输变电工程电晕效应与设计实践

图书标准信息

• 作者 刘云鹏 著；黄世龙
• 出版社 化学工业出版社
• 出版时间 2022-11
• 版次 1
• ISBN 9787122422279
• 定价 98.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 338页
• 字数 540千字

【内容简介】

本书分为六个部分，每个部分都涉及特定的主题。第一部分主要介绍了理解输电线路导线电晕放电物理特性所需的基本概念，包括三章。第二部分由三章组成，采用实证方法对交流输电线路的电晕损耗( CL )、无线电干扰( RI )和可听噪声( AN )这三个主要的电晕效应进行了分析和预测。第三部分由两章组成，论述了直流输电线路电晕效应的特点，与交流线路电晕效应的诸多不同。介绍了由于施加在直流线路导线上的电压不随时间变化，进而导致交直流线路极间区域空间电荷分布的差异。第四部分介绍了交流和直流输电线路的电晕测试和设计注意事项，包括两章。第五部分介绍了工程实践案例1-沙尘条件下超特高压输电线路电晕特性，由七章组成。第六部分介绍了工程实践案例2-不同海拔地区超高压交流输变电工程金具起晕特性，由三章组成。

【作者简介】

无

【目录】

第1部分 基本概念 

第1章 高压架空输电线路2 

1.1电力系统2 

1.2高压交流输电线路3 

1.2.1发展史3 

1.2.2输电容量3 

1.2.3线路结构4 

1.3高压直流输电线路5 

1.3.1发展史5 

1.3.2技术和经济考虑6 

1.3.3线路结构6 

1.4输电线路电磁建模7 

1.4.1理想化线路结构7 

1.4.2场论建模8 

1.4.3多导体传输线建模10 

1.5电气设计注意事项10 

1.6气象条件影响和电晕效应统计描述11 

参考文献13 

第2章 导线表面电场15 

2.1概述15 

2.1.1分裂导线15 

2.1.2常用术语定义16 

2.2导线表面电场计算17 

2.2.1孤立导线17 

2.2.2地面上方单根导线18 

2.3单导线输电线路18 

2.4孤立分裂导线20 

2.4.1分裂导线等效半径22 

2.4.2实际线路中的应用22 

2.5准确方法23 

2.5.1连续镜像法23 

2.5.2矩量法26 

2.5.3模拟电荷法28 

参考文献29 

第3章 电晕和间隙放电31 

3.1基本电离过程31 

3.1.1电离和激发32 

3.1.2电子附着与脱附33 

3.1.3复合33 

3.1.4导线表面电子发射34 

3.1.5带电粒子的扩散和漂移34 

3.1.6空气中基本放电参数35 

3.2放电现象36 

3.3空气中圆柱形导线表面电晕放电38 

3.3.1负直流电晕模式38 

3.3.2正直流电晕模式40 

3.3.3交流电晕模式43 

3.4电晕放电电流44 

3.4.1Shockley-Ramo定理44 

3.4.2同轴圆柱结构中的感应电流46 

3.5电晕起始场强48 

3.6间隙放电49 

参考文献50 

第2部分 交流输电线路 

第4章 电晕损失和臭氧53 

4.1交流电晕损耗的物理本质53 

4.2电晕损耗理论分析55 

4.3电晕损耗激发函数57 

4.4电晕损耗影响因素58 

4.5电晕损耗经验预测方法60 

4.6臭氧62 

参考文献62 

第5章 电磁干扰64 

5.1概述64 

5.2电晕产生电磁干扰的物理描述65 

5.3电晕脉冲的频域分析65 

5.3.1傅里叶分析66 

5.3.2功率谱密度68 

5.4RI激发函数69 

5.5传播分析71 

5.5.1单导线71 

5.5.2多导体传输线：简化分析73 

5.5.3带地线的输电线路77 

5.5.4模态衰减常数77 

5.5.5多导体传输线：更精确方法78 

5.6输电线路RI特性的影响因素82 

5.7评估RI的经验和半经验方法84 

5.7.1经验方法84 

5.7.2半经验方法86 

5.8电晕放电TVI预测87 

附录5A88 

参考文献91 

第6章可听噪声93 

6.1概述93 

6.2电晕产生可听噪声的物理描述93 

6.3可听噪声传播的理论分析94 

6.4输电线路的可听噪声特性97 

6.5输电线路可听噪声预测98 

参考文献99 

第3部分 直流输电线路 

第7章空间电荷与电晕损耗101 

7.1单极直流输电线路101 

7.1.1单极电晕放电的物理描述101 

7.1.2单极电晕控制方程102 

7.1.3简单结构分析103 

7.1.4导线-平面结构的简化分析105 

7.1.5一般单极输电线路结构分析106 

7.2双极直流输电线路108 

7.2.1双极电晕的物理描述108 

7.2.2双极电晕控制方程109 

7.2.3简化分析110 

7.2.4一般双极传输线结构分析110 

7.3改进分析方法112 

7.3.1与实验比较112 

7.3.2改进方法的局限性113 

7.4影响空间电荷场和电晕损耗的因素115 

7.5经验方法116 

附录7A单极和双极空间电荷场的一些计算问题118 

7A.1无空间电荷电场的通量线轨迹118 

7A.2非线性两点边值问题的数值解119 

参考文献120 

第8章无线干扰与可听噪声123 

8.1概述123 

8.2RI分析及特点124 

8.2.1单极线124 

8.2.2双极线125 

8.2.3RI特性126 

8.3可听噪声分析及特性127 

8.4RI和AN经验计算方法128 

8.4.1无线电干扰128 

8.4.2可听噪声129 

8.5交/直流混合输电线路130 

8.5.1电场和空间电荷环境130 

8.5.2电晕效应评估131 

参考文献132 

第4部分 测试和设计 

第9章电晕效应评估的测量方法和试验技术135 

9.1概述135 

9.2电晕试验方法135 

9.2.1实验室电晕笼136 

9.2.2户外大电晕笼137 

9.2.3户外试验线段138 

9.2.4运行线路139 

9.3电晕起始场强测定139 

9.3.1导线测试139 

9.3.2金具测试140 

9.4电晕损耗测量141 

9.4.1交流电晕损耗141 

9.4.2直流电晕损耗143 

9.5短线路上RI和AN的测量和解释143 

9.5.1短单导线线路RI143 

9.5.2短多导线线路RI148 

9.5.3短线路AN149 

9.6测量RI的仪器和方法150 

9.6.1仪器150 

9.6.2测量方法153 

9.7AN仪器和测量方法154 

9.7.1仪器154 

9.7.2测量方法155 

9.8直流电场和空间电荷环境参数测量156 

9.8.1电场156 

9.8.2离子电流密度159 

9.8.3单极电荷密度159 

9.8.4其他参数160 

9.8.5测量方法160 

参考文献161 

第10章设计注意事项165 

10.1概述165 

10.2电晕损耗对线路设计的影响166 

10.3RI设计准则166 

10.4AN设计准则169 

10.5直流电场和离子电流设计准则171 

10.6考虑电晕效应的输电线路整体设计172 

参考文献174 

第5部分 沙尘条件下超/特高压输电线路电晕特性研究（案例1） 

第11章高海拔沙尘条件下特高压输电线路导线电晕特性实验系统研制与优化177 

11.1沙尘参数选取177 

11.1.1风速177 

11.1.2沙尘颗粒度178 

11.1.3沙尘浓度179 

11.2沙尘天气模拟装置的研制与优化180 

11.2.1喷沙方案初步拟定181 

11.2.2喷沙方案对比分析182 

11.2.3供气系统设计184 

11.2.4给沙系统设计185 

11.2.5沙尘模拟系统整体布置186 

11.3沙尘条件下导线电晕损失特性测量系统的研制与优化188 

11.3.1基于光纤传输的导线电晕损失特性测量系统188 

11.3.2电晕放电强度检测系统192 

11.3.3GPS无线传输的导线电晕损失特性测量系统193 

11.4试验布置及试验方法194 

11.4.1试验布置194 

11.4.2试验方法195 

第12章高海拔沙尘条件下电晕放电起始判定方法研究199 

12.1五种电晕起始判定方法及最优判定方法199 

12.2沙尘条件下特高压交流输电线路导线电晕起始特性试验结果201 

12.3沙尘条件下超/特高压正/负极性直流电压下分裂导线电晕起始特性试验结果203 

12.4沙尘条件对导线电晕放电强度的影响207 

12.4.1交流导线情况207 

12.4.2直流导线情况208 

第13章高海拔不同沙尘条件对典型超/特高压输电线路导线起始电晕场强的影响规律210 

13.1交流导线起晕场强的影响规律研究及修正曲线210 

13.1.1导线直径的影响规律研究210 

13.1.2分裂数的影响规律研究211 

13.1.3沙尘浓度的影响规律研究212 

13.1.4沙尘粒径的影响规律研究214 

13.1.5海拔高度的影响规律研究216 

13.2直流导线起晕场强的影响规律研究及修正曲线217 

13.2.1导线直径的影响规律研究217 

13.2.2分裂数的影响规律研究218 

13.2.3沙尘浓度的影响规律研究220 

13.2.4淋雨量的影响规律研究221 

13.3沙尘条件下宽频带电晕电流时域频域特性222 

第14章高海沷不同沙尘条件对典型超/特高压输电线路导线电晕损失的影响规规及修正曲线224 

14.1交流导线电晕损失的影响规律研究及关系曲线225 

14.1.1导线直径的影响规律研究225 

14.1.2分裂数的影响规律研究226 

14.1.3导线表面场强的影响规律研究227 

14.1.4沙尘粒径的影响规律研究227 

14.1.5沙尘浓度的影响规律研究229 

14.2直流导线电晕损失的影响规律研究及关系曲线230 

14.2.1导线直径的影响规律研究230 

14.2.2分裂数的影响规律研究234 

14.2.3导线表面场强的影响规律研究235 

14.2.4沙尘粒径的影响规律研究238 

14.2.5沙尘浓度的影响规律研究238 

第15章高海拔沙尘地区超/特高压输电线路导线起晕场强预测方法研究242 

15.1交流分裂导线起晕场强预测方法242 

15.1.1考虑海拔因素的晴好天气下起晕场强预测方法242 

15.1.2沙尘条件下起晕场强预测方法243 

15.2直流分裂导线起晕场强预测方法244 

15.2.1考虑海拔因素的晴好天气下起晕场强预测方法244 

15.2.2沙尘条件下起晕场强预测方法244 

15.2.3淋雨条件下起晕场强预测方法245 

15.3起晕场强预测方法评估245 

第16章考虑沙尘荷电影响的三维电晕损失计算模型246 

16.1螺旋模拟电荷及边界点坐标246 

16.2电晕起始和空间电荷发射249 

16.3空间电荷迁移与复合250 

16.3.1不同温湿度气压下关键参数正负离子迁移率获取251 

16.3.2沙尘颗粒在交流离子流场中荷电迁移运动模型256 

16.4电晕损失计算与实测验证266 

16.4.1小电晕笼中单根绞线电晕损失计算分析266 

16.4.2特高压电晕笼中含弧垂分裂导线电晕损失计算分析270 

16.4.3特高压电晕笼中沙尘条件下分裂导线电晕损失计算分析271 

参考文献272 

第17章复杂环境下750kV同塔四回输电线路导线电晕损失评估273 

17.1同塔四回750kV输电线路概况与场强仿真计算273 

17.1.1线路概况273 

17.1.2有限元几何计算模型以及边界条件276 

17.1.3导线表面最大平均有效场强的计算结果278 

17.26×LGJ-500/45导线电晕损失以及海拔校正281 

17.2.1环境气候实验室与沙尘模拟系统281 

17.2.2电晕笼与试验方法282 

17.2.36×LGJ-500/45导线电晕损失随海拔的变换关系284 

17.2.4电晕损失海拔校正286 

17.3不同塔型以及相序下同塔四回750kV输电线路电晕损失估算288 

17.3.1电晕损失等效288 

17.3.2晴朗天气下电晕损失估算方法290 

17.3.3雨雪雾天气下电晕损失估算方法291 

17.3.4风沙天气下电晕损失估算方法295 

17.3.5实际线路总电晕损失估算297 

17.3.6750kV同塔四回最优布置以及电晕损失与线损的比较297 

17.3.7实际线路电晕损失随海拔变化关系298 

参考文献299 

第6部分 不同海沷地区超高压交流输变电工程金具起晕特性研究（案例2） 

第18章超高压交流金具表面场强分布计算与影响规律研究301 

18.1屏蔽球表面场强分布计算与影响规律研究301 

18.1.1屏蔽球表面场强分布计算301 

18.1.2屏蔽球表面场强分布影响规律302 

18.2均压环表面场强分布计算与影响规律研究302 

18.2.1马鞍形均压环表面场强分布计算与影响规律研究303 

18.2.2椭圆形和圆形均压环表面场强分布计算与影响规律研究304 

18.3间隔棒表面场强分布计算与影响规律研究307 

18.3.1间隔棒表面场强分布计算307 

18.3.2间隔棒表面场强分布影响规律307 

第19章不同海拔地区金具起晕场强试验309 

19.1不同海拔地区屏蔽球起晕场强试验309 

19.1.1低海拔屏蔽球起晕场强试验309 

19.1.2高海拔屏蔽球起晕场强试验311 

19.1.3不同海拔地区屏蔽球起晕场强结果分析313 

19.2不同海拔地区均压环起晕场强试验314 

19.2.1低海拔均压环起晕场强试验314 

19.2.2高海拔均压环起晕场强试验316 

19.2.3不同海拔地区均压环起晕场强结果分析316 

19.3不同海拔地区间隔棒起晕场强试验320 

19.3.1低海拔间隔棒起晕场强试验320 

19.3.2高海拔间隔棒起晕场强试验321 

第20章金具起晕场强计算物理模型323 

20.1屏蔽球起晕场强计算物理模型323 

20.1.1屏蔽球表面光电子发射模型323 

20.1.2适用于屏蔽球结构的光子几何吸收面积因子325 

20.1.3物理模型中各个系数的取值325 

20.1.4起晕场强计算物理模型验证326 

20.2均压环起晕场强计算物理模型328 

20.2.1均压环表面光电子发射模型328 

20.2.2适用于均压环结构的光子几何吸收面积因子328 

20.2.3起晕场强计算物理模型验证329 

20.3间隔棒起晕场强计算物理模型331 

20.3.1间隔棒表面光电子发射模型331 

20.3.2适用于间隔棒结构的光子几何吸收面积因子331 

20.3.3起晕场强计算物理模型验证333 

20.3.4不同尺寸间隔棒起晕场强数值仿真333 

20.4环境因素对起晕场强的影响机制335 

20.4.1气压对起晕场强的影响335 

20.4.2湿度对起晕场强的影响336 

20.4.3温度对起晕场强的影响336 

参考文献338