冲击电晕对1000kV交流输电线路耐雷水平的影响
第３０卷第２期２ ０ １
２年２月水 电 能 源 科 学
Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．２
Ｆｅｂ．２ ０ １
２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）０２－０１６４－
０５冲击电晕对１
０００ｋＶ交流输电线路耐雷水平的影响分析
敬海兵，张彼德，张 俊，陈俊峰，刘代伟
（西华大学电气信息学院，四川成都６１００３９
）摘要：为分析冲击电晕对１ ０００ｋＶ特高压交流输电线路耐雷水平的影响，针对现有电磁暂态仿真软件并无电晕模块、且只建立相导线上电晕模型而忽略避雷线上的电晕所存在的不足，基于电晕库—伏特性，采用ＡＴＰ－ＥＭＴＰ软件分别建立了避雷线与相导线的电晕等值电路模型，并与Ｊｍａｒｔｉ线路相结合，仿真分析了１
０００ｋＶ交流输电线路反击与绕击耐雷水平。结果表明，不论考虑工作电压与否，与不计电晕相比，计及电晕可使１ ０００ｋＶ交流输电线路的反击耐雷水平提高近２１％，绕击耐雷水平提高４０％以上，为１ ０００ｋＶ特高压交流输电线路防雷设计提供了参考。
关键词：冲击电晕；１ ０００ｋＶ交流输电；耐雷水平；ＡＴＰ－ＥＭＴＰ；仿真中图分类号：ＴＭ８６３；ＴＭ７３３
文献标志码：Ａ
收稿日期：２０１１－０６－２２，修回日期：２０１１－０７－
２５基金项目：四川省电力电子重点学科基金资助项目（ＳＺＤ０５０３）；西华大学智能电气设备重点实验室基金资助项目（ＸＺＤ０８１９）；西华大学研究生创新基金资助项目（Ｙｃｊｊ
２００９３７）作者简介：敬海兵（１９８５－），男，硕士研究生，研究方向为输电线路防雷，Ｅ－ｍａｉｌ：１１２９５２４３７＠ｑｑ
．ｃｏｍ 雷击是造成特高压交流输电线路跳闸的最主
要原因［
１～３］
，研究雷击线路的电磁暂态过程，做好特高压线路防雷保护设计，对实际工程具有重要意义。高幅值的雷电冲击波将在避雷线和相导线
上产生强烈的冲击电晕。研究表明［４，５］
，影响雷
击引起的电磁暂态过程的两个因素（冲击电晕和线路参数的频变特性）
中，冲击电晕占主要方面。当电晕发生时，导线对地电容和电导增大［６］
，将引
起行波的严重衰减与变形，对输电线路的耐雷水平有一定的影响。文献［６～８］建立了电晕模型，并按一定距离插入相导线路的两端模拟冲击电晕对耐雷水平的影响，但忽略了避雷线上产生的冲击电晕影响。为分析冲击电晕对１ ０００ｋＶ特高压交流输电线路耐雷水平的影响，
本文以我国第一条１ ０００ｋＶ特高压交流输电线路———“晋荆”线为例，基于电晕的库—伏特性，采用ＡＴＰ－ＥＭＴＰ软件构建了避雷线和相导线的电晕等值电路模型，并与现有的考虑线路参数频变特性的Ｊｍａｒｔｉ线路相结合，同时考虑线路工作电压的影响，仿真分析了１
０００ｋＶ特高压交流输电线路的耐雷水平。１ 电晕仿真模型
１．１ 电晕的库—伏（ｑ
ｕ）特性 冲击电晕的ｑ－
ｕ特性是研究、计算行波衰减与变形的基础。在波的传播过程中，
线路上的冲击电压瞬时值ｕ与线路上及其周围电晕套内的总电荷ｑ的关系为ｑ＝ｆ（）ｕ。典型的ｑ－ｕ特性曲线（图１（ａ））呈回环形，大致可分３段：①ＯＡ段。电压ｕ＜ｕ０（
电晕起始电压）时的雷电波头部分，ｑ－ｕ特性呈直线，其斜率等于线路对地几何电容Ｃ０＝ｑ０／ｕ０；②ＡＢ段。ｕ≥ｕ０时的波头部分为电晕发展阶段，此时线路的对地电容是变化的，其斜率等于动态电容Ｃｄ＝ｄｑ／ｄｕ
；③ＢＣ段。冲击电压已过峰值ｕ＜ｕｍａｘ（冲击波幅值）时的波尾部分。由于冲击波变化极快，空间电荷还未复合和消散，因而波尾部分的ｑ－ｕ特性几乎与ＯＡ段平行，假定此时线路的对地电容等于Ｃ０。
图１ 电晕仿真模型Ｆｉｇ．
１ Ｃｏｒｏｎａ ｍｏｄｅｌ１．２ 电晕等值电路模型
冲击电晕增大了导线的对地电容和电导，陈
梁金等［８］
指出在雷电冲击下，对地电导参数的影
基于matlab架空输电线路电晕放电机理的数值分析(毕业设计)
基于MATLAB架空输电线路电晕放电机理的数值分 析 摘要 不论是直流输电线路还是交流输电线路，当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时，导线表面将出现电晕放电，并随之产生可听噪声、无线电干扰、电视干扰和电晕损失等负效应。随着输电线路电压等级的不断升高，特别是特高压电网的兴建，使这一问题变得越来越突出。本文所进行的研究只是一种相关理论的初步探索。 本文在研究输电线路的电晕放电形成机理的基础上，利用MATLAB 中的偏微分方程(PDE)工具箱数值分析了输电导线表面的电场、电位分布以及不同的外界环境如水滴、空间电荷对输电导线表面电场的影响，同时模拟了超高压500kV四分裂输电导线周围的电场、电位分布。最后定性分析与计算电晕放电时输电线路附近的可听噪声、无线电干扰、电视干扰及电晕损失等。计算结果表明： 本文仅对架空输电线路电晕放电产生的机理和和电晕放电所产生的负效应进行了定性分析，可为超高压输电线路的设计和敷设提供参考。 关键词架空输电线路；电晕放电；无线电干扰；可听噪声；电晕损失
Numerical Analysis on Corona Discharge Mechanism of Overhead Transmission line Based on MATLAB Software Abstract As the level of transmission line’s voltage continue to increase, China's ultra-high voltage(UHV)AC transmission line is being constructed, transmission line's electromagnetic environment question receives people's attention more and more. No matter is the DC transmission line or the AC transmission line, When the wire surface's electric-fi eld intensity surpasses the air’s puncture field intensity, the wire surface will present the corona discharge. But taking into account the economic, the transmission line usually designs the permission has certain extent corona discharge under the normal operation voltage. The corona discharge will produce audible noise，radio interference, television interference, corona loss and so on, which would have certain influence to the environment and transmission line's movement. The audible noise, radio interference, television interference and corona loss are closely relevant to the wire surface’s electric field intensity size, and the wire surface’s condition and the weather and so on can influence the wire partial surface electric field intensity. This article first introduces transmission line's corona discharge phenomenon, and introduced the use finite element method(FEM) solution transmission line surface electric field briefly, and using the partial differential equation (PDE) toolboxt in MATLAB to numerical analysis the surface of transmission wire’s electric field and potential distribution; And analyzes the different external environment such as waterdrop，the space charge and so on affecte the surface of transmission wire’s electric field. Simultaneously has simulated around the four fission transmission wire of 500kV extra-high voltage (EHV) transmission line’s electric field and the potential distribution. Finally
GB 50545-2010 110KV~750KV架空输电线路设计规范 强制性条文
GB 50545-2010 110KV~750KV架空输电线路设计规范强制性条文 1.第5.0.4条： 5.0.4 海拔不超过1000m时，距输电线路边相导线投影外20m处且离地2m高且频率为0.5MHz时的无线电干扰限值应符合表5.0.4的规定。 表5.0.4 无线电干扰限值 标称电压（kV) 110 220～330 500 750 限值dB(μv/m) 46 53 55 58 2.第5.0.5条： 5.0.5 海拔不超过1000m时，距输电线路边相导线投影外20m处，湿导线条件下的可听噪声值应符合表5.0.5的规定。 表5.0.5 可听噪声限值 标称电压（kV) 110～750 限值dB(A) 55 3. 第5.0.7条： 5.0.7 导、地线在弧垂最低点的设计安全系数不应小于2.5，悬挂点的设计安全系数不应小于2.25。地线的设计安全系数不应小于导线的设计安全系数。 4. 第6.0.3条： 6.0.3 金具强度的安全系数应符合下列规定： 1 最大使用荷载情况不应小于2.5。 2 断线、断联、验算情况不应小于1.5。 5. 第7.0.2条： 7.0.2 在海拔高度1000m以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串的绝缘子最少片数，应符合表7.0.2的规定。耐张绝缘子串的绝缘子片数应在表7.0.2的基础上增加，对110～330kV输电线路应增加1片，对500kV输电线路应增加2片，对750kV输电线路不需增加片数。 表7.0.2 操作过电压及雷电过电压要求悬垂绝缘子串的最少绝缘子片数 标称电压(kV) 110 220 330 500 750 单片绝缘子的高度(mm) 146 146 146 155 170
220kV巴墩线雷击风险评估及改造措施
220kV巴墩线雷击风险评估及改造措施 摘要：本文通过分析新疆220kV巴墩线雷击跳闸故障，应用ATP-EMPT对巴墩线 进行反击耐雷水平仿真，用电气改进几何法对巴墩线进行绕击耐雷水平计算。结 合上述计算结果进一步计算出全线每基杆塔的反击跳闸率和绕击跳闸率，并对每 基杆塔进行防雷等级评估，根据评估结果对相应评估较弱的杆塔进行改造，提出 相应的改造措施。 关键词：雷电活动变化跳闸防雷评估耐雷水平防雷措施 0 引言 近年来，新疆电网发展迅速，“十三五”期间，雷击造成电网线路跳闸在近几 年有所增加。需要采取有效的防雷措施来避免雷电对电网稳定和安全运行产生的 威胁。针对相应的雷电活动发生规律制定有效地防范措施十分必要，输电线路雷 电防护是一项长期而复杂的工作。220千伏巴墩I、Ⅱ线地形地貌复杂杆塔遭受雷 击风险很高，所以有必要对该线路进行防雷性能评估。根据防雷性能评估结果结 合影响线路耐雷水平的因素，制定出有效的防雷措施。 1 故障简介 220千伏巴墩I、Ⅱ线2013年7月27日投运。2015年4月17日新疆巴州供 电公司所运行的220千伏巴墩I、II线发生的雷击跳闸故障。巡视人员发现巴墩I、II线78号塔大号侧方向左下相（巴墩II线A相）上下均压环、右上相（巴墩I线 A相）下均压环有明显烧伤痕迹及大号侧避雷线（右）悬垂线夹螺帽有明显灼烧 痕迹。判断此处为巴墩I、II线故障点。 综合以上，发现雷电定位系统记录与现场实际故障点塔号以及时间、测距信 息吻合。结合巴墩线这次雷击跳闸故障，有必要对全线进行雷击跳闸风险评估， 并针对评估结果对线路进行防雷改造。 2 线路雷击跳闸率计算 2.1线路反击跳闸率计算 78#塔的塔型为ZE4-SZC3，。地线弧垂按5.5m考虑，导线弧垂按7.5m考虑 雷电流波形参数取值为0.8/50μs[1]。 通过ATP-EMTP对选取的SZC3型杆塔模型进行耐雷水平仿真，依次得到不同 杆塔高度时，使绝缘子发生闪络的最小闪络电流。 78#杆塔反击一相闪络耐雷水平约为56kA。而实际测得的雷电流达-71.5kA， 远大于计算值，可以确定这是一次反击故障。 2.2线路绕击跳闸率计算 我国《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中规定，线路的绕击输电线 路发生的概率与地形、保护角和杆塔的高度有直接关系。雷电绕击导线的概率计 算公式： 平原地区线路： ——（1） 山区线路： ——（2） 上式中：为线路受雷电绕击率；为线路的保护角（度）；h为杆塔高度（m）； 图2-1 酒杯塔电气几何模型
高电压技术课后答案
第一章 电力系统绝缘配合 1、解释电气设备的绝缘配合和绝缘水平的定义 答：电气设备的绝缘配合是指综合考虑系统中可能出现的各种作用过电压、保护装置特性及设备的绝缘特性，最终确定电气设备的绝缘水平。 电气设备的绝缘水平是指电气设备能承受的各种试验电压值，如短时工频试验电压，长时工频试验电压，雷电冲击试验电压及各种操作冲击电压 2、电力系统绝缘配合的原则是什么？ 答：电力系统绝缘配合的原则是根据电气设备在系统应该承受的各种电压，并考虑过电压的限压措施和设备的绝缘性能后，确定电气设备的绝缘水平。 3、输电线路绝缘子串中绝缘子片数是如何确定的？ 答：根据机械负荷确定绝缘子的型式后绝缘子片数的确定应满足：在工作电压下不发生雾闪；在操作电压下不发生湿闪；具有一定的雷电冲击耐受强度，保证一定的耐雷水平。 具体做法：按工作电压下所需的泄露距离初步确定绝缘子串的片数，然后按照操作过电压和耐雷水平进行验算和调整。 4、变电站内电气设备的绝缘水平是否应该与输电线路的绝缘水平相配合？为什么？ 答：输电线路绝缘与变电站中电气设备之间不存在绝缘水平相配合问题。通常，线路绝缘水平远高于变电站内电气设备的绝缘水平，以保证线路的安全运行。从输电线路传入变电站的过电压由变电站母线上的避雷器限制，而电气设备的绝缘水平是以避雷器的保护水平为基础确定的。 第二章 内部过电压 1、有哪几种形式的工频过电压？ 答：主要有空载长线路的电感-电容效应引起的工频过电压，单相接地致使健全相电压升高引起的工频过电压以及发电机突然甩负荷引起的工频过电压等。 2、电源的等值电抗对空长线路的电容效应有什么影响？ 答：电源的等值电抗X S 可以加剧电容效应，相当于把线路拉长。电源容量愈小，电源的等值电抗X S 愈大，空载线路末端电压升高也愈大。 3、线路末端加装并联电抗器对空长线路的电容效应有什么影响？ 答：在超高压电网中，常用并联电抗器限制工频过电压，并联电抗器接于线路末端，使末端电压下降。这是因为并联电抗器的电感补偿了线路对地电容，减小流经线路的电容电流，从而削弱了电容效应的缘故。 4、试写出估算操作过电压幅值的计算公式。 答：（1）空载变压器分闸过电压：U m I =； （2）空载线路合闸过电压：2()3m m m m U E E E =-=； （3）空载线路分闸过电压：1(1)(21)n m m U n E +=-+； （4）电弧接地过电压： 5、产生切空载变压器过电压的根本原因是什么？ 答：空载变压器相当于等效一个励磁电感，切空载变压器相当于切电感，所以在切消弧线圈、电动机、并联电抗器等电感元件时也会产生同类过电压。 6、影响合空载线路过电压的因素有哪些？ 答：影响合空载线路过电压的因素有合闸相位角θ、线路上残余电压的极性和大小、母线的出线数及断路器合闸时三相的同期性等都会影响合闸过电压的大小。 7、为什么断路器带并联电抗器电阻能限制合空载线路过电压？ 答：在超高压电网中，常用电抗器限制工频电压升高。在并联电抗器接于线路末端，使末端电压下降。这是因为并联电抗器的电感补偿了对地电容，减小流经线路的电容电流，从而削弱了电容效应的缘故。
电晕损失测量的薄膜传感器研究
２０１７年 第５期仪表技术与传感器 Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ２０１７ Ｎｏ．５ 收稿日期：２０１６－０５－３０电晕损失测量的薄膜传感器研究吕平海，申晨，樊创，吴健，耿明昕，安翠翠 （国网陕西省电力公司电力科学研究院，国家电网环境保护重点实验室，陕西西安７１０１００）摘要：针对传统电晕检测设备无法对运行中的线路的电晕损失量直接测量的问题，对电晕损失测量的薄膜传感器进行了研究三通过在输电线路外敷两层薄膜，测量薄膜间的电流，从而测量输电线路电晕放电量三在实验室内架设了１１０ｋＶ模拟线路并对其进行测试，其平均电晕损失功率为６５Ｗ／ｍ，实验数据与首端电阻法电晕损失测量对比，两种测试方法测量数据的相关系数为０．９４三通过薄膜传感器能够对运行中的线路的电晕损失量进行直接测量，抗干扰能力强，测量结果准确三 关键词：电晕；放电量；薄膜传感器；首端电阻 中图分类号：ＴＭ８３５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－１８４１（２０１７）０５－００１９－０４ ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＣｏｒｏｎａＬｏｓｓｗｉｔｈＴｈｉｎＦｉｌｍＳｅｎｓｏｒｓ ＬＹＵＰｉｎｇ?ｈａｉ，ＳＨＥＮＣｈｅｎ，ＦＡＮＣｈｕａｎｇ，ＷＵＪｉａｎ，ＧＥＮＧＭｉｎｇ?ｘｉｎ，ＡＮＣｕｉ?ｃｕｉ （ＳｔａｔｅＧｒｉｄＳｈａａｎｘｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｔａｔｅＧｒｉｄＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｘｉ'ａｎ７１０１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｒｏｎａｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｃａｎｎｏｔｐｅｒｆｏｒｍｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｃｏｒｏｎａｌｏｓｓｏｆｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｌｉｎｅ，ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｃｏｒｏｎａｌｏｓｓｗｉｔｈｔｈｉｎｆｉｌｍｓｅｎｓｏｒｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｂｙｐｌａｃｉｎｇｔｗｏｆｉｌｍｓｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓ，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｆｉｌｍｓｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｃｏｒｏｎａｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙ．Ｉｎｔｈｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ａｎ１１０ｋＶｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｌｉｎｅｗａｓｓｅｔｕｐａｎｄｔｅｓｔｅｄ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｏｒｏｎａｌｏｓｓｉｓ６５Ｗ／ｍ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｉｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｅｒｍｉｎａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｗｏｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓｉｓ０．９４．Ｃｏｒｏｎａｌｏｓｓｃａｎｂｅｍｅａｓｕｒｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｂｙｔｈｉｎｆｉｌｍｓｅｎｓｏｒｓｗｉｔｈａｎｔｉ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｒｅ?ｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｒｏｎａ；ｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙ；ｔｈｉｎｆｉｌｍｓｅｎｓｏｒｓ；ｔｅｒｍｉｎａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ０ 引言 随着电网电压等级的提高，导线表面及周围的空间的电场强度同时增高，线路电晕引起的可听噪声等环境问题引起越来越多的关注［１－２］三电晕放电增加输电线损，全国每年因电晕损耗的电能达２０５０ＧＷｈ以上；电晕放电伴随的光二声二热等效应，放电过程引发一系列的化学反应，产生臭氧二一氧化氮二二氧化氮等物质，对输电线路有腐蚀作用，加剧电晕，恶性循环；电晕放电产生的高频电磁波干扰无线电通信和电视信号传输［３－６］三 为配合输电线路电晕研究，首先需要研究能正确测量输电线路的电晕的方法和装置三电晕检测方法有光学法二电学法二声学法等三常规基于紫外频段的光学法具有观测方便二容易定位的优点，但是易受到日光的干扰，且不能提供放电量大小的定量检测；基于日盲技术的紫外光谱检测克服了日光干扰问题，但是无法定量检测的问题依旧存在；通过传声器可以检测因电晕产生的宽频带声波信号，但该信号易受到附近其他环境噪声的干扰［７－１４］三这些方法都不能直接对电晕进行测量，电晕笼是直接对进行电晕研究普遍使用的设备，但其只能在实验场地进行，无法应用在实际输电线路中三 本文研制了一种薄膜传感器，通过测量薄膜间的电流，直接测量电晕放电量，其优点主要有：抗干扰能力强；能够测量实际运行中线路的电晕损失；对电晕损失量进行直接测量三 １ 薄膜法电晕测量传感器测量原理 在输电线路导线外敷涂两层薄膜，内层为绝缘层，外层为导电层，导线和外层导电薄膜间连接一个采样电阻三这一采样电阻可以将线路电晕的泄漏电流分离出来做后续处理，如图１所示三 后端带有负载的交流输电线路在运行过程中，主要功能是以电流的形式向负荷输送电能；同时因为电晕现象的发生，周围空气产生电离，也就是相当于导线向四周释放电荷，产生泄漏电流三涂敷了绝缘漆层和金属导电漆层的输电导线向负荷传递能量的功能没有改变，但是其存在阻碍了导线直接将周围空气电离从而产生泄漏电流，而是转化为由金属导电漆层在 万方数据
杆塔耐雷水平计算方法
杆塔耐雷水平计算方法公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
杆塔耐雷水平计算方法 一、反击耐雷水平按式（1）计算 ()6 .216.210% 501av av gv t t a SU h K h h L k h h R k U I ??? ? ??-+???? ??-+-= ββ 式（1） 式（1）中： av h ——导线的平均高度，m a av f h h ?-=3 2 1 式（2） 式（2）中：1h ——导线挂线点高度 a f ——导线弧垂 gv h ——地线的平均高度，m g gv f h h ?-=3 2 2 式（3） 式（3）中：2h ——地线挂线点高度 g f ——地线弧垂 a h ——导线横担对地高度，m t h ——杆塔高度，m K ——导线与地线间的几何耦合系数 几种典型线路的几何耦合系数0K 见表1 表1 典型线路的几何耦合系数0K
t L ——杆塔电感，H μ 't t L h =t L 式（4） 式（4）中 t h ——杆塔高度，m 't L ——单位杆塔电感，m /H μ，取值见表2 表2 典型杆塔的波阻抗和电感 β——杆塔分流系数，取值见表3 表3 杆塔分流系数
k ——电晕下的耦合系数，01K k k =，其中1k 为雷击塔顶时的电 晕校正系数，取值如表4 表4 电晕校正系数 SU R ——杆塔接地电阻，实测后应考虑～倍的季节系数 %50U ——50％放电冲击电压 二、绕击耐雷水平 Z % 502U I = 式（5） 式（5）Z ——波阻抗，一般取100Ω。
导线污秽对高压直流输电线路电晕特性的影响
导线污秽对高压直流输电线路电晕特性的影响 赵宇明,麻敏华,关志成,惠建峰,王黎明,李秋玮 (清华大学深圳研究生院,深圳518055) 摘 要:高压直流架空线路导线表面附着的污秽物质会影响线路的电晕特性,而目前我国采用的线路电晕对环境影响的经验公式只考虑了导线表面场强和线路结构,为此利用116m ×116m 小电晕笼进行直流线路导线涂污实验,导线外径214cm ,使用3种成分的状态的干燥涂污。实验结果表明,在±500kV 高压直流线路表面场强附近,污秽物质使得离子电流和正极性导线可听噪声显著增加。导线电晕特性与污秽物质的成分密切相关,且有明显的极性效应。结合电晕图像和电晕脉冲测量数据,解释了涂污导线电晕特性变化的原因,并对下一阶段的研究工作予以展望。 关键词:导线电晕;高压直流输电;污秽;可听噪声;离子电流;电晕损耗中图分类号:TM862文献标志码:A 文章编号:100326520(2007)1220049206 基金资助项目:国家自然科学基金(90210030)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (90210030). Influence of Contaminations of the Conductor on HV DC T ransmission Line Corona Characteristics ZHAO Yu 2ming ,MA Min 2hua ,GUAN Zhi 2cheng ,HU I Jian 2feng ,WAN G Li 2ming ,L I Qiu 2wei (Graduate School of Shenzhen ,Tsinghua U niversity ,Shenzhen 518055,China ) Abstract :The contaminations adhering to the surface of HVDC overhead transmission line affect the conductor coro 2na characteristics.The artificial pollution experiments of DC transmission line were carried out in a small corona cage ,and experimental parameters were selected in the second section.The experimental results reveal that the con 2taminations on the conductor surface can increase the ion current and the audible noise of positive polarity conductor obviously under the electric field of HVDC 500kV transmission line.Corona characteristics change with different contaminations ’components ,and the polarity effect is obvious.Factors that affect the corona characteristics of con 2taminated conductor are illustrated combined with corona photographs and measurement datum of the corona pulse.The next 2phase research is introduced in the last section. K ey w ords :conductor corona ;HVDC ;contaminations ;audible noise ;ion current ;corona loss 0 引 言 采用更高电压等级输电,提高输电的经济性是我国电力行业面临的重要课题。目前,输电工程的电磁环境问题日益受到关注,已成为影响超、特高压输电线路结构和建设费用的重要因素[1,2]。输电线路的环境问题与导线电晕密切相关,导线电晕会对线路经过地区的周边环境产生电场效应、无线电干扰和可听噪声等影响,并引起电晕损耗[326]。长期研究表明,>500kV 电压等级输电线路的设计将受到线路可听噪声的制约。 与交流输电线路相比,直流输电线路容易吸附和积累污秽。国外研究人员曾经通过在实验线路上涂抹污秽物质或砂粒,研究导线表面涂污情况下直流电晕离子电流和电晕起始电压的变化规律,得到了一些有意义的结论[7,8]。我国超、特高压直流通道上的部分地区环境污染比较严重,长期运行于这 些地区的高压直流输电线路的导线表面会积累大量的污秽。污秽物质会对线路的电晕特性和电晕起始电压产生显著影响。目前,我国基本上采用国外已有的经验公式来计算线路电晕对环境造成的影响,这些经验公式只考虑了导线表面场强和线路结构,而没有考虑导线表面污秽物质的影响[5]。因此,深入研究导线表面涂污情况下直流线路的电晕特性,对指导污染严重地区高压直流输电线路的设计和建设具有重要意义。 使用电晕笼开展了不同积污情况下导线电晕的实验研究,测量了大量直流电晕离子电流和可听噪声数据。本文首先介绍了导线涂污实验的方法和参数;然后通过对比不同表面状态下电晕特性的测量数据,结合电晕照片和电晕脉冲测量数据,探讨了导线污秽对直流电晕离子电流和可听噪声的影响规律;并指出了下一阶段需要开展的工作。1 电晕特性实验1.1 实验装置 电晕笼是研究导线电晕特性的重要实验设备。 ? 94? 第33卷第12期 2007年 12月 高 电 压 技 术 High Voltage Engineering Vol.33No.12 Dec. 2007
水平角计算记录表格式
仪器经纬仪标杆观测者 日期2012.6.23 记录者 测站目标竖盘 读数 水平度盘读数半测回角值一测回平均角值 备注度分秒度分秒度分秒 A 北 左 7 16 20 I 9 45 30 2 29 10 A 北 右 187 19 00 I 189 49 40 2 30 40 2 29 55 A B 左 276 12 00 I 189 49 50 86 22 10 A B 右 96 9 5 I 9 47 10 86 21 5.5 86 22 2.5 B A 左 226 40 5 C 46 34 00 179 53 55 B A 右 46 42 20 C 226 36 20 179 54 00 179 53 57.5 C B 左 335 20 30 D 138 55 40 163 35 10 C B 右 155 23 00 D 318 55 40 163 32 40 163 33 55 D C 左 183 42 20 E 292 11 20 108 29 00 D C 右 3 45 55 E 112 13 30 108 27 35 108 28 17.5 E D 左 131 12 5 F 278 20 00 147 7 55 E D 右 311 14 40 F 98 22 00 147 7 20 147 7 37.5
仪器水准尺观测者日期记录者 测站目标竖盘 读数 水平度盘读数半测回角值一测回平均角值 备注度分秒度分秒度分秒 F E 左 243 36 50 G 6 58 00 123 21 10 F E 右 63 36 50 G 186 59 00 123 22 10 123 21 40 G F 左 232 27 00 H 48 7 5 175 40 5 G F 右 52 29 00 H 228 9 30 175 40 30 175 40 17.5 H G 左 181 29 10 I 306 24 00 124 54 50 H G 右 1 31 00 I 126 26 33 124 55 00 124 54 55 I H 左 196 43 30 A 346 30 30 149 47 00 I H 右 16 39 20 A 166 32 20 149 53 00 149 50 00 左 右 左 右
110kV架空输电线路设计
110kV架空输电线路设计 摘要：近年来，随着电网建设的发展，线路不断增多，走廊越来越紧张，特别是由于规划部门对土地审批越来越严格，线路通道在很多地区已经成为影响电网建设的主要因素，因此有必要对提高单位线路走廊的输电能力进行研究。笔者从同塔多回路的安全可靠性、设计原则方面进行阐述。 关键词：110kV；架空；输电线路；设计 Abstract: In recent years, with the development of the power grid construction, the line is on the increase, corridor more and more nervous, especially because planning department to land more and more strict examination and approval, the line channel in many areas has become the main factors of influence power grid construction, it is necessary to improve the ability of transmission lines corridor unit. The author discusses design principles aspects more towers from the safety and reliability of the loop. Key Words: 110 kV; overhead; transmission lines; design 随着城市经济的快速发展，电力高压线路走廊越来越珍贵，对输电线路走廊的用地目趋紧张，因很多农村地区转变成了商业区和工业区，有些城市空闵地段也建成了住宅区，这样就导致了架空输电线路走廊的资源很大程度上减少了。为了使电网企业的建设速度跟得上城市发展的脚步，我们必须采取必要措旖，如尽量提高输电线路单位走廊的输电容量及土地使用率，设计建设一套同塔多回架设的杆塔系列等。设计同塔多回路是提高单位线路走廊的输送能力的一种十分有效的手段。在线路通道紧张时，不同电压等级或者不同送电方向局部必须采用同一通道，这种情况下就要利用同塔多回路来输电。在目前现代化建设中，高压输电线路的建设和地方土地使用规划的矛盾已经非常突出，特别是在人口稠密的城区范围和经济发达地区，线路走廊常常制约着电网的建设和规划。深入研究如何提高单位线路走廊的输电能力，既可以节约社会资源，又能充分使用线路走廊通道，还可以减少对输电线路走廊的投资。 1同塔多回架空输电线路的发展现状 我国城市化进程的速度加快，输电线线路在城市的穿梭，跨越民房、占用土地等情况与居民工作生活、使城市规划建设与输电线路的走向与占地资源的矛盾显露。因此我国也大力发展输电线路工程，采用国外的一些做法，采用同塔双回线路的设计方案。它的出现促使我国许多地区的输电线路工程设计改革，纷纷采用同塔双回线路的设计方案，甚至在有些地区某些新建线路要在已有线路上进行改造。由于城市用电量的增加，输电线路必须满足大输送量的需求，在现实设计中我们开始考虑设计建设多条同塔四回输电线路。城市的快速发展促使我国的电网建设正在向着同塔多回输电技术发展和进步。
采用线路型避雷器提高35kV输电线路的耐雷水平
采用线路型避雷器提高35kV输电线路的耐雷水平 随着我国社会水平的提高，人们对于用电稳定性的需求也在逐渐的增强。但是在供电线路的实际运行过程中，经常会由于各种因素对电力线路造成影响，从而对居民企业的用电稳定性带来隐患，其中，雷雨天气中的雷电对于线路的影响是非常大的，也是很多用电事故发生的主要原因。在本文中，将就采用线路型避雷器提高35kV输电线路的耐雷水平进行一定的分析与探讨。 标签：线路型避雷器输电线路耐雷水平 1 概述 根据相关统计，在近年来所发生的电力事故中，由于雷电对线路造成的事故占据很大的比例，尤其是在一些雷电出现频繁、地形复杂、土壤电阻率高的地点则更为如此，更容易发生输电线路遭受雷击的情况出现。输电线路被雷击中之后，会对直接导致变电站中的电气设备发生损坏、开关出现跳闸、以至于出现供电中断甚至系统崩溃等灾难性事故。在我国输电网络中，35kV线路是其中的重要基础，负担着向广大居民进行供电工作的重要任务，尤其在一些大型企业的供电网络中，其输电的主干线路也是以35kV为主。这就使我们对于35kV电路保护起到足够的重视。 同时，由于在我国中35kV的输电线路有着绝缘能力低的特点，加上很多电杆塔结构之中没有对避雷线进行设计，这就使得输电线路中雷电防护能力较为薄弱，再加上部分线路已经运行多年，其接地装置发生了严重的锈蚀现象，这种情况就导致了对线路耐雷能力造成了进一步的减小。根据相关经验表明，对于部分特殊地区的输电线路而言，仅仅依靠采取降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘、架设避雷线等防雷措施已经不能够对当前线路的防雷要求进行满足，所以就应当在部分35kV线路中容易被雷击中的段路中架设避雷器，并且通过仿真软件ATP-EMTP对于避雷器对输电线路防雷能力的效果进行研究与分析。 2 雷电作用下35kV输电线路电磁暂态仿真计算模型 ATP-EMTP是一项专门用于对输电线路电磁暂态进行仿真分析的工具，在进行仿真计算时，输电线路中对于参数的选取以及对模型的建立都会对最终的计算结果产生很大的影响，而作为线路避雷器来说，其又非常依赖仿真计算结果，所以，在雷电作用对输电线路电气模型的建立是非常关键的问题。而在目前，Bergeron线路模型则是一种非常好的输电线路模型，其通过对多相线路之间的导线间耦合效应、位置关系以及地面状况进行了细致的考虑，从而使仿真得出的计算结果能够更加同实际情况相符合。 3 架设线路避雷器后35kV输电线路耐雷水平的计算分析 3.1 雷击杆塔塔顶时35kV输电线路耐雷水平的计算分析（见图1）
关于电晕放电
电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别，这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。在直流电压作用下，负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。在负极性电晕中，当电子引起碰撞电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间，并形成负离子，在靠近电极表面则聚集起正离子。电场继续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。如此循环，以致出现许多脉冲形式的电晕电流。电晕电流这一现象是G.W. 特里切尔于1938年发现的，称为特里切尔脉冲。若电压继续升高，电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大，转变为负辉光放电。电压再升高，出现负流注放电，因其形状又称羽状放电或称刷状放电。当负流注放电得以继续发展到对面电极时，即导致火花放电，使整个间隙击穿。正极性电晕在尖端电极附近也分布着正离子，但不断被推斥向间隙空间，而电子则被吸进电极，同样形成重复脉冲式电晕电流。电压继续升高时，出现流注放电，并可导致间隙击穿。 频电晕电流与电压同相，反映出电晕功率损耗。工程应用中还常以外施电压与电晕电荷量的关系表示电晕特性，称为电晕的伏库特性。
架空输电线路导线电晕起始电场强度E s可由皮克公式计算：（千伏／厘米）式中δ为空气相对密度，m为绞线系数,R为导线半径（厘米）。当δ=1、m＝0.5、R＝0.9厘米时,E s=19.7千伏／厘米。实际上,导线表面状况如损伤、雨滴、附着物等,都会使电晕放电易于发生。 电晕放电在工程技术领域中有多种影响。电力系统中的高压及超高压输电线路导线上发生电晕（见图），会引起电晕功率损失、无线电干扰、电视干扰以及噪声干扰。进行线路设计时，应选择足够的导线截面积，或采用分裂导线降低导线表面电场的方式,以避免发生电晕。对于高电压电气设备,发生电晕放电会逐渐破坏设备绝缘性能。电晕放电的空间电荷在一定条件下又有提高间隙击穿强度的作用。当线路出现雷电或操作过电压时，因电晕损失而能削弱过电压幅值。利用电晕放电可以进行静电除尘、污水处理、空气净化等。地面上的树木等尖端物体在大地电场作用下的电晕放电是参与大气电平衡的重要环节。海洋表面溅射水滴上出现的电晕放电可促进海洋中有机物的生成，还可能是地球远古大气中生物前合成氨基酸的有效放电形式之一。针对不同应用目的研究，电晕放电是具有重要意义的技术课题。 一种气体自激导电现象.在电压很高曲率较大的带电体附近，由于电场极强，促使表面附近的气体分子雪崩式地发生碰撞电离、引起气体自激导电.它常常发生在高压导线的周围和带电体的尖端附近.电晕放电时，气体的电离和发光仅局限在电极表面附近称之为“电晕层”的大气薄层里.电晕层外电场很弱，气体不发生电离碰撞.当带电体与周围导体间的电压增大时，电晕层会逐步扩大到附近其他导体，过渡到火花放电.电晕放电是一种不完全的火花放电.电晕放电是高压输电线上漏电的主要原因，应设法防止.利用电晕放电可使导体上积累的电荷逐渐消失，这就是避雷针泄放电荷的原理. 离子导电 导体中主要载流子为离子的导电过程.例如电解质导电，在电解质溶液中存在能参与导电的正、负离子.在没有外电场时，离子作杂乱无章的热运动，不显示出宏观电流.外加电场后，正离子沿电场方向、负离子逆着电场方向，分别发生“漂移”运动，形成宏观电流.电解液的导电性是单纯的离子导电性.在电离气体（如日光灯中的汞蒸气）中，离子参与导电，但游离的自由电子也参与导电，由于电子的质量远小于离子，在电场中的漂移速度较大，所以…更多 电晕放电”;在工具书中的解释 1、当曲率较大的导体电极 (即尖端) 远离其他导体时,电极附近形成的强电场将促使气体分子产生电离,并引起气体的放电和发光,这种现象就是电晕放电。这时,如果在黑暗中观察导体电极,就会发现其周围笼罩着一层微光,并伴随着咝咝声和轻微的霹雳声。 电晕放电”;在学术文献中的解释
我国输电线路的电压等级和要求
我国输电线路的电压等级和要求 发布时间：2012-9-25 1:43:16 作者：中国电力技术专业网我国采用的电压等级有380/220V、6、10、35、66、110、154、220、330、500kV，其中154 kV为非标准电压等级，66 kV和330 kV为限制发展电压等级。 我国采用的电压等级有380/220V、6、10、35、66、110、154、220、330、500kV，其中154 kV为非标准电压等级，66 kV和330 kV为限制发展电压等级。 目前通常把10 kV及以下电力线路称为配电线路，其中把1 kV以下的线路称为低压配电线路，1～10 kV线路称为高压配电线路；35 kV及以上的电力线路称为送电线路，其中35 kV～220 kV线路称为高压送电线路，330～500 kV线路称为超高压送电线路。 根据电力事业的发展需要，将来可能发展750～1000 kV或更高的电压等级。之所以采用高电压来输送电能，是因为采用高电压输送电能有以下优点： 1、减少线路损耗； 2、提高送电功率； 3、输送距离远； 4、相对提高了线路安全性。 所以，电力系统大部分都采用高压输电线路作为电力网内长距离、大功率的主要联络干线。 输电线路按其结构形式有架空电力线路和电缆电力线路。因架空线路与电缆线路比，具有建设速度快、检修维护方便、输送容量大、综合造价低等优点，我国电力线路主要采用架空电力线路形式。架空电力线路一般使用在城市外的长距离的旷野或高山上，而城市中为城市美观现多采用电缆下地。 架空电力线路的组成元件主要有导线、避雷线和接地体、绝缘子、金具、杆塔、拉线和基础。 对电力线路的基本要求是： 1、保证线路架设质量，加强运行维护，提高对用户供电的可靠性。 2、要求电力线路的供电电压在允许的波动范围内，以便向用户提供质量合格的电能。 3、在送电过程中，要减少线路损耗，提供送电效率，降低送电成本。 4、架空线路由于长期置于露天运行，线路的各元件除受正常的电气负荷和机械荷载作用外，还受到风、雨、冰、雪、大气污染、雷电等自然和人为条件的作用，要求线路各元件应有足够的机械和电气强度。 “经济电流密度”常作为新建线路选择导线截面的依据，也可作为运行线路经济与否的判断标准。所谓“经济电流密度”，就是当输电线路单位导线截面上通过这
线路损耗计算公式
线路损耗： 线路损耗，简称线损。是电能通过输电线路传输而产生的能量损耗。 正文 电能通过输电线路传输而产生的能量损耗，简称线损。电力网络中除输送电能的线路外，还有变压器等其他输变电设备,也会产生电能的损耗,这些电能损耗（包括线损在内）的总和称为网损。 线损是由电力传输中有功功率的损耗造成的，主要由以下3个部分组成。 ①由于电流流经有电阻的导线，造成的有功功率的损耗，它是线损的最主要部分式中P、Q、I分别为流经路线的有功功率、无功功率和电流；U为路线上与P、Q同一点测得的电压；R为线路的电阻，与导线的截面、导线的材料和线路的长度有关。 ②由于线路有电压，而线间和线对接之间的绝缘有漏电，造成的有功功率损耗 ΔPg=U2g 式中g是表征绝缘漏电情况的电导。 ③电晕损耗：架空输电线路带电部分的电晕放电造成的有功功率损耗。在一般正常情况下，后两部分只占极小的份量。 减少线损，节约能量，提高电力传输的效率，是电力部门设计运行工作的主要内容之一。可以从下列几个方面着手降低线损:①提高电力系统的电压水平,包括在其他条件合理的情况下尽可能采用高一
级电压送电，在运行中保证电压水平；②使线路中的潮流合理，尤其应尽可能减少线路上无功功率的流动；③选用合理的导线材料和截面。 线损计算： 线损理论计算，是降损节能，加强线损管理的一项重要的技术管理手段。通过理论计算可发现电能损失在电网中分布规律，通过计算分析能够暴露出管理和技术上的问题，对降损工作提供理论和技术依据，能够使降损工作抓住重点，提高节能降损的效益，使线损管理更加科学。所以在电网的建设改造过程以及正常管理中要经常进行线损理论计算。 简介： 线损理论计算是项繁琐复杂的工作，特别是配电线路和低压线路由于分支线多、负荷量大、数据多、情况复杂，这项工作难度更大。线损理论计算的方法很多，各有特点，精度也不同。这里介绍计算比较简单、精度比较高的方法。 方法： 理论线损计算的概念 1．输电线路损耗 当负荷电流通过线路时，在线路电阻上会产生功率损耗。 (1)单一线路有功功率损失计算公式为 △P=I2R 式中△P--损失功率，W； I--负荷电流，A；
杆塔耐雷水平计算方法
杆塔耐雷水平计算方法 一、反击耐雷水平按式（1）计算 ()6 .216.210% 501av av gv t t a SU h K h h L k h h R k U I ??? ? ??-+???? ??-+-= ββ 式（1） 式（1）中： av h ——导线的平均高度，m a av f h h ?-=3 2 1 式（2） 式（2）中：1h ——导线挂线点高度 a f ——导线弧垂 gv h ——地线的平均高度，m g gv f h h ?-=3 2 2 式（3） 式（3）中：2h ——地线挂线点高度 g f ——地线弧垂 a h ——导线横担对地高度，m t h ——杆塔高度，m K ——导线与地线间的几何耦合系数 几种典型线路的几何耦合系数0K 见表1 表1 典型线路的几何耦合系数0K
t L ——杆塔电感，H μ 't t L h =t L 式（4） 式（4）中 t h ——杆塔高度，m 't L ——单位杆塔电感，m /H μ，取值见表2 表2 典型杆塔的波阻抗和电感 β——杆塔分流系数，取值见表3 表3 杆塔分流系数
k ——电晕下的耦合系数，01K k k =，其中1k 为雷击塔顶时的电 晕校正系数，取值如表4 表4 电晕校正系数 SU R ——杆塔接地电阻，实测后应考虑1.4～1.8倍的季节系数 %50U ——50％放电冲击电压 二、绕击耐雷水平 Z % 502U I = 式（5） 式（5）Z ——波阻抗，一般取100Ω。
例：忻侯Ⅰ线108＃塔型如下图，杆塔接地电阻为10Ω，导线 弧垂6.6米，地线弧垂4.5米 （1）避雷线平均高度： ()m h b 325.43 2 5.36=?-= （2）导线平均高度：(这里计算与上述表达式不一致) ()m h d 1.246.63 2 5.433=?--= （3）双避雷线对外侧导线的几何耦合系数： 184.01022 .2164ln 1000 5.4322ln 36.129.736.121.56ln 7.19.77.11.56ln 2 2 2 2222 2 220=++?+++++= K （4）电晕下的耦合系数： k ＝k 1k 0＝1.28×0.2＝0.256