特高压输电线路上尖端电晕放电的研究

我国能源资源分布和生产力发展不平衡的特点以及满足经济快速发展的需要,使特高压电网的建设非常必要且迫在眉睫。由于特高压输电线路很高的电压等级,它的电磁环境评估成为一个需要研究的重要课题。电晕放电作为特高压输电线路不可避免的现象,会产生可听噪声、无线电干扰和电晕损失等问题,其对环境和系统运行都会造成一定的影响。因此,对特高压输电线路电晕问题的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。 根据远景规划,山东省境内将建设±800 kV特高压直流输电线路。由于山东地区干燥少雨、尘埃多的气候环境,很容易在特高压直流输电线路表面形成毛刺,从而将加剧电晕放电。本文主要针对上述情况,着重分析带有毛刺尖端的导线周围电场畸变以及所产生的电磁辐射场。论文首先介绍高压直流输变电工程的构成、特点,直流输电线路电场效应的特点以及计算导线表面场强常用的方法。其次,将特高压输电线路表面毛刺近似为半椭球体和锥体两种体积模型,对这两种不同体积模型的毛刺造成的尖端放电进行建模,基于两种不同的体积模型,对毛刺尖端及周围的电场分布进行了探索和分析。第三,对不同体积模型近似的毛刺、不同形状的毛刺、不同材料的毛刺,系统地研究其形成尖端放电的差异,并对毛刺在输电线路表面不同位置时引起的电晕放电进行仿真和分析；利用maxwell软件仿真的结果表明,相同位置下不同形状的毛刺在导线周围产生的最大场强呈现一定的规律性,但相同形状不同位置的毛刺在所处导线的周围产生的最大场强处于不同的数值范围,没有确定的相关性；若毛刺的材料为含有电解质的污秽物质,则毛刺的存在显著地促进了电晕放电的发生。最后,通过应用MATLAB仿真计算研究得到电晕辐射场的频率、横向距离、线路高度及导线半径的特性和功能,分析了毛刺存在时电晕放电电磁干扰作用。 本课题的研究在特高压输电线路电晕现象的理论分析以及特高压电网电磁环境标准的制定、修正等方面具有一定的参考价值。