在輸變電工程的設(shè)計階段,可以通過建模對多種導(dǎo)線選型進行分析計算,對電暈放電的影響因子進行預(yù)測,最終選取最佳設(shè)計方案,使其滿足電磁環(huán)境限值的要求。
傳統(tǒng)的方法主要是在一系列試驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出經(jīng)驗公式,例如計算起暈場強的peek公式、計算電暈損失的皮德森公式,利用經(jīng)驗公式進行分析計算。經(jīng)驗公式簡單,使用便捷,但其適用性有很大的限制,也沒有考慮到環(huán)境因素對電暈放電的影響。另外,特高壓電暈放電與傳統(tǒng)超高壓有何異同?以往的計算方法在特高壓中是否適用?這些問題根據(jù)過去的研究成果也無法確定。面對這些問題,課題組在前述電暈放電特性研究基礎(chǔ)上,深入研究了輸電線路電暈放電的宏觀等值物理模型,提出了輸電線路電暈放電電磁環(huán)境評估方法。在過去研究基礎(chǔ)上,研究人員舍棄了眾多假設(shè),建立了無量綱模型,得到了適用于特高壓輸電線路電暈起始和自持判據(jù),明確了電暈放電計算的邊界條件,為電磁環(huán)境評估及相關(guān)計算奠定了基礎(chǔ)。
我國特高壓直流輸電線路走廊環(huán)境復(fù)雜,附近存在建筑物、樹木及地表變化等。目前國際上仍采用二維離子流及合成電場評估方法。課題組改進了二維離子流場的計算方法,將邊界電場約束方程法應(yīng)用于子導(dǎo)線表面電場強度計算,加快計算速度,采用電位排序方法從而加速了算法收斂,在此基礎(chǔ)上發(fā)展得到了三維離子流場的計算方法。
課題組還從電暈損失產(chǎn)生的機理出發(fā)研究并得到了新的電暈損失計算方法,并在武漢、北京的特高壓基地進行了不同環(huán)境條件下電暈損失現(xiàn)場測量實驗。相比于傳統(tǒng)的計算方法,新的計算方法考慮了環(huán)境因素對電暈損失的影響,使計算結(jié)果更為準確,與現(xiàn)場的數(shù)據(jù)吻合較好。
從電暈放電的機理出發(fā),到離子流場的計算,以及最后電暈損失的求解,課題組開展了系統(tǒng)且細致的研究,提出了一種特高壓輸電線路電磁環(huán)境的評估方法,最終很好地運用到特高壓電磁環(huán)境現(xiàn)場評估中。本成果陸續(xù)在錫盟—山東、淮南—南京—上海、榆橫—濰坊1000千伏特高壓交流,上海廟—山東、錫盟—泰州±800千伏特高壓直流工程設(shè)計中得到了應(yīng)用。