特高压输电线路复合绝缘子串均压环优化及地面附近工频电场的研究

摘要

复合绝缘子是特高压输电线路上的重要设备,复合绝缘子由于其自身的结构和材料的特点,使得其沿面的电位和电场强度分布极不均匀,高压端附近的伞裙上将承担较大的电场强度。均压环在复合绝缘子上起到均匀电位和电场强度的作用,研究均压环的放置位置、环径和管径对复合绝缘子电场强度分布的影响,选取均压环的最优参数对特高压输电线路的安全运行具有重要的意义。特高压输电的电压等级较高,相应的电磁环境问题是特高压输电工程需要解决的关键问题之一,我国特高压杆塔分为猫头型杆塔和酒杯型杆塔,猫头型杆塔主要用于平原地区,猫头型杆塔输电线路周围的电场环境更受到人们的关注,本文主要研究采用猫头型杆塔时,特高压输电线下地面附近的电场强度分布,根据地面附近电场强度的限值计算输电线对地最小高度,为特高压输电工程提供参考。本论文运用ANSYS有限元软件研究了1000kV I型和V型复合绝缘子双均压环的最佳参数;猫头型杆塔和三相输电线对复合绝缘子沿面电场分布的影响;1000kV“IVI”和“VVV”三角形排列时,三相输电线路下地面附近电场强度的分布以及猫头型杆塔对三相输电线下地面附近电场强度的影响。论文主要研究成果如下:
　　1)建立了1000kV I型和V型复合绝缘子的三维模型,选取不同参数的大小均压环,对 I型和V型复合绝缘子的沿面电场强度进行了计算,通过对复合绝缘子沿面电场强度曲线的分析,得出了I型和V型复合绝缘子大小均压环的最优参数。
　　2)建立了1000kV猫头型杆塔-复合绝缘子-三相输电线的三维模型,研究了猫头型杆塔影响下、三相输电线影响下以及两者共同影响下的复合绝缘子沿面电位和电场强度曲线,结果表明猫头型杆塔对复合绝缘子串低压端附近复合绝缘子的电位和电场强度分布影响较大,而三相输电线路对复合绝缘子串高压端附近复合绝缘子的电位和电场强度分布影响较大。
　　3)建立了1000kV“IVI”和“VVV”三角形排列时,三相输电线的三维直导线模型和悬垂导线模型,研究了两种导线模型距地不同高度时,三相输电线下地面1.5m处电场强度的分布情况,根据国家规定的特高压输电线地面附近电场强度的限值,得出了特高压猫头型杆塔下输电线路对地的最小高度。同时分析了采用直导线模型和悬垂导线模型计算得出结果的差异。
　　4)建立了猫头型杆塔-三相悬垂输电线的三维模型,研究了在考虑猫头型杆塔时,三相悬垂导线下地面附近的电场强度分布的情况,得出了在猫头型杆塔的影响下,边相导线悬挂点下地面附近的电场强度比无猫头型杆塔时的要大。

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引 言

1 绪 论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

2 电磁场边值问题及其有限元原理

2.1 边值问题

2.2 三维有限元方法的原理

3 1000kV 复合绝缘子串电场计算及均压环设计

3.1 1000kV 复合绝缘子串三维模型的建立

3.2 I 型复合绝缘子串无均压环时的电场分析

3.3 I 型复合绝缘子串双均压环的设计优化

3.4 V 型复合绝缘子串双均压环的设计优化

4 猫头型杆塔、三相输电线对复合绝缘子电场影响的研究

4.1 猫头型杆塔-三相导线-复合绝缘子串的三维模型的建立

4.2 猫头塔和三相导线对复合绝缘子电场影响的研究

5 1000kV 输电线路地面附近电场的研究

5.1 1000kV 三相直导线下地面附近工频电场的研究

5.2 1000kV 三相悬垂导线下地面附近工频电场的研究

5.3 猫头型杆塔对地面 1.5m 处电场强度影响的研究

5.4 小结

6 结论

参考文献

后 记

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著