高压交流输电线无线电干扰数值方法研究论文_刘聪1,王毅2,赵允正3,高毅4,郑广巍5

(1.国网天津市电力公司 天津 300010;2.中国南方电网广州供电局有限公司 广州 510620;

3.华北电力大学 北京 102206;4.国网天津市电力公司经济技术研究院 天津市 300371;

5.信义光伏产业(安徽)控股有限公司天津分公司 天津市 301700)

摘要:电压等级的日益增高也带来了日益严重的电磁环境问题。无线电干扰是电晕放电产生的效应之一,对无线电干扰进行预测计算能够指导电网的设计与运行。目前通常使用经验公式法和激发函数法来计算无线电干扰,两种方法均是基于大量实验数据通过归纳总结得到的计算公式。与这两种方法不同,本文给出了计算无线电干扰的数值计算方法。

关键词:数值计算方法;高压交流输电线路;无线电干扰;电晕电流

1 引言

自20世纪50年代,许多国家先后开展了超高压输电线路无线电干扰的测量和分析工作,并根据大量的实验数据结合理论分析,通过测量数据拟合得到了不同的计算方法。现在最常用的是经验公式法和激发函数法。

我国推荐使用的经验公式源自CISPR标准。0.5MHz频率时,单根交流架空输电线路产生的无线电干扰为用式(1)进行计算:

以上两种方法均为基于实验测量并总结实验数据归纳得出的,尤其是激发函数法,由于海波、温湿度、气压等多种因素的影响,形成了形式不同的各种表达式。随着对电晕产生机理的深入研究,文献[6]-[8]对电晕电流的数值计算方法也进行了初步研究。本文首次基于上述文献电晕电流的计算方法,直接应用数值计算得到的电晕电流代入激发函数法的求解过程。为数值分析无线电干扰提供了可选的思路。

2 电晕电流的数值计算

Abdel-salam等学者最早在文献[9]中就提出了基于模拟电荷法计算交流输电线路电晕电流的方法。李伟在文献[7]中考虑到电荷发射的不均匀性对该方法进行了改进。上述文献虽然均对电晕电流进行了计算,但是其目的均为计算电晕损失,因此电荷发射的时间步长较大,不适合计算由于脉冲电流产生的无线电干扰。本文在该方法的基础上进行了改进,在缩短时间步长的前提下,对计算空间预剖分,显著减小了矩阵求逆次数,使该方法可以较快的获得电晕电流的时域曲线,最后结合傅里叶变换计算出不同频率的电晕电流。

2.1 导线起晕与电荷发射

导线施加正弦电压后,其表面i点达到起晕场强时,表面电场满足下式:

3、消失:电荷在电场力作用下返回导线,或电荷运动远离导线,称为电荷消失。参考文献[7]的分析,运动到距导线中心70倍导线半径外区域的电荷对电场力、电晕损失等已无贡献,本文将这一区域外的电荷视为消失电荷。

2.3 计算空间与剖分

2.5 无线电干扰的计算

文献[10]详细给出了激发函数法计算无线电干扰的方法。通过直接计算得到了电晕电流,可以直接代入该方法,即将获得的各相电晕电流通过模变换转换成模电流后计算无线电干扰,不在赘述。

3 结论

对本文阐述的计算过程进行分析,影响计算结果的因素主要有两点:导线粗糙系数和正负离子迁移率。其中导线粗糙系数是有导线本身特性决定的物理量,对于确定的导线,其数值为固定值。正负离子迁移率受温度、湿度、气压等环境条件的影响,是影响电晕电流和无线电干扰的不确定因素。

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[9] Abdel-salam,Abdel-Aziz.A charge simulation based method for calculating corona loss on AC power transmission lines[J] .Appl.phys.1994,27:2570-2579.

[10] CISPR18-3-aml:Formulae for the Predetermination of the radio noise level Produced by large conductor bundles(more than four sub-conductors)and by tubular conductors [J].1996.

论文作者:刘聪1,王毅2,赵允正3,高毅4,郑广巍5

论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期

论文发表时间:2017/5/26

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