[发明专利]同塔双回直流输电线路周围电场计算及Ansys仿真验证方法

说明书

本发明公开了一种同塔双回直流输电线路周围电场计算及Ansys仿真验证方法，包括：首先，分别计算同塔双回直流输电线路一回带电、另一回停电检修情形下和线路下方有施工设备情形下的电磁场；其次，分别对同塔双回直流输电线路一回带电、另一回停电检修情形下的电磁场、同塔双回直流输电线路下方有施工设备情形下的电磁场进行Ansys仿真验证；最后，通过改变线路的走向、长度、半径、导体分裂数及分裂间距、铁塔的高度参数，建立新的线路电磁场模型，即可重新计算线路电磁场和具有施工设备的畸变磁场。本发明解决了同塔双回直流输电线路在不同长度、输送功率、不同距离等条件下，基础工程施工中同塔双回直流输电线路周围电场难以分析的技术问题。

技术领域

本发明属于高压直流输电线路技术领域，具体的说，涉及了一种同塔双回直流输电线路周围电场分析计算方法。

背景技术

对直流输电线路而言，当导线表面电场强度超过起晕场强时就会引起电晕的损耗，同时也造成一定的电磁污染。导线的选取及其布置方式等是决定电场效应危害和电磁污染程度的主要因素。对同塔双回直流输电线路的表面和周围空间的电场进行计算和分析，利用计算结果可以对同塔双回直流输电线路的布置方式和对周围空间电磁环境的影响提出一些指导性的措施；并且当输电线路需要进行改造施工时，分析带电线路下方施工安全情况并得到相对应的安全措施显得尤为重要。

目前，对于线路感应电和周围电场的计算均未考虑线路下方工程施工装备对电场畸变的影响，但当线路下方存在工程施工装备或其它介质时，电场在空气与施工装备介质交界面处发生畸变，若要更准确地计算同塔双回直流输电线路施工的电场分布情况，需要考虑到线路下方工程施工装备对电场畸变的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同塔双回直流输电线路周围电场分析计算及Ansys仿真验证方法。本发明首先计算同塔双回直流输电线路一回带电、另一回停电检修和同塔双回直流线路下方有施工装备的电磁场，该计算方法在不同长度、输送功率、不同距离等条件下，计算基础工程施工下感应电的分布情况；然后利用Ansys有限元仿真模型，验证该计算方法计算线路和设备的感应电情况的正确性，包含静电感应电压、电磁感应电压、静电感应电流和电磁感应电流。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种同塔双回直流输电线路周围电场计算及Ansys仿真验证方法，包括：

(1)计算同塔双回直流输电线路一回带电、另一回停电检修情形下的电磁场，具体为：

11)采用求解静态电磁场的方法求解输电线路电磁场，取得导体运行相量电压列向量V；

12)通过静电场公式，实现导体运行相量电压列向量V与导体带电荷量列向量Q的求解；

(2)计算同塔双回直流输电线路下方有施工设备情形下的电磁场，具体为：

21)采用模拟电荷法计算直流输电线路附近的工频电场；

22)采用有限元法计算施工设备的畸变电场，即：把计算域离散剖分为有限个互不重叠且相互连接的单元，在每个有限元单元内选择基函数，基函数由单元电位变量和形状函数构成，利用迦辽金加权余量法求解单元内的形状函数；

(3)对同塔双回直流输电线路一回带电、另一回停电检修情形下的电磁场进行Ansys仿真验证，具体为：

31)建立一回带电、另一回停电检修时同塔双回直流输电线路的Ansys模型，获取输电线路的导线参数、杆塔的导体参数、线路的运行电压参数和避雷线的接地参数，将模型区分为有限长线形状的导体；

32)计算导体段轴线的细线段与处于导体表面的细线段之间的互感，求解静电场耦合矩阵，根据每个带电导体携带的电荷求解空间的电位和电场分布，验证步骤(1)中计算结果的准确性；