高压变电站工频电场计算方法分析.pdfVIP

第12卷第2期 重庆科技学院学报(自然科学版) 2010年4月 高压变电站工频电场计算方法分析 王 勇1 陈仁全1 杨廷志2彭 英z池安祥2 (1．重庆电力高等专科学校，重庆400053；2．重庆市电力公司綦南供电局，重庆401420) 摘要：针对模拟电荷法和边界元法的缺点，提出将两种方法结合起来计算高压变电站内工频电场分布。采用BEM 计算变电站内开关设备表面电荷产生的电场，针对变电站内设备各部件的不同性质，分别推导接地金属支柱、介质 分界面与悬浮导体的间接边界积分方程。采用CSM计算母线自由电荷产生的电场，完成t频电场分布。 关键词：高压变电站；工频电场；模拟电荷法；边界元法 中图分类号：TM835 文献标识码：A 文章编号：1673—1980(2010)02—0140—04 近年来国外学者对高压变电站内的工频电场分 1 高压变电站内工频电场计算方法分析 布情况做了大量研究。目前应用最多的方法是CSM 1．1 边界元法 和有限元法(FEM)，也有部分学者采用边界元法计 Element 边界元法(BoundaryMethod．缩写为 算变电站400kV高压变电站内的工频高压电场。通 BEM)是20世纪70年代发展起来的一种数值计算 常只采用某一种独立方法进行计算．忽略变电站内 方法。该方法在工程上首先应用于弹性力学．进而应 设备的影响，只考虑变电站内母线产生的电场。目 用于流体力学、热力学、电磁工程、土木工程等诸多 前国内相关研究多集中于已有变电站的工频电场和 领域，并已从线性、静态问题延拓到非线性和时变问 磁场的测量分析。国内关于变电站工作走廊工频电 题的研究范畴。 场数值的计算尚未见报道，电力系统工频电场数值 边界元法是把边值问题等价地转化为边界积分 计算方法的研究更多是针对输电走廊输电设备周围 方程问题，然后利用有限元离散技术来构造的一种 工频电场的计算。由于其在计算开域场时的方便与 方法，其主要特点如下： 快捷性，CSM已经成为电力系统高压工频电的常用 (1)降低问题求解的空间维数。本方法将给定空 方法之一。采用CSM模型计算时，需要给定配点的 间区域的边值问题通过包围区域边界面上的边界积 边界条件、电压或电场。但是变电站的很多设备中 分方程来表示，从而降低问题求解的空间维数。也就 都存在绝缘子和悬导体，其中存在较多的未知边界 是说，三维问题可利用边界表面积分降维为二维问 条件。在采用CSM计算其表面的极化电荷与自由电 题，而二维问题则利用边界的线积分降维为一维问 荷产生的电场时，需要增加额外的方程。用BEM法 题。因此，有限元离散仅对应于二维曲面单元或一维 计算时。需要对导线进行剖分，从而会导致单元数量 曲