特高压交流输电线路电晕效应的预测方法_可听噪声_唐剑

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图1 Fig. 1
交流特高压电晕笼实物图 UHV AC corona test cage
其预测公式是 利用各自国家的输电导 线试验得到 的 , 计算结果相差较大 , 并不统一。因此仅靠国外经 验公式计算导线电晕效应水平来指导我国特高压线 路导线选型是不合适的 , 我国也应利用特高压电晕 笼开展大量导线的电晕效应试验研究, 再结合理论 分析和试验数据统计 , 最终得到适合我国实际情况 的可听噪声和无线电干扰预测公式。 本文利用特高压电晕笼开展了 13 种导线的交 流电晕可听噪声试验工作。重点研究可听噪声的预 测方法。
摘 要 : 电晕 效应问题是特高压输电关键技术问题之 一 , 是特高 压输电 线路导 线选型的 决定性 因素。为此 , 利 用 特高压电晕笼开展了 13 种导线的可听噪声试验 , 获得了单位长不同导线的可听噪 声产生功率 , 分析 了导线表面 场 强、 子导线线径、 分裂间距和分裂数等因素对导线电晕可听噪声的影响规律。结果 表明 : 导 线电晕可 听噪声与导 线 表面场强的负倒数呈线性关系 ; 在相同的导线表 面场强下 , 可听噪 声产生 功率与 子导线 线径和分 裂数呈 线性递 增 关系 , 而分裂间距对导线电晕可听噪声水平影响不 大。通过多 元回归 分析方 法对试 验数据 进行统 计分析 , 回归 方 程和 相关系数的显著性分析结果表明回归方程高度显著 , 且逼近效果好 , 回归方程 各系数也是 高度显著 的 , 可对 可 听噪 声产生功率进行有效的预测。最终初步提出了适合我国实际导线情况的导线 电晕可听噪 声预测公 式 , 为我 国 特高压输电线路导线选型设计提供参考。 关键词 : 特高压输电 ; 电晕效应 ; 交流 ; 电晕笼 ; 可听噪声 ; 分裂间距 中图分类号 : T M 862 文献标志码 : A 文章编 号 : 1003 - 6520( 2010) 11 - 2679 -08
Abstract: With the increase of vo ltag e level, co ro na effects and electr omag netic envir onment issue g ener ated fro m po wer line beco me a cr itica l pr oblem o f U H V t ransmission, and ar e determinativ es for the split t ype of the U H V bundle. T hr ough the co ro na perfo rmance ex periments in the U H V co rona cag e, audible noise g ener atio n quantities of 13 bundles are obtained. Effects of sur face g radient o f conducto r, diameter of sub - conducto r, split space, and split number on audible noise are st udied in detail. T he results show that audible no ise is in linear relatio n with nega tive reciprocal o f g radient. In the same surface gr adient case, audible noise is in linear increasing r elation w ith diame ter of sub - conducto r and split number. Ho wever , the inf luence of split space can be neglected. M o reov er, multi va r iant reg ression method is sug gested to be applied to the stat istical analysis of test data. T he obtained r eg r essio n e quation and its co eff icient s are ver ified t o be highly significant. F inally, methods fo r predicting audible noise genera ted fro m U H V lines ar e proposed, w hich ar e suitable for actual situation of China. Key words: U HV tr ansmissio n; coro na effects; A C; co rona cage; audible noise; split space
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Prediction of Corona Effects Generated From UHVAC Transmission Lines, Ñ : Audible Noise
T ANG Jian , YANG Ying - jian , L I Yong - shuang , Z H ANG Guang - zhou , ZH ANG Xiao - w u , H E Jin - liang ( 1. China Pow er Eng ineering Consult ing Group Co rpo ration, Beijing 100011, China; 2. St ate Grid Elect ric Po wer Research Inst it ut e, Wuhan 430074, China; 3. St at e Key Laborat ory of P ow er Syst em s, Depart ment of Elect rical Eng ineering , T singhua Universit y, Beijing 100084, China)
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, 并将试验数据和已有的经验公式计算值比
较, 最终用以指导导线选型, 研究证明 6 分裂导线是 765 kV 输电线路的最佳选择。 可见 , 国外对于电晕效应问题的研究均是通过 电晕笼和试验线段的试验来完成的 , 很多国家对得 到的大量试验数据进行数理统计提出了适合各自国 家的可听噪声和无线电干扰预测公式。而我国由于 特高压起步较晚 , 没有电晕效应试验手段, 研究工作 主要集中于电晕效应的计算 , 在导线选型时也是 根据国外公式计算出的结果来选择导线分裂型式 , 未对各种导线开展大量电晕效应试验进行验证。 各国输电线路导线结构与生产工艺不尽相同 ,
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引言
术问题之一 , 是 选择特 高压 输电导 线的 决定 性因 素 。针对特高压输电线路电晕效应及其电磁环 境问题 , 国内外陆续开展了大量的研究工作。 20 世纪 60 年代末 , 法国电力公司 ( EDF ) 通过 理论建模对交流电压作用下导线的电晕损失进行了 计算, 并结合雨天的试验结果得出了电晕损失的预 测方法 ; Gary 等 从理论上阐述了导线表面电场、 电流和无线电干扰激发函数之间的联系 , 对导线电 晕无线电干扰激发函数物理意义进行了新的解释, 并结合试验研究提出了高压输电线路电晕无线电干
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电晕效应试验
1. 1 试验工具 特高压电晕试验笼是研究特高压交流输电线路 电晕特性及其电磁环境的重要测试手段 , 在电晕试 验笼中 , 利用较小电压即可模拟实际特高压线路的 电晕状态, 可方便测量不同导线的可听噪声、 无线电 干扰和电晕损失等电晕效应 。 本文试验所采用的试验工具是我国刚刚建设完 成的特高压电晕笼 , 如图 1 所示, 截面为 8 m @ 8 m 的正方形, 总长度为 35 m , 笼内配备了人工淋雨装 置 , 其具体参数和试验功能参见文[ 1] 和[ 17] 。 1. 2 试验导线 表 1 列出了 不同试 验导线 的分 裂型式 , 共 13 种。其中, 分裂数包括 8 分裂、 6 分裂和 4 分裂; 子 导线类型包括 LGJ 630/ 45 导线、 L GJ 500/ 35 导线、 L GJ 400/ 35 导线和 L GJ 300/ 50 导线 ; 8 @ L GJ 500/ 35 导线分裂间距有 450 、 400 和 350 mm 共 3 种 , 6 @ L GJ 630/ 45 导线分 裂间距有 500、 450 和 375 mm 共 3 种。 1. 3 可听噪声试验方法 电晕笼试验系统中 , 在距分裂导线已知距离处 测出声压级即可得到导线电晕可听噪声。本文可听 噪声的测量仪器为丹麦 B& K 公司 2250 精密噪声 分析仪 , 可用于测量并分析 12. 5 H z~ 20 kH z 频段 内的噪声频谱。
在无线电干扰接收
机响应理论分析的基础上, 结合电晕笼和试验线段 对无线电干扰进行了试验研究; 文 [ 12] 通过电晕笼 开展了 19 种不同配置导线的电晕效应试验, 并结合 长期的双极直流试验线段试验研究给出了 ? 600~ ? 1200 kV 直流线路电晕效应研究报告。 20 世纪 70 年代初, 日本基于超高压线 路的试 验线段数据, 并结合理论研究提出了无线电干扰的 计算方法[ 13] ; 80 年代 末, T anabe 等 [ 14] 开始对 特高 压线路的电晕效应进行研究, 利用特高压电晕笼和 试验线段开展多种导线的电晕效应试验, 并论证了 特高压电晕笼用于预测直流线路可听噪声和无线电 干扰的可行性。 从 20 世纪 80 年代末开始, 韩国利用其电晕笼 和试验线段研究 765 kV 双回输电线路的电晕效应 问题
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高电压技术
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扰的预测方法。 1967~ 1971 年, 美国完成了 Pr oject U H V 5 年 计划 , 该项特高压输电研究项目重点研究了 1000~ 1500 kV 级交流特高压输电线路的电晕损失、 可听 噪声和无线电 干扰等电晕效应问题。 Juet t e 等[ 5- 6] 利用特高压电晕笼对不同导线开展了大量的可听噪 声和无线电干扰试验研究, 并对特高压输电线路电 晕效应进行了预测 ; Com ber 等 利用特高压单相 和三相试验线段对特高压输电线路可听噪声进行了 深入的试验研究 , 并分析了各子导线的可听噪声产 生量以及导 线几何 结构尺 寸对 可听 噪声 的影响 ; Perry 等[ 9] 利用试验线段和实际线路进行了电晕效 应的长期测量, 并对长期试验数据进行数理统计分 析得到特高压输电线路的电晕效应水平。 以加拿大魁北克水电局研究所 ( IREQ) 为代表 , 加拿大从 20 世纪 70 年代开始对特高压输电线路电 晕效应问题开展了研究。 T rinh 等 [ 10] 利用电晕笼对 比研究了可能用于 1200 kV 级输电线路的若干种 导线的电晕效应 , 并基于电晕笼试验结果提出了电 晕效应的预测方法 ; Sarm a 等