基于表面电荷法的输电线路表面电场强度计算

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1、第.-卷v.%%-年第1期湖南电力研究与试验wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww基于表面电荷法的输电线路表面电场强度计算向仲卿!蒋道乾!陆茵"广西大学电气工程学院!广西南宁#$%%%&’摘要(三相输电线路导线表面电荷的分布是不均匀的!各点电场强度的大小也不同)文中采用表面电荷法计算导线表面的电荷密度!然后求出导线表面各点的最大电场强度值)计算方法能够反映出电荷密度及电场强度沿导线圆周分布的情况!根据计算结果优化高压输电线路的布置)关键词(电荷密度*电位系数*计算方法中图分类号(+,-./文

2、献标识码(0文章编号(1%%23%142".%%-’%13%%%#3%#5678976:;<=<>?7?8:@;8>;?7A;=:?=B;:C<=:D?B9@>68?<>:@6=BE;BB;<=7;=?BF6B?A<=:D?B9@>68?8D6@G?B;E976:;<=E?:D

3、^UOcjRccRNOZRO[cRc‘O[b[OUOf]M[[Z[]^RhR[ZfcNhbU^RN‘ciNRO]cU^[fRhh[^[O]k+M[MU^P[f[OcR]dNO]M[c‘^hU[Nh]^UOcjRccRNOZRO[clUcUZ‘ZU][fgd]M[c‘^hU[MU^P[cRj‘ZU]RNOj[]MNfUOf]M[jUa[Z[]^RhR[ZfRO][OcR]dlUc[bUZ‘U][fk+M[UZ‘ZU]RNOUO^[hZ[]]M[fRc]^Rg‘]RNOcNh[Z[]^R\MU^P[cUOf[Z[]^RhR[ZfRO][OcR]dUZNO

4、P]M[R^Z[Nh]M[R^‘R]cUOfNi]RjRm[]M[NZZNU]RNONhno]^UOcjRccRNOZRO[ckp?Cq<@AB([Z[]^R\MU^P[f[OcR]d*N[hhRR[O]NhiN][O]RUZ具有相同半径!彼此间平行且对大地平行的无限长r概述光滑圆柱形导体!电荷分布沿线路无畸变!这样就可在三相输电线路中!空间任意一点的电场强度以把导线周围空间的电场看成是平行平面电场!从都可以通过存在于导线表面的电荷来计算!而电晕而只需考虑其断面即可)现象的发生往往是由于导线表面的最大电场强度超过允许值而使得空气被击穿所导致的!所以通常关心的是导线表

5、面的最大电场强度值)如果知道了线路表面的电荷分布!即可以采用连续分布的表面电荷来计算导线表面的电场强度)文中就怎样通过已知的电压值来计算表面电荷的大小从而计算导线表面的场强进行了介绍)s计算方法连续分布电荷是把导线表面适当的分割为t部图1直线电荷空间电位计算示意图分!利用已知的条件求取每一部分的电荷密度值)对于三相输电线路来说!为了简化计算!可以认为导线收稿日期(.%%/3%43.#改回日期(.%%/3113.1u#u研究与试验湖南电力第#Z卷;#//Z年第!期[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[

6、[[[[如图!所示"设有#根平行的无限长直线电荷"它们的线电荷密度$沿传输线方向%分别为&’和(’$也可以是电荷及其镜像电荷%"且集中分布于导线中心"根据电磁场理论"它们在空间任意一点)所产生的电位可以表示为*3’2/+),01$!%#-./2/式中2为电荷’到)点的距离423为电荷的镜像//(’到)点的距离4./为空气的介电常数"./5!:;<=967-8!/上述计算公式是以集中分布于导线中心的电荷来计算的"在不忽略导线半径的情况下"如果考虑到电荷沿导线表面圆周分布的不均匀"而引入电荷沿圆周方向分布的线密度的概念"并计为>$区别于图#直线电荷空间电位计算坐标系’%"则有*#-A’,?

7、>2@A$#%(2E&!/+J,>A012LA@A#-./?A式中2为导线半径4>为导线表面任意一点电荷线E式中密度值=将式$#%代入式$!%得到*##2LA,R$2MNOA(2MNOAJ%&$P/&2OQ1A(2OQ1AJ(P/%#-3!2/可以看出"在>不是常数的情况下"该积分式+),>012@A$6%A#-./?/2/是很难直接计算出来的"所以采用中矩形公式进行式中2为导线表面上电荷>到)点的距离423为//数值积分计算"根据图#所示坐标