特高壓直流輸電線路離子流場快速穩定計算方法

修連成，杜志葉，岳國華，何靖萱，蔡泓威，易凡

(1.武漢大學電氣與自動化學院，武漢430072；2.空軍預警學院雷達士官學校，武漢430345)

0 引言

近年來，隨著我國電能需求的不斷增加，特高壓直流輸電技術在電力系統中得到廣泛運用[1-3]。當特高壓直流輸電線路的導線和金具表面電場強度超過起暈電場強度時，其表面會發生電暈[4-7]，導線和金具周圍產生了正、負電荷。因為直流輸電線路導線極性不變，電荷受到電場力的作用向空間中擴散，與標稱電場作用形成了合成電場，提高了地面電場強度[8-10]。由于輸電電壓等級的不斷提高，線路附近的電磁環境問題更加嚴重。因此，特高壓直流輸電線路下方的離子流場研究具有非常重要的意義。

解析求解是一種可以精確計算離子流場的方法，其原理是根據場域及其內部物理量分布對稱特性，從而獲得與邊界條件對應的唯一解[11]。但是，該方法只能求解相對簡單的結構，如同軸圓柱模型、平行板模型等。為了解決復雜模型離子流場求解問題，文獻[12-13]基于Deutsch假設提出了一種離子流場計算方法，實現了復雜模型的離子流場快速求解。然而，該假設認為空間電荷只會影響電場數值，而不會改變電場方向，這與實際情況有所區別。而且在含有風速影響時，采用Deutsch假設的離子流場求解精度較低。文獻[14]提出一種利用Kaptzov假設求解離子流場的有限元方法。針對不同結構的直流輸電線路問題，文獻[15-18]利用基于Kaptzov假設的有限元法對其離子流場進行了求解和分析。……