HVDC输电线路合成场强数值计算方法研究

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1、研究与试验湖南电力第30~／2010年第1期HVDC输电线路合成场强数值计算方法研究张栋，周坤。黄壁荣(1．广东佛山电力设计院有限公司，广东佛山528200；2．湖南省电力勘测设计院，湖南长沙410007；3．江苏省无锡供电公司，江苏无锡214061)摘要：直流输电线路产生的地面合成场强是输电线路设计、建设并口运行中必须考虑的技术问题。基于上流有限元方法计算直流输电线路的地面合成场强及离子流密度，通过对同轴圆柱结构的解析解及实际测量数据的对比证实了该计算方法的有效性。关键词：高压直流输电线路；合成场强；有限元法中图分类号：TM723文献标识码：A

2、文章编号：1008-0198(2010)01-0020-04NumericalcalculationoftotalelectricfieldstrengtharoundHVDCtransmissionlinesZHANGDong，ZHOUKun，HUANGBi．tong~(1．FoshanElectricPowerDesignInstituteCo．，Ltd．，Fo8han528200，China；2．HunanElectricPowerDesignInstitute，Changsha410007，China；3．wu)【iPowerSupply

3、CompanyofJiangsu，wuxi214061，China)Abstract：ThetotalelectricfieldstrengthinducedbyDCtransmissionlinesisatechnicalissuethatmustbeconsideredintransmissionlinedesign，constructionandoperation．TheUpperfiniteelementmethodwasusedtocalculatethetotalelectricfieldstrengthandplasmadensit

4、yofdirecteu~nttransmissionline．Theanalyticalsolutionofcoaxialcylindricalstlueturew∞comparedwithactualmeasurementresultstoverifythevalidityofthecalculationmethod．Keywords：highvoltagedirectcurrent；transmissionline；totalelectricfieldstrength，finiteelementmethod高压直流(HVDC)输电线路产生的电

5、场与交算方法，总体来说可以分为3类：(1)Deustch假流输电线路产生的电场具有完全不同的特性。就交设法；(2)半经验公式法；(3)有限元法【2】。其流输电线路而言，线路导线电晕时，由于电压的交中方法(1)是在Deustch假设情况下的一维计算，替变化，所产生的离子绝大部分被限制在导线附应用条件比较理想，没有考虑风速的影响；方法近，离子基本上不离开导线运动。而直流输电线路(2)需要大量的试验以积累数据，应用起来困难。的电场则比较复杂，导线电晕时，离子在电场力的文中采用上流有限元法计算HVDC输电线路下作用下，向反极性的导线和地面运动。这样在两极

6、的合成电场和离子流密度，认为导线起晕后表面场导线和极导线与地之间都存在离子，亦即空间电强保持不变(Kaptzov假设)，并用开发的计算软荷，它们同时也产生电场，从而改变地面的场强，件分析影响合成电场的因素，同轴圆柱结构的解析形成合成场强。我国DL／T436—2005《高压直流解和实验线路测量数据的比较结果验证了该计算方架空送电线路技术导则》Dl规定直流输电线路下地法的有效性。面最大合成场强不应超过30kV／m、最大离子流不1计算方法应超过100nA／m。多年来为了能够为直流线路设计提供既简单方1．1基本假设引便、又能较为准确地预测地面电场的有效途

7、径，许(1)忽略导线周围电晕层的厚度；多科研工作者提出了不少能够应用于实际情况的计(2)电晕已达稳定，不考虑暂态过程；收稿日期：2009-06-22第30~g／2olo年第1期湖南电力研究与试验(3)起晕后导线表面场强保持在起晕场强值；的空间电荷迁移速度与舌和的夹角皆小于90。，(4)不考虑空间电荷的扩散；则三角元m定义为上流元。(5)正负离子迁移率及复合系数恒定。上述过程可以描述为：1．2基本方程6，+ejv≤0(8)采用相关假设后，电势、合成场强及正6+CraV≤O(9)负极电流密度+，一可以由以下方程描述：这样计算出来的结果满足0

8、(P+-p一)／6。(1)max{p，P}，即速度下方点的电荷密度总是不大于速度上方点的电荷密度，保证了解的收敛性，也+=p+(++(2