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高压直流输电合成场强计算方法及仿真研究 Research on Calculation and Simulation of Total Electric Field under HVDC Transmission Lines 郑杨，朱金垦 （温州电力局，温州，325000） 摘要：高压直流输电在我国的西电东送中发挥着越来越重要的作用，研究高压直流输电下的合成电场的计算方法，对工程建设有实际指导意义。本文针对高压直流输电合成场强，详细介绍了基于Deutsch假设的计算方法及过程，并利用matlab设计了程序，仿真了超高直流输电线路下合成场强分布。同时研究了高压直流输电线路参数对直流输电线路合成电场分布的影响。 关键词：高压直流输电；合成场强；Deutsch假设；matlab；线路参数 ABSTRACT: HVDC transmission playing more important role in the transmission of electricity from western to eastern,so studying the calculation of the total electric field under the HVDC transmission lines has practical guide in engineering?.The calculation of total electric field based on Deutsch assumption is discussed in this paper,and the total electric field distribution is simulated using the matlab.At last the influence of the transmission line’s parameters to the total electric field distribution under the transmission lines is studied in this paper. KEYWORDS：HVAC Transmission; Total Electric Field; Deutsch Assumption;Matlab; Line’s Parameters1 引言 与交流输电相比，高压直流输电具有线路输电能强、损耗小、两侧交流系统不需同步、发生故障时对电网造成的损失小等优点，特别适合长距离点对点大功率输电，在我国西电东送中发挥着重大的作用[1]。 然而高压直流输电线路运行时，由于导线表面的场强非常高，导线产生电晕，电晕使导线周围空间充满电荷，这些空间电荷的存在影响电场的分布。高压直流输电线路的电场由导线所带电荷产生的静电场（标称电场）和空间电荷产生的空间电荷电场共同作用形成的，即合成场强。由于超高压输电线路附近的人们所能处的地方也只有合成电场，所以采用合成场强作为直流输电的电场指标。 2 直流输电合成场强的计算方法 直流输电合成电场的方法主要有三种：解析法，半经验公式法，有限元法[2]。本文利用基于Deutsch假设的解析法进行计算。 超高压的直流输电线路的分为两种：单极直流输电和双极直流输电。对于双极直流输电线路，傅宾兰[3]在Sarma的基础上提出了改进的方法，即用镜像法求出地面标称场强的分布后，再把单极算法拓展到双极，求得空间电荷对场强的影响幅值，这样就得到地面合成场强及其分布[4]。 2.1 物理模型 计算单极直流输电线路的电场表征参数的物理模型，见图1[5]： (1)直流输电线路导线所产生的电场视为静电场； (2)导线无限长且平行于地面，导线最大弧垂即为导线高度； (3)导线半径远远小于导线高度，认为导线所带电荷位于导线的几何中心。 图1 单极直流输电线的电场分布模型 2.2 基本方程 当线路的几何尺寸确定以后，合成场强Es、空间电荷密度和离子流密度满足以下三式： （1） （2） （3） 式中为汉密尔顿算子，为电荷密度，为真空介电常数，大小为，为离子流密度，K为离子迁移速率。 综合式1，式2和式3，可得： （4） 2.3 简化条件 由于所描述的有空间电荷的合成场强方程是非线性的，这种合成场强方程无法求解。为此sarma等人引进一些假设： （1）.空间电荷只影响场强幅值而不影响其方向，即Deutsch假设，则以下关系成立： （5） 式中A为大于零的标量函数。 （2）.起晕后导线表面场