特高压直流输电线路三维合成电场和电晕损耗研究

摘要

特高压直流输电线路的迅速发展带来了一系列的电磁环境问题，而地面合成电场和离子流密度水平是决定线路电磁环境的关键性参数。合成电场和离子流是高压直流输电的特有现象，也是与交流输电环境影响的重要差别之一。输电线路的电晕损耗增加了输电成本，成为考核输电线路的一项重要经济技术指标，可综合反映输电线路的设计水平和生产技术水平。论文主要是对特高压直流输电线路的离子流场和电晕损耗进行分析研究。
　　首先，本文采用模拟电荷法，对双极离子流场的控制方程进行了分析，应用本文编制的程序计算了特高压直流输电线下地面合成电场和离子流密度，并分析了导线极间距、对地高度、分裂间距、子导线半径等线路参数以及正负极起晕场强不同对合成电场和离子流密度的影响。
　　其次，为进一步结合实际，考虑线路弧垂的影响，通过引入悬链线方程，考虑了极导线表面电场的变化，对特高压直流输电线路档距内的离子流场进行了三维仿真计算，并与不考虑弧垂时的地面合成电场进行了比较。计算结果表明，考虑弧垂时的地面合成电场和离子流密度值比不考虑弧垂时小，且考虑弧垂时地面合成电场在垂直输电线方向和沿着输电线方向均呈对称分布。
　　第三，本文提出了一种计算高压直流输电线路合成电场的简单方法，即通过电荷的发射来计算合成电场，当导线上电荷产生的电压超过起晕电压时，令一定量的电荷从导线表面发射到空间形成空间电荷，空间电荷在电场的作用下发生迁移。然后考虑空间电荷的影响，每隔一定时间重复上述行为，直到导线每次发射的电荷不变，电晕达到稳定状态。与已有的计算合成电场的方法相比，本文方法不需要Deutcsh假设，不需要求解复杂的电磁场微分方程，计算过程简单。
　　最后，本文由直流输电线路的控制方程出发，通过迭代求解微分方程，计算了特高压直流输电线路的电晕损耗，计算中考虑了正负极起晕的不同，分析了单极和双极线路总的电晕损耗随电压的变化曲线，绘制了线路的U-I特性曲线，分析了导线极间距、对地高度、分裂间距和子导线半径等线路参数对特高压直流输电线路电晕损耗特性的影响。

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目录

1 绪 论

1.1 选题的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作

2 特高压直流输电线下合成电场分析的基本方法

2.1 高压直流输电线路电晕和离子流的形成

2.2 模拟电荷法

2.3 离子流场的计算

3 特高压直流输电线路档距内合成电场的三维计算

3.1 地面合成电场和离子流密度的计算

3.2 合成电场和离子流密度的影响因素分析

3.3 直流输电线路档距内合成电场的三维计算

3.4 小结

4 一种计算高压直流输电线路合成电场的简单方法

4.1计算方法

4.2 算法验证

4.3 小结

5 特高压直流输电线路电晕损耗特性分析

5.1 单极电晕损耗

5.2 双极电晕损耗

5.3 小结

6 论文总结

6.1 论文的主要工作及成果

6.2 需要进一步研究的问题

致谢

参考文献

附 录