有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法

本发明涉及特高压直流输电导线的起晕电压计算领域，具体为有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法。

背景技术：

1、我国的南北、东西跨度极大。高容量、长距离输电线路的大力建设和发展是应对能源资源分布以及生产力发展极不均衡的有效措施。在输电导线表面发生的电晕放电会造成能量损耗和无线电干、可听噪声干扰等危害。因此，在直流输电线路的设计和运行中需要考虑导线的电晕放电。而我国环境污染较重，部分地区运行条件恶劣，故需要研究污秽对导线起晕电压的影响。并且在西南的云贵地区建设了较多特高压直流输电线路，云贵地区气候多变，年降雨量大，雨、雾天气或大湿度条件下极易在导线表面凝聚水滴。电场分布会在雨滴或污秽的影响下变得扭曲，使电场的均匀程度降低，导线的起晕电压也随之降低，影响导线的电晕特性，从而发生电晕放电。所以研究如何计算存在脏污或水滴的导线起晕电压有着重大意义。

2、通常我国许多专家学者在对特高压输电导线表面起晕电压进行研究时，只能够对光滑的导线进行仿真计算。在面对存在脏污、水滴或是其他异物附着的导线时会陷入困境。缺乏简洁有效的计算方法和仿真手段。一般只能使用国外的一些有限元仿真软件进行仿真，但同时也只能够对附着水滴、污秽的特高压输电导线周围的场强进行分析，不能很方便地直接计算其在特定工况下的起晕电压，为此我们提出了有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，解决了上述的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，包括以下步骤：

5、第一步：通过建立坐标定出脏污或水滴附着在导线上时的整体形状，并沿着形状边缘内取点；

6、第二步：利用圆柱面镜像法和电轴法的组合，再结合模拟电荷法求出等效线电荷的位置以及电荷量；

7、第三步：最后得出导线周围的场强，并通过场强计算得到起晕电压。

8、优选的，所述第二步中镜像法和电轴法具体内容如下：

9、电轴的位置计算公式：

10、r2+b2＝h2；

11、则等效线电荷的坐标为：

12、

13、其中距离参数为：

14、

15、根据距离公式得到待求点p到电轴的距离，其中一个是原始电荷点，另一个是它的镜像电荷点；

16、得到待求电位系数p：

17、

18、其中

19、

20、优选的，所述第二步中的模拟电荷法求线电荷量具体步骤为：

21、设存在n个线电荷，设每个线电荷的坐标为(xi,yi)，在附着脏污的导线边界处设置n个匹配点，设每个匹配点的坐标为(xj,yj)，每个匹配点的电势相等，数值等于导线上电压u，基于圆柱面镜像法和电轴法的组合得到每个线电荷的坐标(xi,yi)，又有ε为介电常数，真空中ε0＝8.85×10-12f/m；

22、表示第i个线电荷在第j个匹配点所产生的电势：

23、

24、pij为所对应的电位系数：

25、

26、则有：

27、

28、代入求解便可以求出每个线电荷的电荷量qi，从而求出导线周围空间的场强。

29、优选的，所述第三步中的周围场强计算方式如下：

30、设导线外任意一点为a(x,y)，则有单个线电荷到a点的距离以及其镜像电荷到a点的距离分别为：

31、

32、

33、单个线电荷对a点产生的场强为：

34、

35、

36、所以a点在x方向的场强：

37、

38、a点在y方向的场强为：

39、

40、a点的场强为

41、

42、优选的，起晕电压的计算步骤如下：

43、s1：以电压初始值计算空间电场分布；

44、s2：机算碰撞电离系数α和附着系数η参数；

45、s3：机算neph；

46、s4：当neph≥1的时候，即得到起晕电压，不满足上述条件时，重新开始计算空间电场分布。

47、优选的，α的参数：

48、

49、

50、

51、η的参数：

52、

53、

54、

55、其中pw是空气中水蒸气分压，pd是空气中干蒸气分压，，ptotal为总的气压。

56、(三)有益效果

57、与现有技术相比，本发明提供了有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，具备以下有益效果：

58、1、该有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，优势在于可以对输电导线表面的脏污、水滴或其他异物的形状进行模拟，并计算出其周围场强，能够对附着脏污、水滴的直流输电导线形状用多个点进行模拟。

59、2、该有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，基于电轴法，每个点均为一根无限长的线电荷。即利用分布在导线轮廓内的多根线电荷来模拟实际导线情况。

60、3、该有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，在确定每根线电荷的位置后，通过模拟电荷法计算出线电荷的电荷量，从而计算出整体场强。最后基于起晕电压的计算方法，利用场强得出导线的起晕电压。

技术特征：

1.有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，其特征在于：所述第二步中镜像法和电轴法具体内容如下：

3.根据权利要求2所述的有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，其特征在于：所述第二步中的模拟电荷法求线电荷量具体步骤为：

4.根据权利要求1所述的有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，其特征在于：所述起晕电压的计算步骤如下：

5.根据权利要求4所述的有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，其特征在于：α的参数：

技术总结
本发明涉及特高压直流输电导线的起晕电压计算领域，且公开了有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，包括以下步骤：第一步：通过建立坐标定出脏污或水滴附着在导线上时的整体形状，并沿着形状边缘内取点；第二步：利用圆柱面镜像法和电轴法的组合，再结合模拟电荷法求出等效线电荷的位置以及电荷量；第三步：最后得出导线周围的场强，并通过场强计算得到起晕电压，该有脏污或水滴的特高压直流输电导线起晕电压计算方法，优势在于可以对输电导线表面的脏污、水滴或其他异物的形状进行模拟，并计算出其周围场强，能够对附着脏污、水滴的直流输电导线形状用多个点进行模拟。

技术研发人员：孟晓波,曹针洪,杨旭洋,王晓刚,肖忠,彭凌西,舒华,王佳庆
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12