220kv郎沙單回線路工頻電磁場分析

第220kv郎沙單回線路工頻電磁場分析

第27卷第1期2012年2月

電力學報

JOURNAL0FELECTRICPOⅥ,ER

VoL27Nc)．1

Feb．2012

文章編號：1005—6548(2012)Ol一0031-04

220kV郎沙單回線路工頻電磁場分析

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．武漢大學電氣工程學院,武漢430074)

摘要：針對鄂州220kV郎沙單回輸電線路,基于有限元法和APDL參數(shù)化語言,研究并分析地線、導線對地高度、導線參數(shù)、相間水平距離和相間垂直距離等影響因素對線路周圍的電場強度及磁感應強度的影響.計算結果表明,導線對地高度對工頻電場強度及磁感應強度的影響較之其它影響因素尤為明顯.

關鍵詞：220kV郎沙線；有限元法；電場強度；磁感應強度；影響因素

中圖分類號：TM726文獻標識碼：B

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

l計算原理

輸電線路工頻電磁場變化頻率為50Hz頻率交變的準靜態(tài)場,屬于極低頻(ELF)范圍,其波長為6000km,220kV郎沙單回線路全長17．9km,遠小于這一波長,構不成有效的電磁能量轉換,可認為線路周圍的電場和磁場是相互獨立閨．因此可以用靜電場的概念分開計算工頻電場及工頻磁場.

有限元法是求解邊值問題的計算方法,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小區(qū)域,通過各個區(qū)域計算總和得整個區(qū)域的解.有限元法最主要的特點是根據(jù)該方法編制的軟件系統(tǒng)對于各種電磁計算問題具有較強的適應性,通過前處理過程能有效地形成方程并求解.

輸電線路導線為無限長圓柱導體,在靜電場計算中,無限長圓柱導體沿其軸向電場分量為零,三維計算可以簡化為二維計算.忽略端部效應和弧垂,不考慮桿塔對工頻電場的畸變作用,其有限元法待求的邊值可以描述為：

V碭=o；計算區(qū)域．(1)

ph=M；；(潔l,2,…,n)．(2)同理,將輸電線路工頻磁場計算簡化為二維靜磁場問題,其有限元法待求的邊值問題可以描述為：

V2A=O；汁算區(qū)域．(3)

A4刊i；(i=1,2,…,n)．(4)2計算模型

220kV郎沙單回輸電線路設計參數(shù)見表l所示,根據(jù)線路設計參數(shù)分別建立工頻電場及工頻磁場二維有限元模型.220kV郎沙單回輸電線路的工頻電磁場計算區(qū)域三相為非正三角形逆相序排列,三相對稱相差120.,影響因素不考慮相序問題.仿真中BC相處于同一水平高度,A相垂直高度高于BC相.仿真計算中導線的懸掛高度及相間距離參考單回ZML型塔線路參數(shù).導線弧垂通過式(5)等高懸鏈線方程計算.

￡：蘭盟sh—要生sh上：塑』．(5)

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