輸變電工程電暈效應(yīng)與設(shè)計實踐

第1部分 基本概念
第1章 高壓架空輸電線路2
1.1電力系統(tǒng)2
1.2高壓交流輸電線路3
1.2.1發(fā)展史3
1.2.2輸電容量3
1.2.3線路結(jié)構(gòu)4
1.3高壓直流輸電線路5
1.3.1發(fā)展史5
1.3.2技術(shù)和經(jīng)濟考慮6
1.3.3線路結(jié)構(gòu)6
1.4輸電線路電磁建模7
1.4.1理想化線路結(jié)構(gòu)7
1.4.2場論建模8
1.4.3多導(dǎo)體傳輸線建模10
1.5電氣設(shè)計注意事項10
1.6氣象條件影響和電暈效應(yīng)統(tǒng)計描述11
參考文獻13
第2章 導(dǎo)線表面電場15
2.1概述15
2.1.1分裂導(dǎo)線15
2.1.2常用術(shù)語定義16
2.2導(dǎo)線表面電場計算17
2.2.1孤立導(dǎo)線17
2.2.2地面上方單根導(dǎo)線18
2.3單導(dǎo)線輸電線路18
2.4孤立分裂導(dǎo)線20
2.4.1分裂導(dǎo)線等效半徑22
2.4.2實際線路中的應(yīng)用22
2.5準確方法23
2.5.1連續(xù)鏡像法23
2.5.2矩量法26
2.5.3模擬電荷法28
參考文獻29
第3章 電暈和間隙放電31
3.1基本電離過程31
3.1.1電離和激發(fā)32
3.1.2電子附著與脫附33
3.1.3復(fù)合33
3.1.4導(dǎo)線表面電子發(fā)射34
3.1.5帶電粒子的擴散和漂移34
3.1.6空氣中基本放電參數(shù)35
3.2放電現(xiàn)象36
3.3空氣中圓柱形導(dǎo)線表面電暈放電38
3.3.1負直流電暈?zāi)Ｊ?8
3.3.2正直流電暈?zāi)Ｊ?0
3.3.3交流電暈?zāi)Ｊ?3
3.4電暈放電電流44
3.4.1Shockley-Ramo定理44
3.4.2同軸圓柱結(jié)構(gòu)中的感應(yīng)電流46
3.5電暈起始場強48
3.6間隙放電49
參考文獻50

第2部分 交流輸電線路
第4章 電暈損失和臭氧53
4.1交流電暈損耗的物理本質(zhì)53
4.2電暈損耗理論分析55
4.3電暈損耗激發(fā)函數(shù)57
4.4電暈損耗影響因素58
4.5電暈損耗經(jīng)驗預(yù)測方法60
4.6臭氧62
參考文獻62
第5章 電磁干擾64
5.1概述64
5.2電暈產(chǎn)生電磁干擾的物理描述65
5.3電暈脈沖的頻域分析65
5.3.1傅里葉分析66
5.3.2功率譜密度68
5.4RI激發(fā)函數(shù)69
5.5傳播分析71
5.5.1單導(dǎo)線71
5.5.2多導(dǎo)體傳輸線：簡化分析73
5.5.3帶地線的輸電線路77
5.5.4模態(tài)衰減常數(shù)77
5.5.5多導(dǎo)體傳輸線：更精確方法78
5.6輸電線路RI特性的影響因素82
5.7評估RI的經(jīng)驗和半經(jīng)驗方法84
5.7.1經(jīng)驗方法84
5.7.2半經(jīng)驗方法86
5.8電暈放電TVI預(yù)測87
附錄5A88
參考文獻91
第6章可聽噪聲93
6.1概述93
6.2電暈產(chǎn)生可聽噪聲的物理描述93
6.3可聽噪聲傳播的理論分析94
6.4輸電線路的可聽噪聲特性97
6.5輸電線路可聽噪聲預(yù)測98
參考文獻99

第3部分 直流輸電線路
第7章空間電荷與電暈損耗101
7.1單極直流輸電線路101
7.1.1單極電暈放電的物理描述101
7.1.2單極電暈控制方程102
7.1.3簡單結(jié)構(gòu)分析103
7.1.4導(dǎo)線-平面結(jié)構(gòu)的簡化分析105
7.1.5一般單極輸電線路結(jié)構(gòu)分析106
7.2雙極直流輸電線路108
7.2.1雙極電暈的物理描述108
7.2.2雙極電暈控制方程109
7.2.3簡化分析110
7.2.4一般雙極傳輸線結(jié)構(gòu)分析110
7.3改進分析方法112
7.3.1與實驗比較112
7.3.2改進方法的局限性113
7.4影響空間電荷場和電暈損耗的因素115
7.5經(jīng)驗方法116
附錄7A單極和雙極空間電荷場的一些計算問題118
7A.1無空間電荷電場的通量線軌跡118
7A.2非線性兩點邊值問題的數(shù)值解119
參考文獻120
第8章無線干擾與可聽噪聲123
8.1概述123
8.2RI分析及特點124
8.2.1單極線124
8.2.2雙極線125
8.2.3RI特性126
8.3可聽噪聲分析及特性127
8.4RI和AN經(jīng)驗計算方法128
8.4.1無線電干擾128
8.4.2可聽噪聲129
8.5交/直流混合輸電線路130
8.5.1電場和空間電荷環(huán)境130
8.5.2電暈效應(yīng)評估131
參考文獻132

第4部分 測試和設(shè)計
第9章電暈效應(yīng)評估的測量方法和試驗技術(shù)135
9.1概述135
9.2電暈試驗方法135
9.2.1實驗室電暈籠136
9.2.2戶外大電暈籠137
9.2.3戶外試驗線段138
9.2.4運行線路139
9.3電暈起始場強測定139
9.3.1導(dǎo)線測試139
9.3.2金具測試140
9.4電暈損耗測量141
9.4.1交流電暈損耗141
9.4.2直流電暈損耗143
9.5短線路上RI和AN的測量和解釋143
9.5.1短單導(dǎo)線線路RI143
9.5.2短多導(dǎo)線線路RI148
9.5.3短線路AN149
9.6測量RI的儀器和方法150
9.6.1儀器150
9.6.2測量方法153
9.7AN儀器和測量方法154
9.7.1儀器154
9.7.2測量方法155
9.8直流電場和空間電荷環(huán)境參數(shù)測量156
9.8.1電場156
9.8.2離子電流密度159
9.8.3單極電荷密度159
9.8.4其他參數(shù)160
9.8.5測量方法160
參考文獻161
第10章設(shè)計注意事項165
10.1概述165
10.2電暈損耗對線路設(shè)計的影響166
10.3RI設(shè)計準則166
10.4AN設(shè)計準則169
10.5直流電場和離子電流設(shè)計準則171
10.6考慮電暈效應(yīng)的輸電線路整體設(shè)計172
參考文獻174

第5部分 沙塵條件下超/特高壓輸電線路電暈特性研究（案例1）
第11章高海拔沙塵條件下特高壓輸電線路導(dǎo)線電暈特性實驗系統(tǒng)研制與優(yōu)化177
11.1沙塵參數(shù)選取177
11.1.1風速177
11.1.2沙塵顆粒度178
11.1.3沙塵濃度179
11.2沙塵天氣模擬裝置的研制與優(yōu)化180
11.2.1噴沙方案初步擬定181
11.2.2噴沙方案對比分析182
11.2.3供氣系統(tǒng)設(shè)計184
11.2.4給沙系統(tǒng)設(shè)計185
11.2.5沙塵模擬系統(tǒng)整體布置186
11.3沙塵條件下導(dǎo)線電暈損失特性測量系統(tǒng)的研制與優(yōu)化188
11.3.1基于光纖傳輸?shù)膶?dǎo)線電暈損失特性測量系統(tǒng)188
11.3.2電暈放電強度檢測系統(tǒng)192
11.3.3GPS無線傳輸?shù)膶?dǎo)線電暈損失特性測量系統(tǒng)193
11.4試驗布置及試驗方法194
11.4.1試驗布置194
11.4.2試驗方法195
第12章高海拔沙塵條件下電暈放電起始判定方法研究199
12.1五種電暈起始判定方法及判定方法199
12.2沙塵條件下特高壓交流輸電線路導(dǎo)線電暈起始特性試驗結(jié)果201
12.3沙塵條件下超/特高壓正/負極性直流電壓下分裂導(dǎo)線電暈起始特性試驗結(jié)果203
12.4沙塵條件對導(dǎo)線電暈放電強度的影響207
12.4.1交流導(dǎo)線情況207
12.4.2直流導(dǎo)線情況208
第13章高海拔不同沙塵條件對典型超/特高壓輸電線路導(dǎo)線起始電暈場強的影響規(guī)律210
13.1交流導(dǎo)線起暈場強的影響規(guī)律研究及修正曲線210
13.1.1導(dǎo)線直徑的影響規(guī)律研究210
13.1.2分裂數(shù)的影響規(guī)律研究211
13.1.3沙塵濃度的影響規(guī)律研究212
13.1.4沙塵粒徑的影響規(guī)律研究214
13.1.5海拔高度的影響規(guī)律研究216
13.2直流導(dǎo)線起暈場強的影響規(guī)律研究及修正曲線217
13.2.1導(dǎo)線直徑的影響規(guī)律研究217
13.2.2分裂數(shù)的影響規(guī)律研究218
13.2.3沙塵濃度的影響規(guī)律研究220
13.2.4淋雨量的影響規(guī)律研究221
13.3沙塵條件下寬頻帶電暈電流時域頻域特性222
第14章高海沷不同沙塵條件對典型超/特高壓輸電線路導(dǎo)線電暈損失的影響規(guī)規(guī)及修正曲線224
14.1交流導(dǎo)線電暈損失的影響規(guī)律研究及關(guān)系曲線225
14.1.1導(dǎo)線直徑的影響規(guī)律研究225
14.1.2分裂數(shù)的影響規(guī)律研究226
14.1.3導(dǎo)線表面場強的影響規(guī)律研究227
14.1.4沙塵粒徑的影響規(guī)律研究227
14.1.5沙塵濃度的影響規(guī)律研究229
14.2直流導(dǎo)線電暈損失的影響規(guī)律研究及關(guān)系曲線230
14.2.1導(dǎo)線直徑的影響規(guī)律研究230
14.2.2分裂數(shù)的影響規(guī)律研究234
14.2.3導(dǎo)線表面場強的影響規(guī)律研究235
14.2.4沙塵粒徑的影響規(guī)律研究238
14.2.5沙塵濃度的影響規(guī)律研究238
第15章高海拔沙塵地區(qū)超/特高壓輸電線路導(dǎo)線起暈場強預(yù)測方法研究242
15.1交流分裂導(dǎo)線起暈場強預(yù)測方法242
15.1.1考慮海拔因素的晴好天氣下起暈場強預(yù)測方法242
15.1.2沙塵條件下起暈場強預(yù)測方法243
15.2直流分裂導(dǎo)線起暈場強預(yù)測方法244
15.2.1考慮海拔因素的晴好天氣下起暈場強預(yù)測方法244
15.2.2沙塵條件下起暈場強預(yù)測方法244
15.2.3淋雨條件下起暈場強預(yù)測方法245
15.3起暈場強預(yù)測方法評估245
第16章考慮沙塵荷電影響的三維電暈損失計算模型246
16.1螺旋模擬電荷及邊界點坐標246
16.2電暈起始和空間電荷發(fā)射249
16.3空間電荷遷移與復(fù)合250
16.3.1不同溫濕度氣壓下關(guān)鍵參數(shù)正負離子遷移率獲取251
16.3.2沙塵顆粒在交流離子流場中荷電遷移運動模型256
16.4電暈損失計算與實測驗證266
16.4.1小電暈籠中單根絞線電暈損失計算分析266
16.4.2特高壓電暈籠中含弧垂分裂導(dǎo)線電暈損失計算分析270
16.4.3特高壓電暈籠中沙塵條件下分裂導(dǎo)線電暈損失計算分析271
參考文獻272
第17章復(fù)雜環(huán)境下750kV同塔四回輸電線路導(dǎo)線電暈損失評估273
17.1同塔四回750kV輸電線路概況與場強仿真計算273
17.1.1線路概況273
17.1.2有限元幾何計算模型以及邊界條件276
17.1.3導(dǎo)線表面平均有效場強的計算結(jié)果278
17.26×LGJ-500/45導(dǎo)線電暈損失以及海拔校正281
17.2.1環(huán)境氣候?qū)嶒炇遗c沙塵模擬系統(tǒng)281
17.2.2電暈籠與試驗方法282
17.2.36×LGJ-500/45導(dǎo)線電暈損失隨海拔的變換關(guān)系284
17.2.4電暈損失海拔校正286
17.3不同塔型以及相序下同塔四回750kV輸電線路電暈損失估算288
17.3.1電暈損失等效288
17.3.2晴朗天氣下電暈損失估算方法290
17.3.3雨雪霧天氣下電暈損失估算方法291
17.3.4風沙天氣下電暈損失估算方法295
17.3.5實際線路總電暈損失估算297
17.3.6750kV同塔四回布置以及電暈損失與線損的比較297
17.3.7實際線路電暈損失隨海拔變化關(guān)系298
參考文獻299

第6部分 不同海沷地區(qū)超高壓交流輸變電工程金具起暈特性研究（案例2）
第18章超高壓交流金具表面場強分布計算與影響規(guī)律研究301
18.1屏蔽球表面場強分布計算與影響規(guī)律研究301
18.1.1屏蔽球表面場強分布計算301
18.1.2屏蔽球表面場強分布影響規(guī)律302
18.2均壓環(huán)表面場強分布計算與影響規(guī)律研究302
18.2.1馬鞍形均壓環(huán)表面場強分布計算與影響規(guī)律研究303
18.2.2橢圓形和圓形均壓環(huán)表面場強分布計算與影響規(guī)律研究304
18.3間隔棒表面場強分布計算與影響規(guī)律研究307
18.3.1間隔棒表面場強分布計算307
18.3.2間隔棒表面場強分布影響規(guī)律307
第19章不同海拔地區(qū)金具起暈場強試驗309
19.1不同海拔地區(qū)屏蔽球起暈場強試驗309
19.1.1低海拔屏蔽球起暈場強試驗309
19.1.2高海拔屏蔽球起暈場強試驗311
19.1.3不同海拔地區(qū)屏蔽球起暈場強結(jié)果分析313
19.2不同海拔地區(qū)均壓環(huán)起暈場強試驗314
19.2.1低海拔均壓環(huán)起暈場強試驗314
19.2.2高海拔均壓環(huán)起暈場強試驗316
19.2.3不同海拔地區(qū)均壓環(huán)起暈場強結(jié)果分析316
19.3不同海拔地區(qū)間隔棒起暈場強試驗320
19.3.1低海拔間隔棒起暈場強試驗320
19.3.2高海拔間隔棒起暈場強試驗321
第20章金具起暈場強計算物理模型323
20.1屏蔽球起暈場強計算物理模型323
20.1.1屏蔽球表面光電子發(fā)射模型323
20.1.2適用于屏蔽球結(jié)構(gòu)的光子幾何吸收面積因子325
20.1.3物理模型中各個系數(shù)的取值325
20.1.4起暈場強計算物理模型驗證326
20.2均壓環(huán)起暈場強計算物理模型328
20.2.1均壓環(huán)表面光電子發(fā)射模型328
20.2.2適用于均壓環(huán)結(jié)構(gòu)的光子幾何吸收面積因子328
20.2.3起暈場強計算物理模型驗證329
20.3間隔棒起暈場強計算物理模型331
20.3.1間隔棒表面光電子發(fā)射模型331
20.3.2適用于間隔棒結(jié)構(gòu)的光子幾何吸收面積因子331
20.3.3起暈場強計算物理模型驗證333
20.3.4不同尺寸間隔棒起暈場強數(shù)值仿真333
20.4環(huán)境因素對起暈場強的影響機制335
20.4.1氣壓對起暈場強的影響335
20.4.2濕度對起暈場強的影響336
20.4.3溫度對起暈場強的影響336
參考文獻338