输电线路故障对附近电场分布的影响

黄新波，马一迪，朱永灿，曹雯

(西安工程大学电子信息学院，710048，西安)

输电线路作为电力系统中最庞大的组成部分,是连接不同地区的发电站、变电站、负荷点并进行电能输送的关键设备,其正常运行不仅关系到整个电力系统的安全,而且对国民经济发展起着重要作用[1]。然而,输电线路长期暴露在自然环境中,在承受正常机械载荷和电力负荷内部压力的同时,还要经受污秽、雷击、冰雪和树木等外界因素的侵害,极易发生各类故障,影响电力系统的稳定运行,甚至破坏生态环境[2-4]。随着输电线路建设的迅速发展,人们对高压输变电工程周围的电磁环境[5-7]以及智能电网的设计[8]愈发关注。

电场强度能够精确地反映电力设备周围空间电场及变化,对电力设备的设计制造和安全运行具有重要意义[9]。为此,研究者大多通过电磁场分析仪[10]、微型电场传感器[11]对高压输电线路正常运行下附近的空间电场分布进行测量,而对线路故障后附近电场变化的研究尚较少。另外,直接在输电线路上进行测试不仅成本高,且易受环境因素的影响,因此通过数值方法建立模型研究输电线路附近的电场分布十分必要[12-16]。汪泉弟等综合考虑档距、弧垂等因素,利用模拟电荷法分析了高压输电线路附近的电场分布情况[13]。但当场域中存在3种及以上介质时,使用模拟电荷法就需要分别考虑场量的计算,使得计算工程非常复杂。汪茹等通过有限元法(FEM)建立输电线路弧垂方程的三维模型,分析了相导线布置方式、分裂导线尺寸等因素对空间电场强度和分布特征的影响[14]。……