[发明专利]一种用于计算高压直流导线起晕场强的方法及系统

权利要求书

1.一种用于计算高压直流导线起晕场强的方法，所述方法包括：

确定计算高压直流导线合成电场的参数，所述参数包括：导线半径、导线高度、电压和海拔高度，并对所述参数进行赋值；

根据优化模拟电荷法计算所述高压直流导线的表面电场和周围的标称电场；

确定利用电子崩头部电子数量计算表面电场的方法；确定不同海拔高度下的所述高压直流导线起晕场强的计算原理，还包括：判断所述不同海拔高度下的所述高压直流导线起晕场强的计算原理是否合理：

动态地研究电子崩的发展过程，首先认为一个电子崩是由导线表面附近的一个电子开始形成的，认为这个电子产生的电场可以忽略，则此处电场E₀等于导线产生的电场E_n0；

当电子崩的长度从0变化到Δl，并且Δl长度小于l长度的5％时，认为这一小段距离内电场都等于E₀，计算出电子崩的长度从0变化到Δl所用的时间t₁、电子崩头部电子球体的半径r₁、电子崩头部的电子数量Q₁和电子崩头部电子产生的电场E_r1，这时电子崩头部总的电场E₁等于导线在此处产生的标称电场E_n1+E_r1；E_n1为导线在此处产生的标称电场；

若电子崩长度增加到2Δl，则电子崩的长度从0变化到2Δl所用的时间t₂＝t₁+Δl/E₁，电子崩头部的电子数量并且计算出电子崩头部电子球体的半径r2和电子崩头部电子产生的电场Er2，则电子崩头部总的电场E₂可得出；

当电子崩长度增加到nΔl时，此处电子崩头部总的电场E_n使电离系数α等于吸附系数η，电子崩头部的电子数量Q_n达到给定的值，那么此时导线的电压即为起晕电压，导线表面的标称电场即为起晕场强；

得到电子崩头部电场E_n、头部电子数量Q_n、电子崩长度nΔl以及起晕电压和起晕场强；

根据Peek公式和不同海拔高度下的所述高压直流导线起晕场强的计算原理，拟合出所述导线半径与电子崩头部电子数量的关系式；

利用不同海拔高度下的所述高压直流导线起晕场强的计算原理和所述导线半径与电子崩头部电子数量的关系式构建不同海拔高度下的所述高压直流导线起晕场强的理论计算方法，计算出电子崩头部电场、所述电子崩头部电子数量、电子崩长度、所述电子崩头部电子数量与所述表面电场的关系、所述导线半径与所述电子崩头部电子数量的关系、所述不同海拔高度下的所述高压直流导线的起晕场强。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：判断所述电子崩头部电子数量与所述表面电场的关系是否有效：

假设电子崩中电子都集中在电子崩头部的一个球体中，以l表示电子崩长度，在电场E中，电子崩中电子数量其中，r₁表示电极表面，α表示电离系数，η表示吸附系数，r₁+l表示电离层边界，在该边界处电离系数α等于吸附系数η，Q(l)表示电子崩中电子数量；

电子崩头部电子球体表面的电场其中，r是电子球的半径，e为电子电量，ε₀表示空气介电常数；

r由扩散方程来计算，电子崩头部的半径其中D为电子扩散系数，t为电子从r₁到r₁+l的渡越时间；

电子从r₁到r₁+l的渡越时间其中，v_e和K_e分别是电子的漂移速度和迁移率，其中v_e与此处电场有关，是l的函数，K_e为一常数，S表示积分变量；

根据以上关系，则得

进而

利用爱因斯坦关系式并且以表示电子的能量，则其中，V是用伏表示的电子能量，k表示波尔兹曼常数，T表示温度；

最后得到以及电子球表面电场

式中V是用伏表示的电子能量。