【摘要】：合成電場與離子流是評價高壓直流輸電線路電磁環(huán)境的重要參考指標。由于輸電走廊的限制,直流線路附近往往存在各種電氣性能不同的物體,如民房、樹木、人體、農用大棚等。這些物體的存在會使線路附近的離子流場發(fā)生畸變。為了改善輸電線路的電磁環(huán)境,提高直流輸電工程的建設水平,有必要深入研究直流線路鄰近復雜物體時的離子流場計算方法與特性規(guī)律。本文對離子流場計算中常用的迎風有限元法進行了改進。基于廣義互補變分原理計算場強,利用伽遼金加權余量法計算空間電荷,提高了三維的計算精度。提出了分裂導線與等效單根導線粗糙系數(shù)的轉換關系,使等效導線能夠反映出分裂導線的電暈放電程度,降低了直流線路三維建模計算的復雜度。在此基礎上,研究了兩回直流線路交叉跨越以及民房、樹木鄰近直流線路等典型三維離子流場問題。計算了±800kV線路跨越±500kV線路時地面與空間的離子流場分布特性。將民房作為接地導體進行建模,分析了尖頂民房附近的三維電場分布規(guī)律。比較了二維與三維計算方法的差別,總結出了民房二維與三維電場分布之間的關系。研究了離子流場問題中樹木的計算模型,分析了樹木形狀、位置對合成電場的影響以及單棵、成排和成片樹木附近的電場分布。研究了離子流場中經大電阻接地導體的充電電位計算和測量方法。在計算方面,針對接地電阻無窮大的情況,提出了以導體表面空間電荷密度為判據(jù)的充電電位計算方法;在測量方面,擴展了場磨的應用范圍,利用非接觸式方法測量充電電位,使測量結果更加準確。研究了金屬回流線對±500kV線路正常運行、一極導線接地或電位懸浮等工況下地面電場的屏蔽作用。通過仿真計算和現(xiàn)場測量,研究了實際線路下方金屬人體模型的充電電位與靜電放電特性。提出了計及介質薄膜的離子流場計算方法。將介質薄膜對離子流的阻擋作用等效為運動到薄膜表面的空間電荷的積累和運動。在實驗室中測量了薄膜下方的電場強度,驗證了計算方法的有效性。利用地面場強測量值進行薄膜表面電荷反演計算,使得測量儀器不影響薄膜上的電荷積累,測量結果對計及介質薄膜的離子流場計算方法提供了進一步支撐。計算研究了實際線路下方農用大棚的介質薄膜對其附近電場的影響規(guī)律。本文的研究工作可以為高壓直流輸電線路的設計、建設和環(huán)境評估提供參考。
【圖文】：

離子流場的計算流程如圖２－１所示。其核心工作是迭代求解電位泊松方程，逡逑到空間電位和電場強度￡■；以及求解離子輸運方程，得到空間電荷密度／？。逡逑于實際工程中出現(xiàn)的各種情況，計算時應解決如下幾個方面的問題：逡逑（１）選取合理的計算區(qū)域。對于尺寸較大或形狀精細復雜的計算模型，滿足計算精度的情況下進行的化簡。如果模型過于復雜，不僅會嚴重影響效率，還有可能導致有限元網格生成出現(xiàn)錯誤；逡逑（２）使用適當?shù)那蠼夥椒▽刂品匠踢M行處理，以保證計算精度和收斂性（３）正確設置泊松方程的邊界條件。在求解電位泊松方程時，需要根據(jù)的實際情況，，對輸電線路表面、地面、遠離輸電線路的人工邊界以及線路的導體設置第一類邊界條件。對于三維問題，在遠離主要研[偳蚯掖怪甭返暮嶠孛嬪希繕柚悶氪蔚詼啾囈縑跫誨義希ǎ矗└菸鍰宓男災蝕砝胱郵湓斯獺Ｔ詰繚蔚枷弒礱嬪�，应根７w簦錚黽偕樅范ɡ胱郵湓朔匠痰牡諞煥啾囈縑跫�。诞厗h犯澆嬖誥蟮緄氐牡繼�，应考�?lián)岆子流葰枥^搴蟛牡繼宓縹簧呦窒�。峨s諳唄犯皆誥到櫓實奈侍猓悸?lián)岆子哉V櫓噬系幕酆馱碩榭�。辶x希巍緋∏慷齲紓健觥

本文編號：2629360