沙尘条件下超/特高压交流输电线路导线电晕损失特性分析

This project is targeting at the corona loss problems of EHV and UHV power transmission lines in the sandy areas of Northwest China and North China.. Influence of sandy condition on corona loss characteristics of power transmission lines are analyzed from the whole process of corona onset, ion mobility and generating corona loss.. First, based on the photon emission mechanism, the influence of sandy particles is taken into consideration in the corona onset model. The corona onset mathical and physical model with the consideration of sandy particles is established.. Ion mobility is one of the main factors that influence corona loss in sandy condition. Ion mobility measure equipment is established and ion mobility in corona discharge is gained in sandy condition which can provide the key parameter for the corona loss calculation model in sandy condition.. Finally, based on gas discharge mechanism and the ion mobility in sandy condition, charge simulation method is used to establish the corona discharge model with the consideration of sandy condition. Corona loss measurement system is used to gain the corona loss curves, which can prove the correctness of the calculation model and provide a reference for the optimization for the conductors and the selection of conductor type in sandy condition.

本项目针对我国西北和华北沙尘地区超/特高压交流输电线路面临的电晕损失问题开展研究，从交流电晕放电起始、离子迁移、产生电晕损失的整个过程分析沙尘条件对输电线路导线电晕损失特性的影响。. 首先，基于光电子发射机理，将沙尘的影响引入导线起晕电压计算模型，建立考虑空间沙尘颗粒影响起晕电压数学物理模型；. 离子迁移率是影响沙尘条件下导线电晕损失的主要因素，通过搭建沙尘条件下离子迁移率的测量平台，获得沙尘条件下电晕放电离子迁移率，为建立考虑沙尘因素影响的电晕损失计算模型提供关键参数；. 最后，基于气体放电机理，在获得沙尘条件下离子迁移率的基础上，应用模拟电荷法，建立考虑沙尘因素的电晕笼导线电晕损失计算模型，并应用沙尘条件下电晕损失测量系统，获得沙尘条件下导线电晕损失特性曲线，验证计算模型的准确性，为我国沙尘地区输电线路导线优化、导线选型提供参考。

本项目针对我国高海拔沙尘频发地区超/特高压交流输电线路面临的电晕损失问题开展研究。.应用紫外成像仪对空间存在介质颗粒时交流电晕放电发生、发展过程进行研究，基于模拟电荷法和偏心偶极子法获得沙尘条件下输电线路空间电场计算方法，基于气体放电理论，建立了光电子二次发射的考虑沙粒影响的导线起晕电压计算模型，研究了导线外层股线各个位置的起晕状态，对沙尘条件下电晕放电起始进行分析。.在沙尘条件下，离子迁移率和空气中离子迁移率一致，主要受影响为沙尘荷电迁移运动特性，基于Whipple-Chalmers荷电模型，提出了时变场中颗粒的荷电迁移模型，采用归一化方法将颗粒在交流离子流场中的荷电问题转化为纯数学问题进行求解，发现对于单个工频周期T内，颗粒物的荷电过程可以分为四个阶段，得到了在不同电压、不同粗糙系数、不同颗粒初始位置下的颗粒在交流空间电荷区的荷电移运动特性。.基于螺旋模拟电荷，考虑空间电荷发射的不均匀性及绞线外层股实际结构，引入离子迁移率实测结果，修正沙尘存在下导线表面粗糙系数的变化，提出并引入沙尘颗粒在交流离子流场中的荷电迁移运动模型，仿真空间电荷的发射、运动、复合过程，建立了电晕笼导线三维电晕损失计算方法，利用三维电晕损失计算模型计算分析了小电晕笼中单根绞线的电晕损失、特高压电晕笼含弧垂分裂导线电晕损失及沙尘条件下的导线电晕损失，发现均与实验结果吻合较好，验证了本课题所提计算模型的准确性。.考虑到我国西北高海拔沙尘地区气候特点，搭建了一套基于文丘里自由射流原理的沙尘天气模拟装置，将沙尘浓度精确控制在0-706 mg/m3，在西宁（海拔2200m）特高压电晕笼中进行了超/特高压交流输电线路常用23种分裂导线的起晕特性和电晕损失特性试验，获得了高海拔条件下沙尘参数对导线电晕损失特性影响规律，考虑沙尘浓度和沙尘粒径对电晕损失的影响存在耦合，提出了沙尘下分裂导线电晕损失经验预测公式，计算分析了典型特高压同塔双回输电线路导线的表面场强和电晕损失等效系数，并评估了沙尘条件下特高压线路的电晕损失。.研究结果可为我国高海拔地区沙尘频发地区超/特高压输电线路优化、导线选型，经济型评估提供数据参考。