[发明专利]新型直流换流站管母线选型布置方法

说明书

技术领域

本发明涉及特高压输电领域的技术，具体指一种考虑空气湿度的条件下，选择直流换流站管型母线型号，设置管型母线对地高度和极间距的新型直流换流站管母线选型布置方法。

背景技术

我国一次能源分布与负荷中心一直呈现不均衡状态。一次能源多数分布在西北、西南等经济欠发达地区，而我国经济快速增长的华东、华南却多数一次能源匮乏。为了解决我国经济发展与能源需求之间的矛盾、给西部地区带来更大的发展机遇，我国制定了西电东送的整体能源战略，变输煤为输电，满足负荷增长需要。因此，为加强远距离、跨区域输电的能力，减少输电损耗，我国积极建设直流输电项目。

直流管型母线电晕特性是换流站选择管型母线的主要考虑因素。管型母线电晕的大小不但影响换流站周围的电磁环境，如增大无线电干扰、可听噪声等，严重时电晕电流可能会对换流站二次保护、控制，以及通信设备产生电磁干扰，甚至可能造成电晕损耗。因此研究换流站母线的电晕特性，提出最优的母线型式，对换流站母线设计以及将来的经济运行是非常重要的。

导线电晕是指导线表面电位梯度超过某一临界值之后，引起导线周围的空气电离所产生的发光放电现象。导致电晕产生的外施场强临界值定义为起晕场强，决定带电导体表面起晕场强高低的主要因素有导体表面的曲率半径、材料、表面粗糙度以及周围空气的湿度和温度。由于直流输电线路输送距离长，不可避免地要经过高湿度地区，因此在选择管母线型号和设置管母线时，考虑环境湿度对直流导线电晕的作用尤为重要。目前通常用Peek公式计算管型母线和导体表面的起晕场强，但Peek公式不考虑湿度对管母线电晕的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了解决空气湿度对直流换流站管母线设置影响问题，提供一种高湿度地区用新型直流换流站管母线选型布置方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型直流换流站管母线选型布置方法，它的步骤为：

(1)在备选管型母线型号中选定一管型母线；

(2)给定管型母线所在区域湿度；

(3)设定管型母线表面场强设定初始值；

(4)利用公式计算管型母线周围电场强度，其中E是管型母线周围某位置电场强度，r为管型母线周围某位置离导线圆心的径向距离，E₀是管型母线表面场强，r₀是导线半径；

(5)算出使α＝η的电场强度E_e，在通过公式计算该湿度下电离区域半径r_e；α是电离系数，η为附着系数；

(6)计算该湿度下电离区域内电离系数α和附着系数η；

(7)利用公式计算在特定湿度下电离区边界自由电子数和初始电子数比值；其中n是初始电子崩中自由电子数目，n₀是空间自由电子的初始数目，α是电离系数，η为附着系数，r_e是电离区半径，r₀是管母线半径；

(8)若此比值大于3500时，此时管型母线表面电场强度即为在该湿度下起晕场强；若此比值小于3500时，将管型母线表面电场强度增加一定值，然后遍历步骤(2)-(7)；

(9)由公式4Ah²+As²-4s²h²＝0计算管型母线在规定电压等级下，对地高度和极间距的起晕临界值，其中A＝r·exp(2U_c/r₀·E_c)，U_c是管型母线起晕电压，E_c是管型母线表面起晕场强，单位为kV/cm，r₀是导体半径，单位cm，h是管型母线对地高度，单位cm，s是两极极间距，单位cm；

(10)在备选管型母线中另选一种管型母线半径，遍历步骤(2)-(9)；

(11)根据实际条件选出合适管型母线型号、管型母线对地高度和极间距。

本发明的工作原理为：