220kv郎沙單回線路工頻電磁場(chǎng)分析

第220kv郎沙單回線路工頻電磁場(chǎng)分析

第27卷第1期2012年2月

電力學(xué)報(bào)

JOURNAL0FELECTRICPOⅥ,ER

VoL27Nc)．1

Feb．2012

文章編號(hào)：1005—6548(2012)Ol一0031-04

220kV郎沙單回線路工頻電磁場(chǎng)分析

邱燦1,姜志鵬2

(1．湖北電力公司鄂州供電公一J,湖北鄂州436000；2．武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院,武漢430074)

摘要：針對(duì)鄂州220kV郎沙單回輸電線路,基于有限元法和APDL參數(shù)化語(yǔ)言,研究并分析地線、導(dǎo)線對(duì)地高度、導(dǎo)線參數(shù)、相間水平距離和相間垂直距離等影響因素對(duì)線路周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度及磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響.計(jì)算結(jié)果表明,導(dǎo)線對(duì)地高度對(duì)工頻電場(chǎng)強(qiáng)度及磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響較之其它影響因素尤為明顯.

關(guān)鍵詞：220kV郎沙線；有限元法；電場(chǎng)強(qiáng)度；磁感應(yīng)強(qiáng)度；影響因素

中圖分類號(hào)：TM726文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

隨著電力需求迅速增長(zhǎng),高壓輸電線路穿越城鎮(zhèn)的情況經(jīng)常出現(xiàn),線路工頻電磁場(chǎng)問(wèn)題越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注.鄂州巾^目前已形成一個(gè)以為220kV核心、110kV為骨架的地區(qū)供電網(wǎng)絡(luò),鄂州220kV郎沙輸電線路起點(diǎn)為220kV郎家畔變電站,迄點(diǎn)為220kV沙塘變電站,沿線跨越地區(qū)平地為主,全長(zhǎng)17．9km,單回路結(jié)構(gòu)Ⅲ.本文基于有限元法和APDL參數(shù)化語(yǔ)言研究并分析地線、導(dǎo)線對(duì)地高度、導(dǎo)線參數(shù)、相間水平距離和相問(wèn)垂直距離等影響因素對(duì)220kV郎沙單回線路的工頻電磁場(chǎng)分布的影響.

l計(jì)算原理

輸電線路工頻電磁場(chǎng)變化頻率為50Hz頻率交變的準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng),屬于極低頻(ELF)范圍,其波長(zhǎng)為6000km,220kV郎沙單回線路全長(zhǎng)17．9km,遠(yuǎn)小于這一波長(zhǎng),構(gòu)不成有效的電磁能量轉(zhuǎn)換,可認(rèn)為線路周圍的電場(chǎng)和磁場(chǎng)是相互獨(dú)立閨．因此可以用靜電場(chǎng)的概念分開計(jì)算工頻電場(chǎng)及工頻磁場(chǎng).

有限元法是求解邊值問(wèn)題的計(jì)算方法,其原理是將求解區(qū)域劃分為若干小區(qū)域,采用線性插值求解各個(gè)小區(qū)域,通過(guò)各個(gè)區(qū)域計(jì)算總和得整個(gè)區(qū)域的解.有限元法最主要的特點(diǎn)是根據(jù)該方法編制的軟件系統(tǒng)對(duì)于各種電磁計(jì)算問(wèn)題具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,通過(guò)前處理過(guò)程能有效地形成方程并求解.

輸電線路導(dǎo)線為無(wú)限長(zhǎng)圓柱導(dǎo)體,在靜電場(chǎng)計(jì)算中,無(wú)限長(zhǎng)圓柱導(dǎo)體沿其軸向電場(chǎng)分量為零,三維計(jì)算可以簡(jiǎn)化為二維計(jì)算.忽略端部效應(yīng)和弧垂,不考慮桿塔對(duì)工頻電場(chǎng)的畸變作用,其有限元法待求的邊值可以描述為：

V碭=o；計(jì)算區(qū)域．(1)

ph=M；；(潔l,2,…,n)．(2)同理,將輸電線路工頻磁場(chǎng)計(jì)算簡(jiǎn)化為二維靜磁場(chǎng)問(wèn)題,其有限元法待求的邊值問(wèn)題可以描述為：

V2A=O；汁算區(qū)域．(3)

A4刊i；(i=1,2,…,n)．(4)2計(jì)算模型

220kV郎沙單回輸電線路設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表l所示,根據(jù)線路設(shè)計(jì)參數(shù)分別建立工頻電場(chǎng)及工頻磁場(chǎng)二維有限元模型.220kV郎沙單回輸電線路的工頻電磁場(chǎng)計(jì)算區(qū)域三相為非正三角形逆相序排列,三相對(duì)稱相差120.,影響因素不考慮相序問(wèn)題.仿真中BC相處于同一水平高度,A相垂直高度高于BC相.仿真計(jì)算中導(dǎo)線的懸掛高度及相間距離參考單回ZML型塔線路參數(shù).導(dǎo)線弧垂通過(guò)式(5)等高懸鏈線方程計(jì)算.

￡：蘭盟sh—要生sh上：塑』．(5)

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式中：最低點(diǎn)應(yīng)力0o=69．05MPa；比載v=32．5#215;10.MPa／m(不考慮風(fēng)速及覆冰)；z取平均檔距