220kv郎沙单回线路工频电磁场分析

第220kv郎沙单回线路工频电磁场分析

第27卷第1期2012年2月

电力学报

JOURNAL0FELECTRICPOⅥ,ER

VoL27Nc)．1

Feb．2012

文章编号：1005—6548(2012)Ol一0031-04

220kV郎沙单回线路工频电磁场分析

邱灿1,姜志鹏2

(1．湖北电力公司鄂州供电公一J,湖北鄂州436000；2．武汉大学电气工程学院,武汉430074)

摘要：针对鄂州220kV郎沙单回输电线路,基于有限元法和APDL参数化语言,研究并分析地线、导线对地高度、导线参数、相间水平距离和相间垂直距离等影响因素对线路周围的电场强度及磁感应强度的影响.计算结果表明,导线对地高度对工频电场强度及磁感应强度的影响较之其它影响因素尤为明显.

关键词：220kV郎沙线；有限元法；电场强度；磁感应强度；影响因素

中图分类号：TM726文献标识码：B

随着电力需求迅速增长,高压输电线路穿越城镇的情况经常出现,线路工频电磁场问题越来越受到社会的关注.鄂州巾^目前已形成一个以为220kV核心、110kV为骨架的地区供电网络,鄂州220kV郎沙输电线路起点为220kV郎家畔变电站,迄点为220kV沙塘变电站,沿线跨越地区平地为主,全长17．9km,单回路结构Ⅲ.本文基于有限元法和APDL参数化语言研究并分析地线、导线对地高度、导线参数、相间水平距离和相问垂直距离等影响因素对220kV郎沙单回线路的工频电磁场分布的影响.

l计算原理

输电线路工频电磁场变化频率为50Hz频率交变的准静态场,属于极低频(ELF)范围,其波长为6000km,220kV郎沙单回线路全长17．9km,远小于这一波长,构不成有效的电磁能量转换,可认为线路周围的电场和磁场是相互独立闺．因此可以用静电场的概念分开计算工频电场及工频磁场.

有限元法是求解边值问题的计算方法,其原理是将求解区域划分为若干小区域,采用线性插值求解各个小区域,通过各个区域计算总和得整个区域的解.有限元法最主要的特点是根据该方法编制的软件系统对于各种电磁计算问题具有较强的适应性,通过前处理过程能有效地形成方程并求解.

输电线路导线为无限长圆柱导体,在静电场计算中,无限长圆柱导体沿其轴向电场分量为零,三维计算可以简化为二维计算.忽略端部效应和弧垂,不考虑杆塔对工频电场的畸变作用,其有限元法待求的边值可以描述为：

V砀=o；计算区域．(1)

ph=M；；(洁l,2,…,n)．(2)同理,将输电线路工频磁场计算简化为二维静磁场问题,其有限元法待求的边值问题可以描述为：

V2A=O；汁算区域．(3)

A4刊i；(i=1,2,…,n)．(4)2计算模型

220kV郎沙单回输电线路设计参数见表l所示,根据线路设计参数分别建立工频电场及工频磁场二维有限元模型.220kV郎沙单回输电线路的工频电磁场计算区域三相为非正三角形逆相序排列,三相对称相差120.,影响因素不考虑相序问题.仿真中BC相处于同一水平高度,A相垂直高度高于BC相.仿真计算中导线的悬挂高度及相间距离参考单回ZML型塔线路参数.导线弧垂通过式(5)等高悬链线方程计算.

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式中：最低点应力0o=69．05MPa；比载v=32．5#215;10.MPa／m(不考虑风速及覆冰)；z取平均档距