直流输电线路离子流场计算方法.pdfVIP

TEGAOZHUANDI 特 稿 专 递 鳓 镑 李 伟，张 波，何金 良 (清华大学，北京 100084) 摘 要：介绍了直流输电线路离子流场计算中主要的3种方法：半经验公式法、基于Deutsch假设的数值计算方法 和二维数值计算方法。简要介绍 了每种方法的原理、实现过程和优缺点，比较了3种方法在准确度、计算效率和实 现难度上的差别。文章认为，为满足我国不断发展的电网建设要求，以不断进步的计算机硬件和数值计算方法作 为保障．二维数值计算方法将是研究的重点。 关键词：直流输电线路；离子流场；数值计算 中图分类号：TM721．1；TM744 文献标志码 ：A 文章编号：1673—7598(2009)10—0001—05 应的计算较为复杂。到 目前为止对此的计算方法大 0 引言 致可归为3种 。第一种为半经验公式法，基本思想是 通过试验总结出由标称电场推算合成电场的经验公 电晕放电是导线表面电位梯度超过一定临界值 式，应用时由导线电荷产生的标称 电场用理论计算， 后，引起导线周围的空气电离所产生的一种放 电现 考虑空间电荷后的合成场强由标称 电场和经验公式 象。交流线路发生电晕时，由于导线电压的极性周期 计算。第二种为基于Deutsch~E设的数值计算方法， 性变化 上半个周期因电晕放电空气 电离产生的离 基本思想是认为空间电荷只影响电场大小而不改变 子，在下半个周期因电压极性改变，又几乎全都被拉 其方向，从而把问题简化为在标称 电场线上的一维 回导线．因此，带 电离子只在导线周 围很小区域内作 问题，进而使用数值算法求解。第三种为二维数值计 往返运动，两相和相导线与大地问的广大空间不存 算方法．基本思想是在输电线路横截面的二维结构 在带电离子，所 以交流线路电晕放 电对地面电场影 上对电场、电荷进行数值求解 ，无需Deutsch假设。 响很小… 而直流线路则不同。导线 电压极性固定， 电晕放电所产生的电荷在空间形成了两个区域 ：电 1 半经验公式法 离区和极间区。电离区内电场强度很高，由于电子碰 撞电离以电子崩的形式产生很多带电粒子。和导线 半经验公式法的典型方法是美国EPRI的方法。 极性相反的带电粒子向导线方向运动．最后进入导 美国EPRI在直流输 电线路模型上进行了大量模拟 线或在导线表面处被 中和。极性相同的粒子背离导 试验 ，找出了地面合成电场和离子 电流密度与线路 线运动，这样 ，极间区充满了与导线同极性的离子闭。 基本参数间的关系，提出了一种半经验公式法 。 由于空间电荷本身产生电场，它将大大加强由导线 EPRI通过在直流输 电线路模型上进行系列的电晕 电荷产生的静电场 (又称标称电场)，同时形成离子 试验 ，认为直流输电线下的电场有两种极限情况：一 电流。在导线电晕发展程度较为严重的情况下 ．空间 种是没有电晕时，仅由导线上电荷决定的静电场或 电荷的影响显得尤为突出，地面合成场强的最大值 称标称 电场；一种是饱和电晕时仅由空间电荷决定 可达标称场强的2～3倍 。地面场强的增加和离子 电 的电场，此时电晕已发展的相当严重．线下电场仅取 流的出现是直流输 电线路电磁环境问题区别于交流 决于极间距离和对地距离，导线本身尺寸已不影响 线路的重要特征之一。