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特高压直流输电线路电磁环境的计算研究

周恺  
【摘要】: 能源与负荷中心分布不均的基本国情决定了直流输电技术在我国广泛的发展前景,随着经济的发展,电力需求的增高,现有的±500kV超高压直流输电将无法满足要求,特高压直流±800kV输电工程已经提上日程。然而随着电压等级的升高,输电线路的环境问题越来越引起人们的广泛关注。直流输电线路的电磁环境问题国外研究较多,但取得的成果大都是在超高压等级,而我国的直流线路环境研究并不系统,对于特高压等级的研究更不可能照搬国外的研究成果。 直流线路的电磁环境主要包括:直流电晕、合成电场及离子流场、无线电干扰和可听噪声几个方面。其中线路电晕是产生电磁环境问题的主要原因,而这又与导线表面的电场分布密切相关。 首先,本文对多分裂导线表面场强进行了精确计算,利用模拟电荷法并对其精度判据进行了改进。根据唯一性定理提出以校验点的电场值的唯一性作为模拟电荷法的精度判据,使其能够达到理论上的任意计算精度。提出了适用于特高压模型的模拟电荷配置原则。计算结果表明,工程中推荐的分裂导线表面场强计算方法对6分裂及以上的情况有较大的误差。 其次,本文对直流线路的电晕电流问题进行了讨论。在分析国外研究历史的基础上对单极线路电晕的伏安特性进行了计算,计算过程中舍弃了Kaptzov假设,认为导线表面电场起晕后并非维持不变而是与导线电压有关的函数,计算结果与试验结果较为相符。在此基础上对直流电晕的各种影响因素进行了分析,结果表明对于单极线路特高压等级的电晕损失是超高压的5~8倍。对于双极线路可以预见将更加严重。 再次,本文利用美国EPRI的推荐方法对直流线路的合成电场、离子流场、空间电荷密度等进行了计算。考虑了线路电气参数以及各种天气、季节状况的影响。计算结果表明:合成电场、离子流场、空间电荷密度具有相同的分布规律,增加线路高度及导线半径可以显著改善直流合成场强。 最后,本文利用CISPR及BPA推荐方法计算了特高压直流线路的无线电干扰和可听噪声水平,对各种线路参数的影响进行了详细的分析。计算结果表明对于特高压线路,采用6×ACSR-720/50导线,线路高度不小于18m,线路极间距离不小于18m的设计方案,线路的合成电场、无线电干扰和可听噪声水平与目前超高压水平相当。


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