【摘要】：交、直流線路同走廊架設(shè)將會產(chǎn)生不同于單獨交流或單獨直流線路的電場效應(yīng)問題。為有效預(yù)測這種線路的電場,基于上流有限元法和向后Euler方法,提出了一種交、直流混合電場的計算方法,可以在計算過程中考慮交流線路電壓瞬時變化對直流導(dǎo)線電暈活動及空間電荷運動的影響。測量試驗線段驗證了該方法的有效性。對交、直流混合離子流場中離子的運動進行了模擬,并計算了不同交流電壓等級、不同交、直流線路接近距離下的地面電場和離子流密度。結(jié)果表明:交、直流線路同走廊架設(shè)時,地面混合電場交流分量、直流分量和離子流密度均有所減小,并且接近距離越小、交流電壓等級越高,混合電場直流分量和離子流密度越小;交流電場的擾動使直流線路下方空間電荷的分布向線路兩側(cè)更加分散,是導(dǎo)致直流分量和離子流密度減小的重要原因。
【圖文】：

趙永生，張文亮：同走廊高壓交、直流輸電線路混合電場分析925圖1導(dǎo)線周圍剖分網(wǎng)格Fig.1Gridenmeshmentaroundconductor20()()()(())tkttttρρρε=+V0()()()kRtteρρε+(10)求解電荷遷移和復(fù)合相互耦合的電流連續(xù)性方程是求解混合離子流場最困難的部分。如果按照文獻[15-16]所敘述的有限體積法求解電流連續(xù)方程，需假設(shè)控制容積內(nèi)的電荷密度均勻分布，則會使控制容積內(nèi)ρ(t)+和ρ(t)的值為0，導(dǎo)致電流連續(xù)方程式(9)、(10)中ρ(t)(t)++V和ρ(t)(t)V的值為0。而事實上在離子流場中，尤其在直流導(dǎo)線表面附近，電荷密度隨位移的變化劇烈，同時電荷的遷移速度較大，ρ(t)(t)++V和ρ(t)(t)V的值較為可觀；且在交、直流混合離子流場中，交流電場主要是通過影響空間的電荷密度而使直流合成電場變化的，該種變化在數(shù)學模型上通過式(9)、(10)中ρ(t)(t)++V、ρ(t)+和ρ(t)(t)V、ρ(t)值的改變來體現(xiàn)。如果引入的假設(shè)使ρ(t)(t)++V和ρ(t)(t)V的值為0，將會使得電流連續(xù)性方程的求解不完整，從而導(dǎo)致計算過程不能完全反映交流電場瞬時變化對空間電荷密度的影響。為完整求解電流連續(xù)性方程，本文根據(jù)逆流差分原理[21]，直接從電流連續(xù)性方程著手求解空間電荷密度。使用三角形單元網(wǎng)格將空間剖分，節(jié)點i及其周圍單元如圖2所示。由式(9)、(10)，在節(jié)點i上有：20()()()(())iiiitkttttρρρε+++++=+V圖2上流有限元示意圖Fig.2SchematicdiagramofupstreamFEM0()()()iikRtteρρε++(11)20()()()(())iiiitkttttρρρε=+V0()()(

場中，交流電場主要是通過影響空間的電荷密度而使直流合成電場變化的，該種變化在數(shù)學模型上通過式(9)、(10)中ρ(t)(t)++V、ρ(t)+和ρ(t)(t)V、ρ(t)值的改變來體現(xiàn)。如果引入的假設(shè)使ρ(t)(t)++V和ρ(t)(t)V的值為0，將會使得電流連續(xù)性方程的求解不完整，從而導(dǎo)致計算過程不能完全反映交流電場瞬時變化對空間電荷密度的影響。為完整求解電流連續(xù)性方程，本文根據(jù)逆流差分原理[21]，直接從電流連續(xù)性方程著手求解空間電荷密度。使用三角形單元網(wǎng)格將空間剖分，節(jié)點i及其周圍單元如圖2所示。由式(9)、(10)，在節(jié)點i上有：20()()()(())iiiitkttttρρρε+++++=+V圖2上流有限元示意圖Fig.2SchematicdiagramofupstreamFEM0()()()iikRtteρρε++(11)20()()()(())iiiitkttttρρρε=+V0()()()iikRtteρρε+(12)()()()iitktt++V=+W(13)()()()iitkttV=+W(14)運用上流元的概念，則圖2中Δijk和Δilm分別是iρ+和iρ的上流元。令正、負電荷在節(jié)點i處的電位梯度和電荷密度梯度分別等于其上流元的電位梯度和電荷密度梯度，，并在在上流元中進行1階離散，則在tn+1時刻，式(11)式(14)可表示為：210()()()()(())ininijminikρtρttρttρtε+++++++Δ=ΔV+0()()())iikRtteρρε++(15)210()()(()()(())ininilminikρtρttρttρtε+Δ=ΔV+0()()())iikRtteρρε+(16)()()()inijknntktt++ΔV=+W(17)()()()inilmnntkttΔV=+W(18)

【參考文獻】

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本文編號：2579315