高压直流导线电晕电流脉冲的时域特性研究

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高压直流输电在我国当前能源资源配置中占据越来越重要的地位,伴随高压直流输电线路电晕放电而产生的无线电干扰问题是决定导线类型、导线对地高度及走廊宽度等参数的重要因素之一。本文针对高压直流输电线路无线电干扰的产生源,即电晕电流脉冲,展开基础研究,通过建立高压直流导线电晕电流脉冲的时域测量方法,获得了高压直流导线电晕电流脉冲的时域特性及其受外界因素影响时的变化规律,并基于高压直流导线电晕电流脉冲时域特性,建立了高压直流导线无线电干扰随机时域预测模型,该模型的有效性得到经验公式的初步验证。论文的研究成果,具有一定的学术价值和工程价值,可为我国高压直流输电线路无线电干扰的预测研究提供参考。首先,提出了一种可以准确测量试验导线电晕电流脉冲的电晕笼试验方法。不同于传统的电晕笼试验方法,新的电晕笼试验方法在对地绝缘的电晕笼上施加高电压、试验导线通过两端端接匹配阻抗接地而处于低电位,从而构建了无反射的电晕电流脉冲试验回路,克服了传统电晕笼试验方法中电晕电流脉冲因反射导致的波形畸变问题。试验测量和建模仿真结果均证明,采用本文试验方法,可以准确测量试验导线电晕电流脉冲。同时,通过实验验证了本文提出的电晕笼试验方法与传统电晕笼试验方法得到的电晕电流脉冲的等效性,为本试验方法的应用提供了实验支撑。其次,系统地研究了直流试验导线电晕电流脉冲的时域特性。研究内容不仅包括正、负极性脉冲的峰值、重复率、上升时间、半峰值时间、持续时间、0.5MHz功率谱等特征参数,还包括在时域上具有“簇”特征的正极间歇性电晕电流脉冲的细节特征参数,即每簇脉冲个数、簇重复率、一次脉冲与二次脉冲峰值比、二次脉冲峰值等。通过对比正、负极性电晕电流脉冲的时域特性,论证了正极性电晕电流脉冲是产生无线电干扰的主导原因。同时,通过建立正离子云分析模型,揭示了正极性电晕电流脉冲“簇”特征的产生原因。再次,通过试验获得了试验导线表面标称场强与试验导线半径、对地高度、放电点大小、放电点间距以及湿度和风速等因素对正极性电晕电流脉冲时域特性的影响规律,进一步讨论了这些因素对无线电干扰的影响规律。最后,提出了高压直流导线电晕电流脉冲产生的无线电干扰的随机时域预测模型。利用该模型分析了高压直流导线单点电晕产生的无线电干扰的空间横向、纵向衰减特性,并定量比较了电离区运流电流与导线电流对无线电干扰的贡献量大小。另外,结合在实验室获得的直流试验导线电晕电流脉冲的时域特性:,利用该时域预测模型对直径5.55mm的双极直流钢芯铝绞线产生的无线电干扰进行了预测,通过将模型预测结果与经验公式预测结果进行对比,初步验证了本文提出的高压直流导线无线电干扰时域预测模型的有效性。
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