一情况,建立特高压工频电场计算模型,仿真结果表明电晕放电现象对地面工频电场有一定加强作用。结合实地测量,验证了该算法的正确性和有效性。研究了避雷线、导线分裂间距、相间距、线路高度、单回路不同架线方式、双回输电线相序等参数对地面工频电场的影响。总结了工频电场的分布特点,提出了几种降低地面工频电场的方法：提高导线对地距离、减小相间距、单回路采用倒三角布置输电导线、双回路采用逆相序布置导线等措施可以减小地面的工频电场。在特高压输电线路的工频磁场方面,本文建立了工频磁场的二维计算模型,仿真计算了我国特高压单双回路共六种布线方式下的磁场分布,分析了各自场强的分布特点；研究了输电电流、导线对地高度、相间距离、单回路导线的不同布置方式和双回路不同相序等因素分别对工频磁场的合成场强、垂直分量和水平分量的分布产生的影响,并对这些影响进行了定量分析,为特高压输电线路的设计提供较为直观的参考意见。在特高压输电线路的无线电干扰方面,简要阐述了电晕放电的物理过程和无线电干扰的几种特性。详细介绍了导线表面电场强度的计算方法,仿真计算了几种典型特高压输电线路分裂导线的表面电场强度,并研究了导线对地高度,中相和边相,子导线半径等因素对导线表面电场的影响。针对特高压分裂导线的分裂数较多,推荐用激发函数法计算输电线下的无线电干扰,并对我国特高压输电线路四种典型的导线布置形式进行仿真分析,结果表明子导线半径对无线电干扰的影响较导线布置方式和导线对地高度更为明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 我国发展特高压输电的必要性
• 1.1.2 电磁环境问题是制约我国特高压线路建设的一个关键问题
• 1.2 特高压交流输电线路电磁环境的研究概况
• 1.2.1 国外研究情况
• 1.2.2 国内研究情况
• 1.3 论文的主要工作
• 2 工频电磁场数值计算方法介绍
• 2.1 常用的电磁场数值计算方法
• 2.2 数值计算方法的比较
• 2.3 模拟电荷法
• 2.3.1 模拟电荷法的基本思想
• 2.3.2 模拟电荷法的计算步骤
• 2.3.3 模拟电荷与匹配点选择的注意事项
• 2.3.4 输电线中采用的模拟电荷的类型和电位系数
• 2.4 小结
• 3 1000kV特高压输电线路工频电场的数值仿真研究
• 3.1 工程近似
• 3.2 考虑电晕影响的特高压输电线路工频电场的计算模型
• 3.2.1 计算方法
• 3.2.2 典型输电线路的计算分析
• 3.3 特高压输电线路工频电场的影响因素
• 3.3.1 输电导线对地高度的影响
• 3.3.2 相间距离的影响
• 3.3.3 导线分裂间距
• 3.3.4 避雷线的影响
• 3.3.5 子导线半径的影响
• 3.3.6 单回路导线不同布置形式的地面工频电场的分布
• 3.3.7 双回路导线的相序布置不同对地面工频电场的影响
• 3.4 小结
• 4 1000kV特高压输电线路工频磁场的仿真研究
• 4.1 计算方法
• 4.1.1 计算工频磁场时输电导线的镜像
• 4.1.2 工频磁场的二维计算方法
• 4.2 几种典型的特高压输电线路工频磁场的分布特性
• 4.2.1 我国特高压输电线路的排列方式
• 4.2.2 特高压交流输电线路工频磁场的仿真研究
• 4.3 特高压输电线下工频磁场的主要影响因素
• 4.3.1 线路输电电流的影响
• 4.3.2 输电导线对地高度的影响
• 4.3.3 相间距离的影响
• 4.3.4 单回路导线不同布置方式的影响
• 4.3.5 双回路导线不同相序的工频磁场分布
• 4.4 特高压交流输电线路工频磁场的限值讨论
• 4.5 小结
• 5 1000kV特高压输电线路无线电干扰的仿真研究
• 5.1 架空输电线路的电晕放电现象介绍
• 5.1.1 电晕放电的物理解释
• 5.1.2 电晕放电产生的几种常见效应
• 5.1.3 影响输电线路电晕放电程度的主要因素
• 5.2 输电导线表面电场强度的计算研究
• 5.2.1 导线表面电场强度的计算
• 5.2.2 几种特高压分裂导线的表面电场计算
• 5.3 无线电干扰的计算研究
• 5.3.1 无线电干扰的特性分析
• 5.3.2 各种输电线路的无线电干扰计算
• 5.3.3 特高压输电线路无线电干扰的场强计算
• 5.4 特高压输电线路无线电干扰的分析预测
• 5.5 小结
• 6 结论
• 6.1 文章的主要工作和总结
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果