專利名稱:特高壓交流線路金具噪聲防治方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于高壓輸變電工程電磁兼容領(lǐng)域,具體地講是一種lOOOkV 特高壓交流線路金具噪聲防治方法。
背景技術(shù):
為了滿足經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的用電需求,建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為核 心的加強(qiáng)電網(wǎng)已成為電力建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)。在采用長距離、大容量輸電 時,特高壓輸電能夠有效地節(jié)省線路走廊、有助于改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、減少 輸電瓶頸和實現(xiàn)大范圍的資源優(yōu)化配置,經(jīng)濟(jì)和社會效益十分明顯。但 特高壓線路金具的電暈情況不同于500kV線路,從而產(chǎn)生的可聽噪聲水 平可能超過我國環(huán)境評價控制的規(guī)定值,這不但影響特高壓線路的運行, 而且也給后期整改增加巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),因此研究1000kV特高壓線路金 具噪聲防治的方法顯得非常必要。
電暈噪聲是由導(dǎo)體局部放電或電暈而產(chǎn)生的,它與電壓等級的高低 密切相關(guān)。電壓等級高,電氣接線復(fù)雜,帶電導(dǎo)體表面的局部場強(qiáng)很高, 極易導(dǎo)致局部放電或電暈,其中作為各種設(shè)備聯(lián)接件的金具,由于結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、形狀不規(guī)則而更易發(fā)生電暈。從而產(chǎn)生電暈噪聲。
目前對于高壓線路金具電暈的研究主要是從電氣絕緣角度考慮,控 制金具表面最大電場強(qiáng)度,但對于1000kV線路金具,僅從電氣絕緣角度 考慮金具表面最大電場強(qiáng)度不能滿足噪聲控制要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是從分析金具電暈噪聲產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā),建立了采用 有限元法計算高壓輸電線路電暈噪聲的模型,而提供一種特高壓交流線路金具噪聲防治方法。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的方法是首先采用有限元法和 特高壓交流輸電線路金具模型計算特高壓交流輸電線路金具的電位分 布,通過上述所求得的線路金具上的電位分布,進(jìn)而計算出由于電暈產(chǎn)
生的噪聲,提出特高壓線路金具的電暈噪聲防治方法。 其具體步驟是
第一步驟把金具、導(dǎo)線、介質(zhì)看成一個整體,分析特高壓線路金 具的電暈噪聲,建立線路金具、介質(zhì)和導(dǎo)線采用有限元法計算高金具表 面電場強(qiáng)度的模型,根據(jù)麥克斯韋和邊界條件求得線路金具上的電位分
布;
第二步驟對物理才莫型進(jìn)行有限元剖分,并選擇差值函數(shù); 第三步驟加載邊界條件,計算金具表面的電場強(qiáng)度,進(jìn)一步求得 金具電暈產(chǎn)生的噪聲;
第四步驟優(yōu)化金具結(jié)構(gòu),重復(fù)以上三個步驟,直到將噪聲控制在
設(shè)定值。
上述第一步驟中需要將金具曲率較大的部位進(jìn)行精細(xì)剖分。
上述第二步驟中金具電暈噪聲與金具表面電場強(qiáng)度的關(guān)系是根據(jù)大 量試驗數(shù)據(jù)的經(jīng)驗所得。
上述第三步驟中金具的優(yōu)化首先考慮增大尺寸,如果難以滿足要求, 再進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
通過試驗所獲得的試驗數(shù)據(jù)對比證明,本發(fā)明具有較高準(zhǔn)確性,可 應(yīng)用于高壓輸電線路金具噪聲防治的精確計算。
圖1為本發(fā)明線路金具系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明金具優(yōu)化后示意圖。
圖3為本發(fā)明試-驗布置圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明,但該實施例不應(yīng)理 解為對本發(fā)明的限制。
為了有效分析金具表面電暈情況,把金具、導(dǎo)線、介質(zhì)等看成一個 整體,整個系統(tǒng)如圖1所示。要求金具的電暈噪聲,必須先求得線路上 金具的電位分布。
根據(jù)麥克斯韋方程組,金具上的電位分布滿足(l)式的關(guān)系
& 3x 5x & fir &
其中
伊為(xj,z)處的電^立; (x,,力的電場強(qiáng)度滿足(2)式關(guān)系
£=-(2) 對電暈噪聲的防治實質(zhì)就是控制a,采取的措施是增大金具尺寸或改
變金具結(jié)構(gòu),然后重復(fù)計算金具表面的電場強(qiáng)度,直到達(dá)到防治噪聲的 目的。
實施例
當(dāng)導(dǎo)線和金具表面的場強(qiáng)超過一定數(shù)值時,周圍的空氣因電離而發(fā)生 電暈放電進(jìn)而產(chǎn)生無線電干擾和可聽噪聲。這就是說導(dǎo)體的電暈水平取 決于電壓水平、幾何尺寸、表面光滑度以及與其他帶電體的相對位置等。 線路金具由于接線復(fù)雜,表面結(jié)構(gòu)多樣,電場分布^l不均勻,其電暈和可 聽噪聲問題難以控制。針對特高壓交流試驗基地變電站構(gòu)架區(qū)域終端金具嚴(yán)重電暈的情況,進(jìn)行了一系列優(yōu)化和改造。為比較優(yōu)化改造的效果, 在構(gòu)架區(qū)域布點對其噪聲水平進(jìn)行了測試。測試數(shù)據(jù)既作為評價基地環(huán) 境影響的依據(jù)也作為優(yōu)化金具實際效果的評判依據(jù)。驗證金具優(yōu)化后的效果。
對于金具的優(yōu)化,可采用兩類方法。其一,采用較大尺寸的金具,比 如增大均壓環(huán)、屏蔽環(huán)的管徑、環(huán)徑。其二,改變金具的結(jié)構(gòu)或布置方 式,如增加環(huán)的數(shù)量,改變環(huán)的形狀,增大連接金具表面的曲率半徑等。
在實踐中,采用何種優(yōu)化方式,應(yīng)根據(jù)實際需要,綜合考慮;或采用二 者結(jié)合。
本實例采用的就是先增大環(huán)的管徑和直徑,然后再改變環(huán)的結(jié)構(gòu), 從而對金具進(jìn)行優(yōu)化的。最后對金具進(jìn)行試驗,以驗證優(yōu)化的結(jié)果。
整個試驗現(xiàn)場的布置如圖3如示。實驗結(jié)果表明四環(huán)結(jié)構(gòu)均壓環(huán)安 裝運行后,沒有出現(xiàn)電暈情況。這說明將終端金具的表面電場強(qiáng)度得到 控制,保證金具表面不出現(xiàn)電暈情況,防止了電暈噪聲。
考慮到金具實際運行中會出現(xiàn)積污導(dǎo)致表面粗糙,起暈電壓將降低, 計算值和實驗值非常接近,可驗證模型、計算方法和防治方法是可信的。
本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn) 有技術(shù)。
權(quán)利要求
1、一種特高壓交流線路金具電暈噪聲防治方法,它包括采用有限元法計算特高壓交流線路金具上電位分布和特高壓交流線路金具噪聲防治方法,其方法是首先采用有限元法計算特高壓交流線路金具上電位分布,通過上述所求得的線路上的電位分布,進(jìn)而計算出由于局部電場強(qiáng)度過高所產(chǎn)生的電暈噪聲。
2、 如權(quán)利要求1所述的特高壓交流線路金具電暈噪聲防治方法,其 特征在于其具體步驟是第一步驟把金具、導(dǎo)線、介質(zhì)看成一個整體,分析特高壓線路金 具的電暈噪聲,建立線路金具、介質(zhì)和導(dǎo)線采用有限元法計算高金具表 面電場強(qiáng)度的模型,根據(jù)麥克斯韋和邊界條件求得線路金具上的電位分布;第二步驟對物理模型進(jìn)行有限元剖分,并選擇差值函數(shù); 第三步驟加載邊界條件,計算金具表面的電場強(qiáng)度,進(jìn)一步求得 金具電暈產(chǎn)生的噪聲;第四步驟優(yōu)化金具結(jié)構(gòu),重復(fù)以上三個步驟,直到將噪聲控制在設(shè)定值。。
3、 如權(quán)利要求2所述的特高壓交流線路金具防治方法,其特征在于 第一步驟中需要將金具曲率較大的部位進(jìn)行精細(xì)剖分。
4、 如權(quán)利要求2所述的特高壓交流線路金具防治措施,其特征在于 第二步驟中金具電暈噪聲與金具表面電場強(qiáng)度的關(guān)系是根據(jù)大量試驗數(shù) 據(jù)的經(jīng)驗所得。
5、 如權(quán)利要求2所述的特高壓交流線路金具防治措施,其特征在于 第三步驟中金具的優(yōu)化首先考慮增大尺寸,如果難以滿足要求,再進(jìn)行 結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特高壓交流線路金具噪聲防治方法,它包括采用有限元法計算特高壓交流線路金具電位分布和特高壓交流線路金具噪聲的防治方法,其方法是首先采用有限元法計算特高壓交流線路金具的電位分布,通過上述所求得的線路金具上的電位分布,進(jìn)而計算出由于電位分布所產(chǎn)生的電暈噪聲,并優(yōu)化金具結(jié)構(gòu),防治電暈噪聲。通過試驗所獲得的試驗數(shù)據(jù)對比證明,本發(fā)明具有較高準(zhǔn)確性,可應(yīng)用于今后高壓線路金具噪聲防治的精確計算。
文檔編號G06F17/50GK101304171SQ20081004822
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者萬保權(quán), 劉興發(fā), 張廣洲, 勤 王, 雄 鄔 申請人:國網(wǎng)武漢高壓研究院