復(fù)雜環(huán)境下輸電工程運(yùn)行特性數(shù)學(xué)模型及仿真

目錄
前言
緒論 1
0.1 輸電線路在復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行的背景及重要意義 1
0.2 輸電線路運(yùn)行特性基本概念 3
0.2.1 線路走廊 3
0.2.2 直流輸電線路的電暈放電 3
0.2.3 耦合影響 3
0.2.4 氣球邊界 4
0.2.5 有限元分析法 4
0.3 輸電線路運(yùn)行特征研究現(xiàn)狀 5
0.3.1 輸電線路鄰近障礙物的研究現(xiàn)狀 5
0.3.2 輸電線路周?chē)ゎl電場(chǎng)研究現(xiàn)狀 6
0.3.3 山火模擬試驗(yàn)研究現(xiàn)狀 7
第一篇 輸電線路鄰近建筑物運(yùn)行特征
第1章 輸電線路鄰近建筑物工頻電場(chǎng)分析 13
1.1 我國(guó)輸電線路線下電場(chǎng)限制的規(guī)定 13
1.2 輸電線路電場(chǎng)仿真流程及邊界選取原則13
1.3 輸電線路鄰近建筑物周?chē)妶?chǎng)分布建模仿真 15
1.3.1 建立輸電線路仿真模型 15
1.3.2 不同相序線下電場(chǎng)計(jì)算 17
1.3.3 最優(yōu)相序推薦 20
1.3.4 對(duì)地安全距離推算 21
1.4 本章小結(jié) 23
第2章 輸電線路鄰近建筑物安全距離比選 24
2.1 輸電線路與建筑物安全距離要求 24
2.2 構(gòu)建建筑物數(shù)學(xué)模型 24
2.3 左右對(duì)稱(chēng)掛線雙回線路鄰近建筑物電場(chǎng)分析 27
2.3.1 仿真模型及網(wǎng)格劃分 27
2.3.2 輸電線路鄰近建筑物電場(chǎng)分析 28
2.3.3 輸電線路鄰近建筑物安全距離推算 30
2.3.4 建筑物對(duì)電場(chǎng)的影響分析 36
2.4 右側(cè)單邊掛線雙回線路鄰近建筑物電場(chǎng)分析 37
2.4.1 建立模型及電場(chǎng)分析 37
2.4.2 各種故障狀態(tài)下線路與觀測(cè)面間安全距離推算 40
2.4.3 風(fēng)偏時(shí)線路與建筑物間安全距離推算 54
2.5 本章小結(jié) 55
第二篇 輸電線路鄰近管道運(yùn)行特征
第3章 電磁干擾影響分析及計(jì)算感性電壓 59
3.1 電磁影響的對(duì)象及安全限值 59
3.1.1 電磁影響涉及的對(duì)象 59
3.1.2 輸電線路對(duì)天然氣管道的電磁影響限值 60
3.2 電磁干擾的機(jī)理分析 61
3.2.1 容性耦合影響 62
3.2.2 阻性耦合影響 62
3.2.3 感性耦合影響 62
3.3 基于管道大地?cái)?shù)學(xué)模型的感性耦合電壓計(jì)算 62
3.4 本章小結(jié) 65
第4章 利用CDEGS軟件進(jìn)行電磁干擾的仿真計(jì)算 67
4.1 建立仿真系統(tǒng) 67
4.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述 67
4.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型的相關(guān)參數(shù) 67
4.2 仿真計(jì)算及結(jié)果分析 70
4.2.1 穩(wěn)態(tài)條件下電磁干擾的仿真計(jì)算及結(jié)果分析 71
4.2.2 穩(wěn)態(tài)條件下影響電磁干擾因素的計(jì)算分析 72
4.2.3 暫態(tài)條件下電磁干擾的仿真計(jì)算及結(jié)果分析 79
4.2.4 暫態(tài)條件下影響電磁干擾因素的計(jì)算分析 81
4.3 本章小結(jié) 82
第5章 計(jì)算分析與評(píng)估管道的交流腐蝕 83
5.1 管道交流腐蝕的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及計(jì)算方法 83
5.2 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下管道交流腐蝕的計(jì)算與評(píng)估 84
5.3 本章小結(jié) 85
第6章 電磁影響超標(biāo)的防護(hù) 86
6.1 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下管道交流腐蝕超標(biāo)的防護(hù) 86
6.2 單相短路故障時(shí)管道對(duì)地電壓超標(biāo)的防護(hù) 88
6.2.1 接地墊防護(hù) 89
6.2.2 絕緣墊或敷設(shè)絕緣地面防護(hù) 89
6.2.3 針對(duì)管道對(duì)地電壓超標(biāo)的防護(hù)措施 90
6.3 本章小結(jié) 91
第三篇 輸電線路鄰近樹(shù)木運(yùn)行特征
第7章 特高壓直流輸電線路線下樹(shù)障隱患凈空距離數(shù)學(xué)模型 95
7.1 引言 95
7.2 建立導(dǎo)線應(yīng)力弧垂動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 95
7.2.1 建立動(dòng)態(tài)應(yīng)力數(shù)學(xué)模型 95
7.2.2 建立弧垂與應(yīng)力之間的非線性光學(xué)數(shù)學(xué)關(guān)系 97
7.3 建立樹(shù)木生長(zhǎng)高度預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型 98
7.3.1 擬合樹(shù)木生長(zhǎng)高度回歸方程 98
7.3.2 規(guī)劃求解生長(zhǎng)方程參數(shù) 100
7.4 建立線下樹(shù)障隱患凈空距離數(shù)學(xué)模型 101
7.4.1 建立線下凈空距離數(shù)學(xué)模型 101
7.4.2 線下樹(shù)障隱患凈空距離數(shù)學(xué)模型實(shí)際應(yīng)用 101
7.5 本章小結(jié) 103
第8章 特高壓直流輸電線路線下樹(shù)障隱患電場(chǎng)分布仿真分析 104
8.1 引言 104
8.2 計(jì)算線下樹(shù)木空間間隙擊穿場(chǎng)強(qiáng) 104
8.3 線下樹(shù)障電場(chǎng)仿真流程 105
8.4 線路電場(chǎng)分布建模與仿真分析 106
8.4.1 建立線下樹(shù)障隱患仿真模型 106
8.4.2 正極導(dǎo)線下樹(shù)障隱患電場(chǎng)分布 107
8.4.3 負(fù)極導(dǎo)線下樹(shù)障隱患電場(chǎng)分布 110
8.5 本章小結(jié) 113
第9章 特高壓直流輸電線路臨線樹(shù)障絕緣特性數(shù)學(xué)模型 114
9.1 引言 114
9.2 計(jì)算導(dǎo)線風(fēng)偏位移 114
9.3 計(jì)算線旁樹(shù)障空間合成電場(chǎng) 116
9.3.1 計(jì)算單極導(dǎo)線標(biāo)稱(chēng)電場(chǎng) 116
9.3.2 解析法計(jì)算空間合成電場(chǎng) 117
9.3.3 計(jì)算線旁樹(shù)木間隙擊穿場(chǎng)強(qiáng) 119
9.3.4 建立臨線樹(shù)障隱患絕緣特性數(shù)學(xué)模型 120
9.4 臨線樹(shù)障隱患絕緣特性數(shù)學(xué)模型實(shí)際應(yīng)用 120
9.5 本章小結(jié) 123
第10章 特高壓直流輸電線路臨線樹(shù)障隱患電場(chǎng)分布仿真分析 124
10.1 引言 124
10.2 建立臨線樹(shù)障隱患仿真模型 124
10.3 臨線樹(shù)障隱患導(dǎo)線與樹(shù)木空間合成電場(chǎng)分布仿真分析 125
10.3.1 正極導(dǎo)線旁樹(shù)木電場(chǎng)仿真分析 125
10.3.2 負(fù)極導(dǎo)線旁樹(shù)木電場(chǎng)仿真分析 130
10.3.3 正負(fù)極導(dǎo)線間樹(shù)木電場(chǎng)仿真分析 134
10.4 本章小結(jié) 139
第四篇 空氣濕度對(duì)特高壓直流輸電線路離子流場(chǎng)影響的研究
第11章 空氣濕度對(duì)離子流場(chǎng)影響機(jī)理的研究 143
11.1 直流輸電線路的電暈放電 143
11.2 直流輸電線路的離子流場(chǎng) 144
11.3 空氣濕度對(duì)離子流場(chǎng)影響的物理過(guò)程 144
11.3.1 環(huán)境空氣的組成 144
11.3.2 帶電離子碰撞水分子的物理過(guò)程 145
11.4 空氣濕度對(duì)離子流場(chǎng)的影響 145
11.4.1 空氣濕度對(duì)離子遷移率的影響 146
11.4.2 空氣濕度對(duì)起暈場(chǎng)強(qiáng)的影響 148
11.5 本章小結(jié) 149
第12章 空氣濕度影響下的±800kV輸電線路離子流場(chǎng)計(jì)算 150
12.1 考慮空氣濕度影響的離子流場(chǎng)計(jì)算模型 150
12.1.1 基本假設(shè) 150
12.1.2 離子流場(chǎng)的基本控制方程 151
12.1.3 邊界條件 151
12.2 離子流場(chǎng)的計(jì)算思路 152
12.2.1 有限元法求解泊松方程 153
12.2.2 上流有限元法求解電流連續(xù)性方程 153
12.2.3 考慮空氣濕度影響的離子流場(chǎng)計(jì)算流程 154
12.3 空氣濕度影響下的±800kV輸電線路地面離子流場(chǎng)計(jì)算 156
12.3.1 輸電線路模型 156
12.3.2 關(guān)鍵計(jì)算參數(shù)的確定 156
12.3.3 模型剖分與計(jì)算求解 159
12.3.4 計(jì)算結(jié)果與分析 160
12.3.5 計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證 161
12.4 本章小結(jié) 162
第13章 空氣濕度影響下的帶電作業(yè)人員體表電場(chǎng)分析 163
13.1 特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)分析模型 163
13.1.1 帶電作業(yè)方式 163
13.1.2 桿塔、導(dǎo)線與人體模型 164
13.1.3 作業(yè)位置的選取 165
13.2 地電位作業(yè)時(shí)的人體電場(chǎng)分析 166
13.2.1 作業(yè)人員位于橫擔(dān)處的電位與電場(chǎng)分布 166
13.2.2 作業(yè)人員位于桿塔側(cè)面的電位與電場(chǎng)分布 169
13.3 中間電位作業(yè)時(shí)的人體電場(chǎng)分析 171
13.3.1 作業(yè)人員位于導(dǎo)線上方3m處的電位與電場(chǎng)分布 171
13.3.2 作業(yè)人員位于導(dǎo)線水平方向3m處的電位與電場(chǎng)分布 174
13.4 等電位作業(yè)時(shí)的人體電場(chǎng)分析 176
13.4.1 作業(yè)人員站在導(dǎo)線上時(shí)的電位與電場(chǎng)分布 176
13.4.2 作業(yè)人員在導(dǎo)線側(cè)面時(shí)的電位與電場(chǎng)分布 179
13.4.3 作業(yè)人員站在導(dǎo)線上張開(kāi)雙臂時(shí)的電位與電場(chǎng)分布 181
13.5 本章小結(jié) 183
第五篇 輸電線路鄰近山火運(yùn)行特征
第14章 山火致線路跳閘機(jī)理分析及合成電場(chǎng)計(jì)算方法 187
14.1 引言 187
14.2 山火致輸電線路跳閘的機(jī)理分析 187
14.2.1 火焰高溫致線路跳閘的作用機(jī)理 188
14.2.2 火焰高電荷密度致線路跳閘的作用機(jī)理 189
14.2.3 固體顆粒物致線路跳閘的作用機(jī)理 191
14.3 特高壓直流輸電線路合成電場(chǎng)計(jì)算方法 192
14.4 本章小結(jié) 196
第15章 建立山火條件下直流線路合成電場(chǎng)數(shù)學(xué)模型 197
15.1 引言 197
15.2 山火條件下直流輸電線路合成電場(chǎng)計(jì)算方法 197
15.2.1 建立山火條件下直流線路合成電場(chǎng)數(shù)學(xué)模型 197
15.2.2 基本假設(shè)及邊界條件 199
15.2.3 推導(dǎo)計(jì)算模型 199
15.2.4 合成電場(chǎng)計(jì)算流程 200
15.3 驗(yàn)證計(jì)算方法正確性 202
15.4 分析計(jì)算結(jié)果 202
15.5 本章小結(jié) 205
第16章 火焰溫度及電荷密度對(duì)合成電場(chǎng)影響仿真研究 207
16.1 引言 207
16.2 建立山火條件下直流線路合成電場(chǎng)仿真模型 207
16.3 確定計(jì)算場(chǎng)域邊界條件及劃分網(wǎng)格 209
16.3.1 確定邊界條件 209
16.3.2 劃分有限元網(wǎng)格 209
16.4 驗(yàn)證仿真方法正確性 210
16.5 火焰溫度及電荷密度對(duì)合成電場(chǎng)的影響仿真研究 210
16.5.1 建立有限元溫度場(chǎng)分析仿真模型 212
16.5.2 火焰溫度對(duì)擊穿場(chǎng)強(qiáng)的影響仿真研究 214
16.5.3 火焰電荷密度對(duì)合成電場(chǎng)的影響仿真研究 215
16.5.4 山火中合成電場(chǎng)計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比分析 222
16.6 本章小結(jié) 223
第17章 山火中顆粒物對(duì)電場(chǎng)的影響仿真研究 224
17.1 引言 224
17.2 線路間隙顆粒物致電場(chǎng)畸變仿真研究 224
17.2.1 間隙距離及顆粒物尺寸變化致電場(chǎng)畸變仿真研究 227
17.2.2 顆粒物畸變范圍仿真研究 229
17.2.3 顆粒鏈致電場(chǎng)畸變仿真研究 230
17.3 導(dǎo)線表面顆粒物對(duì)電場(chǎng)的影響仿真研究 233
17.3.1 橢圓形顆粒物對(duì)電場(chǎng)的影響仿真研究 234
17.3.2 圓形顆粒物對(duì)電場(chǎng)的影響仿真研究 235
17.3.3 菱形顆粒物對(duì)電場(chǎng)的影響仿真研究 237
17.3.4 顆粒物種類(lèi)對(duì)電場(chǎng)的影響仿真研究 238
17.4 本章小結(jié) 239
參考文獻(xiàn) 240