CN104361168B - 500kV交流直线杆塔电场仿真方法 - Google Patents

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仲彬
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Abstract

本发明公开了一种500kV交流直线杆塔电场仿真方法，包括下述步骤：S01,建立杆塔有限元模型和相应的元件模型库，通过悬垂链方程参数化建立导线和跳线柔性结构；S02，建立塔型库；S03，建立绝缘子串和金具的元件库；S04，参数配置；S05，通过有限元仿真计算500kV交流直线塔周围工频电场分布；S06，计算结果输出显示；本发明计算模型简化条件较少，方便的改变元件尺寸等参数，获取不同情况下直线塔的电场结果和不同绝缘子及金具组合下铁塔电场的分布差异；导线的参数化设置给用户带来极大的方便，方便的改变导线的各种参数，快捷地定性定量获取导线参数改变的情况下对整个杆塔电场分布的影响。

Description

500kV交流直线杆塔电场仿真方法
技术领域
本发明涉及特高压交直流输电工程的建设领域，尤其涉及一种500kV交流直线杆塔电场仿真方法。
背景技术
随着我国特高压交直流输电工程的建设投运，以及社会经济的发展和居民生活水平的提高，电磁环境问题引起了越来越多的关注。电磁场的生态效应，电磁场对人类生活必需的通信、广播、电视、等的影响，都已成为输变电工程应优先考虑的因素。
直线塔在500kV输变电工程中得到大量的应用目前国内外对高压输变电工程工频电场的研究多集中于输电线路，从分析到防护，内容比较完善，但对于输电线杆塔的工频电场分布的研究非常少，有少量对直线塔的电场分布的分析，用于工作人员检修时安全防护的研究。研究典型杆塔的电场分布规律，有助于输电线路优化布置，可为输电杆塔电磁兼容相关的环境保护评估提供依据。此外， 500kV输电线路典型杆塔电磁环境研究填补了国内输电工程设计及建设中典型杆塔精确电场计算的空白，为500kV典型杆塔电场精确计算提供有效方法及可行手段，可为更高电压等级的输电工程提供借鉴和参考，其计算方法和计算流程同样适合于变换站、换流站等其它输电工程的电场研究。
综上，开发软件计算典型直线杆塔周围工频电场分布对杆塔的设计和安装具有重要意义。
现有技术中，500kV交流直线杆塔电场仿真所用杆塔模型计算复杂，与实际杆塔情况误差大，一旦模型建立完成后，模型元件参数改动不方便，得不到不同绝缘子串、金具参数下直线杆塔电场情况，仿真显示单一。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，本发明提供一种500kV交流直线杆塔电场仿真方法，建模简单，方便改变元件参数，从而获取不同参数和元件配置条件下杆塔的电场仿真。
本发明技术方案如下，一种500kV交流直线杆塔电场仿真方法，包括下述步骤：
S01, 建立杆塔有限元模型和相应的元件模型库，通过悬垂链方程参数化建立导线与跳线柔性结构，实现精细化建模，计算模型简化条件较少，与实际情况较为符合在搭建模型的时候能够方便的改变元件尺寸等参数，从而得到不同情况下直线塔的电场结果；
S02,建立塔型库：所述塔型库为500kV交流直线塔塔型库（SZ3交流直线塔）；
S03，建立绝缘子串和金具组合元件库：所述元件库包括绝缘子串和金具组合，从而能够获取不同绝缘子及金具组合下铁塔电场的分布差异，获取对绝缘子、金具设计及组合的最优配置；
S04，参数配置：包括所述杆塔的回路数，导线和地线的X、Y、Z坐标向量，导线半径，导线分裂参数（导线分裂数、分裂初角、分裂间距），导线中心点的坐标；只要通过参数化语言的设置，便可以方便的改变导线的各种参数，从而快捷地定性定量研究导线参数改变的情况下对整个杆塔电场分布的影响。
S05，通过有限元仿真计算500kV交流直线塔周围工频电场分布：从步骤S03所述的元件库中选择绝缘子串和金具组合，依据步骤S04配置的参数，计算直线杆塔计算区域内最大电场强度、电场强度分布和路径电场强度分布；
S06，计算结果输出显示。
较优地，500kV交流直线塔塔型为SZ3型直线塔模型。
较优地，绝缘子串和金具组合元件库包括复合绝缘子双线夹Ⅰ型悬垂串、100kN复合绝缘子跳线串、210kN盘形悬式绝缘子双线夹Ⅰ型悬垂串和400kN盘形悬式绝缘子耐张串。
相比与现有技术，本发明具有以下优点：本发明计算模型简化条件较少，与实际情况较为符合在搭建模型的时候能够方便的改变元件尺寸等参数，获取不同情况下直线塔的电场结果和不同绝缘子及金具组合下铁塔电场的分布差异；导线的参数化设置，方便改变导线的各种参数，从而快捷地定性定量获取导线参数改变的情况下对整个杆塔电场分布的影响。
附图说明
图1本发明一种500kV交流直线杆塔电场仿真方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种500kV交流直线杆塔电场仿真方法，包括下述步骤：
S01, 建立杆塔有限元模型和相应的元件模型库，通过悬垂链方程参数化建立导线与跳线柔性结构，实现精细化建模，计算模型简化条件较少，与实际情况较为符合在搭建模型的时候能够方便的改变元件尺寸等参数，从而得到不同情况下直线塔的电场结果；
S02,建立塔型库：所述塔型库为500kV交流直线塔塔型库（SZ3交流直线塔）；
S03，建立绝缘子串和金具组合元件库：所述元件库包括绝缘子串和金具组合，从而能够获取不同绝缘子及金具组合下铁塔电场的分布差异，获取对绝缘子、金具设计及组合的最优配置；绝缘子串和金具组合元件库包括复合绝缘子双线夹Ⅰ型悬垂串、100kN复合绝缘子跳线串、210kN盘形悬式绝缘子双线夹Ⅰ型悬垂串和400kN盘形悬式绝缘子耐张串。
S04，参数配置：包括所述杆塔的回路数，导线和地线的X、Y、Z坐标向量，导线半径，导线分裂参数（导线分裂数、分裂初角、分裂间距），导线中心点的坐标；只要通过参数化语言的设置，便可以方便的改变导线的各种参数，从而快捷地定性定量研究导线参数改变的情况下对整个杆塔电场分布的影响。
S05，通过有限元仿真计算500kV交流直线塔周围工频电场分布：从步骤S03所述的元件库中选择绝缘子串和金具组合，依据步骤S04配置的参数，计算直线杆塔计算区域内最大电场强度、电场强度分布和路径电场强度分布；
S06，计算结果输出显示。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.500kV交流直线杆塔电场仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01, 建立杆塔有限元模型和相应的元件模型库，通过悬垂链方程参数化建立导线和跳线柔性结构；
S02，建立塔型库：所述塔型库为500kV交流直线塔塔型库；
S03，建立绝缘子串和金具组合元件库：所述绝缘子串和金具组合元件库包括绝缘子串和金具组合；
S04，参数配置：包括所述杆塔的回路数，导线和地线的X、Y、Z坐标向量，导线半径，导线分裂参数，导线中心点的坐标；
S05，通过有限元仿真计算500kV交流直线塔周围工频电场分布：从步骤S03所述的绝缘子串和金具组合元件库中选择绝缘子串和金具组合，依据步骤S04配置的参数，计算直线杆塔的计算区域内最大电场强度、电场强度分布和路径电场强度分布；
S06，计算结果输出显示。
2.根据权利要求1所述的500kV交流直线杆塔电场仿真方法，其特征在于，所述导线分裂参数包括导线分裂数、分裂初角和分裂间距。
3.根据权利要求1所述的500kV交流直线杆塔电场仿真方法，其特征在于，所述500kV交流直线塔塔型为SZ3型直线塔模型。
4.根据权利要求1所述的500kV交流直线杆塔电场仿真方法，其特征在于，所述绝缘子串和金具组合元件库包括复合绝缘子双线夹Ⅰ型悬垂串、100kN复合绝缘子跳线串、210kN盘形悬式绝缘子双线夹Ⅰ型悬垂串和400kN盘形悬式绝缘子耐张串。
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