地面附近高压输电线的电场强度快速算法
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东北电力技术 2 O O 7 年第3 期 地面附近高压输电线的电场强度快速算法 E ff i c i e n t Al g o r i t h m o f E l e c t r i c F i e l d S t r e n g t h f o r HV T r a n s mi s s i o n L i n e H e a l the G r o u n d 许 杨 张小青 杨大晟(北京交通大学,北京1 0 0 0 4 4)摘要:为了工程需要,有时需要一种简单快速计算地面附近超高压输电线电场强度的方法。对电场强度的计算采用解析 法,推导出一个用于直接计算地面附近高压输电线路的电场强度计算公式。通过与等效电荷法及相关文献的计算结果对比 表明,误差在绝大部分区域不超过 1 0,适用于工程中对地面超高压输电线的电场强度的快速估算,可以为工程应用提供 参考。关键词:超高压输电线路;电场;强度;计算 中图分类号T M 7 2 6 1 文献标识码B 文章编号 1 0 0 4 7 9 1 3(2 0 0 7)0 3 0 O 4 4 0 3 随着 电网规模 的不断扩大,5 0 0 k V线路越来 越接近于公众活动区域,甚至进入市区,由超高压 线路引起的环境投诉与纠纷也越来越多 1。地面附 近的电场强度是衡量输电线电场环境的一个重要指 标。以往地面附近超高压线路场强数据多是通过实 地测量或专用算法得到,实地测量只能适用于已经 投入运行的工程,而专用算法又较为复杂。从工程 实用的角度出发,如果在工程中能使用一种较为直 接简单的计算地面处未畸变的场强的方法,得到一 个满足精确度要求的结果,可以为工程施工前对未 畸变的电场强度评估提供参考。r l+r 2+3=0。导线 间的相对电压“l 2 和 Z 2 3 的方 向如图中所示,用 D和 日表示 Z 1 2 的参考方向,此时 D和 日的方向如图 1 中的右侧所示,同理,用 D和 日表示“2 3 的参考方向,此时 D和 日的 方向如图 1 所示。计算点 P与边相的水平距离为,计算点处的场强为 一En-r l H+t 2 H+H 一 +旦 I r o H2+(2 D+)1 计算方法 式中 。、2、3 为未知数,用 u。2 和 u 2 3 表示 。和 对地面任意一点的场强计算 采用镜像法,计算单位长度导 线上 的电荷所产 生的电场。因 地面处 电场强度 的水平分 量为 0,只计算场强的垂直分量。计 算示意图如图 1 所示。图中 为分 裂导线 的等效半径(三相 相同),两 边 相 之 间 的距 离 为 2 D,边相的几何 中心距 离地面 的高度为 日,中心相的几何中 心距离地面的高度为 日+日,三相导线的电荷线密度分别为 r l、r 2、3,相应对地面的镜像 电荷线密度分别为 一r,、一r 2、一r 3。设 三 相 电 流 完 全对 称,I 图 1 计算示意图 2 0 0 7 年 第3 期 东北 电力技 术 4 5 r3 2 l。2 面 【垒 旦 2 旦 。惩。lm r 赢 一十e Z J V fl 十 凸 fl,十 o s 舞 令:F:l n (2)日+日)1 2(A n)+D 2 令:A l()=3()+G g 4()B l()=G g 3()+4()其 中:(2 日+日)+。2 (3)则:业 贝 4:一 l 2 丁 c o=r l F+r 3 G 于是得出 l 2、2 3 与 r l、r 3 关系方程组 r Z l F+r 3 G=O UI 2 【l G+r 3 F=一 O t t 2 3 ca式(6)求解:Ul 2 F+u 2 3 G 1 骶o U2 3 F+UI 2G 3 一 骶o 令:G=FQ 当 A H=0时,式(3)、式(4)简化为(4)(5)(6)(7)(8)(9)(1 0)h )G H:。=o 5 h!Z 1 (2)L ,十 上,用一(r l+r 3)代替 r 2,并将式(7)和式(8)代 入式(1)得:一E -U I 2 F g l()一C,g 2()+而U 2 3 j c g l()一 F g 2()(1 3)其 中:g l()旦 2 (旦 垒 旦二 2 垒 旦 +2 (】4)g 2()D H 3 D+2 +(2 D+)一 2 一 H A H A H I D H 2+(2 D+)(1 5)(1 6)(1 7)():D+2 x+(H2 r 2_+HAH,-x2)A H D Hg 3 (1 8)l J 2 g 4()=一En 设:得:2 D+)一 H 2 一 H A H 1 A H D H +(2 D+)(1 9)D H A l()l2+B l()23 而 日):+(D+)l 2=f 2U s i n c o t 2 3=U s i n(c o t 2 丁 c 3)一E (t)=百 v 厂 I l()一 A l()B l()+B l()X s i n(c o t-T-0)其中:。()A l()一 L l()则 E ()的有效值为 E ()=面 面 (2 0)A l()一 A l()l()+l()(2 1)式(2 1)中的参数 F和G分别由式(3)和式(4)定义,只与线路的高度、相间距离及线路的几何尺 寸有关。式(2 1)的适 用 前提 为 一D ,r e AH,r e z H,r z D。当 日=0时式(1 8)和式(1 9)简化为 g 3()f:(2 2)I:o H2+2 g l=()当=一D时,式(2 1)为 E (一。)=U D 2 H+日(D)2(-H+2_。H)A(HF)+z Gv t (2 4)式(2 4)中 F和G分别由式(3)和式(4)定义。当 日=0时,式(2 4)为 东北 电力技 术 2 O O 7 年第3 期 )I =(2 5)式(2 5)中的 F和 G分 别 由式(1 1)和式(1 2)定义。当=0时,式(2 1)为 E (0)=器丽 A l(0)一 A l(0)B l(0)+B l(0)(2 6)式(2 6)中A l(0)和 B l(0)的参数 g 3 和 g 4 分 别由式(1 8)和式(1 9)定义,其中 =0。当A H=0 且=0 时(三相导线水平排列且计 算点在边相正下方),该点电场强度的有效值为 E (0)I :。=_=_ 号 A l(0)一 A l(0)l(0)+l(0)I 日:o (2 7)式(2 7)中 的 F和 G分 别 由式(1 1)和式(1 2)定义,g 3 和 g 4 分 别 由式(2 2)和式(2 3)定义,其 中=0。上述计算 程中,等效半径的计算公式为 r =r A 。1 (2 8)式中 A为过 每根分裂导线 的圆心 的外 接圆半径,每根分裂导线的半径均为 r,每相导线 由 根分裂 导线组成。2 计算结果校核 对上述计算公式 的校核采用两种方法:与“国际 大电网 会议第3 6 O l 工作组”推荐的等效电荷法【3 J 的 计算值比较;与相关文献中的计算值进行比较。2 1 等效电荷法 用等效电荷法进行计算,通过 M a t l a b 语言编写 的程度,对 比二者的计算结果。计算采用 的 5 0 0 k V线路导线为 4L G J Q-4 0 0,1 号线路参数:导线水平排列,A H=0 m,D=1 3 m,H=l 1 m,地面(Y=0)处的场 强分 布如 图 2 所示。两种算法的场强分布曲线基本吻合,在中心 相附近两种计算 方法 的误 差最大,但也在 1 0 以 下。2 号线路参数;A H=6 m,D=7 M,H=l 1 m,地面的场强分布情况如图 3 所示。两种算法的 场强分布曲线基本吻合,在中心相附近两种计算方 法的误差最大,但误差也在 1 0 以下。虽然在中 心相附近两种算法的计算结果差距较大,但这个区 域的场强较小,工程上最为关注的是场强 的最大值 及其区域,所以在工程应用中,中 tl,相下两种计算 结果的差异是可以接受的。2 2 相关文献【4 J 中的计算值 线路为7 6 5 k V架空输电线路,导线水平排列 A H =0 m,H=1 3 7 m,D=1 3 7 m,等效半径 r e=0 2 7 m。地面电场强度计算结果的对比如表 1 所示。日 毒 坦 l 嘿 恒 冒;考 恒 冒 距线路中线距离 图2 导线水平排列两种算法的地面场强分布对比 距线路中线距离 图3 导线三角形排列两种算法的地面场强分布对比 表 1 与文献中计算结果的对比 与边相距离 m 一1 3 7 6 8 5 0 6 3 1 6 3 2 6 3 文献中的场强计算值(k V m一 )7 7 7 2 l O 5 9 2 4 5 2 O 用本文公式的计算值(k V m。)8 8 1 7 7 6 1 o 6 9 4 4 4 6 2 0 7 3 结束语 通过以上过程推导出了一个用 以计算架空输电 线路地面电场强度的计算公式,并与较为成熟的等 效电荷法 以及相关文献进行 了对比,证明对于水平 排列的架空输电线路,两种方法 的误差在 1 0 以 内;对于三角形排列的架空输电线路,在中心相正 下方的计算结果差异较大,但在其余的绝大部分区 域误差也在 1 0 以内。对于工程应用 中的快速估 算其精度是完全可以接受的。2 O 0 7 年第3 期 东北电力技术 4 7 2 甘 :2 :匕-tIIIII 、F Z 1 2 A型 C形转子翻车机安装调试 As s e mb l i n g a n d C o mmi s s i o n i n g o f F Z 1 2 A“C Ro t a r y T i p p i n g De v i c e 张春喜,郭应锋,高 海(1 武汉凯迪电力工程有限公司,湖北 武汉4 3 0 2 2 3;2 东北电力科学研究院有限公司,辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 6)摘要:F Z 1 2 A型 c形折返式转子翻车机是 目前国内普遍采用的大型卸煤设备,其安装要求严格,如果安装调试方法不当 或质量控制不严易造成返工,甚至会损坏设备。从控制安装质量,保证设备安全稳定运行出发,对托辊装置、端环的安装 找正及油循环冲洗和液压调试几个重点安装调试环节进行分析,并提出了解决问题的具体办法。关键词:翻车机;安装;调试 中图分类号T K 2 8 4 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 7 9 1 3(2 0 0 7)0 3 0 0 4 7 0 2 随着目前电厂单机容量的不断增大,燃煤需求 量也不断增加,一般 大型 电厂都 已安装 翻车机系 统。F Z 1 2 A型 C形折返式转子翻车机是 国家“八 五”期 间的重点科研项 目所研发的新产 品,已成为 国内普遍采用的大型卸煤设备。本文从控制安装质 量、保证设备安全稳定运行 出发,时托辊装置、端 环的安装找正及油循环冲洗和液压调试几个重点安 装调试环节进行分析,并提 出了解决问题的具体办 法。1 托辊装置的安装 托辊装置主要由辊子、平衡梁、底座等组成,其作用是支承翻车机翻转部分在其上旋转。托辊装 置共有两组,安装在翻车机两端。每组托辊装置有 4 个辊子,每 2个辊子组成 1 个辊子组,分别支承 在端环左下方与右下方。每个辊子组的 2 个辊子由 可以摆动的平衡梁连接,以保证每个辊子与轨道接 触。托辊装置是整个翻车机转子部分的基础,与球 磨机的两个主轴承有类似的作用。翻车机的托辊装 置安装要求比较严格,两端辊子标高偏差2 In In,平行度每5 m 2 IT lIn。其安装质量的好坏,直接影 响下一道工序端环的安装找正。许多电厂在安装翻 车机托辊装置时要求不严或方法不当,使端环无法 正常就位造成返工。由于端环等设备重量大,每返 工一次都需要耗费大量的人力、物力,造成不必要 的经济损失。安装托辊装置时,根据基础放线,将翻车机主 纵向中心线及两托辊装置的基础横向中心用吊线锤 方法找出拉上钢丝,将托辊装置上的平衡梁与底座 连接的地方作上记号,将平衡梁与辊子作为一个整 体拆下,将底座放在基础之上用垫铁进行找平,用 精密水准仪来保证其标高正确。根据底座上厂家出 厂时在其表面打出的中心线的样铳眼及代表纵横中 心线的钢丝绳上所吊的线锤,使底座中心线与基础 中心线重合,将拆下的平衡梁与辊子按所标记号就 位;复查两端的托辊装置是否符合技术要求,通过 垫片进行调整,直至达到安装设计要求为止。2 端环的安装 端环是翻车机转子的重要组成部分,由上、下 半端环体组成端环,其外缘有运行轨道以传递载荷 到托辊装置上,端环外缘还装有传动齿圈,用以与 主动小齿轮啮合驱动翻车机转子翻转。,(,参考文献:l 1 K o g e l s c h a t z UD i e l e c t r i c h a z i e r d i s c h a r g e:t h e i r h i s t o r y,disch a r g e p h y s i c s,a n d i n d u s t r i a l a p p l i c a t io n J P l a s m a C h e m i s t r y a n d P h s-l a P r o c e s s i n g,2 0 0 3,2 3(1):1 _ 4 6 2 GN T S lq S I K Y A N,C a l c u l a ti o n o f the e l e c t r i c fi e l d o f a his h-v 0 l a g e p o we rli n e a t g r o u n d l e v e 1 E l e c t ric a lT e c h n o l o g yR u s s ia N0 22 0 0 5 3 邵方殷,等译,国际大电网会议第 3 6 O 1 工作组著,输电系 统产生的电场和磁场 M 北京:水利电力出版社,1 9 8 4 4 R U S HWRa n dMO R G A NMGR e g u l a t i o n o f the p o s s ib le a c-t i o n s o f the de c t r o ma a e t ic fi e l d s o f a c powe r li n e s o n h u ma n h e a l th J P r o c I E E E,V o 1 6 7,N o 1 0 1 9 7 9 作者简介:许杨(1 9 8 3 一),男,硕士,主要研究电力系统电磁场。(收稿 日期2 0 0 7一O 1 0 5)
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