二分裂导线间隔棒起晕场强的计算方法、系统及存储介质与流程

1.本发明属于交流输变电技术领域，具体涉及一种二分裂导线 间隔棒起晕场强的计算方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.随着电压等级的提高，超特高压输变电工程中日益严峻的电 晕放电现象不仅会消耗电能，增加损耗，还会产生电晕可听噪声 和无线电干扰，影响生态环境。而均压环、间隔棒等金具作为高 压输变电工程中必不可少的组件，由于其曲率半径小，表面电场 强度往往很高，一旦超过临界值，将形成电晕放电，由此带来的 电磁环境问题也受到越来越多的关注。由超高压变电站电晕放电 的现场观测发现，变电站内母线间隔棒表面电晕放电现象最为严 重。因此，为有效抑制间隔棒表面的电晕放电现象，需要对间隔 棒起晕场强大小进行严格控制。
3.目前基于试验数据拟合的外特性方法、将试验研究和理论研 究相结合的半经验法是获得带电导体起晕场强最主要的方法。 peek基于大量的试验数据，最早提出了适用于圆柱形导体电晕起 始场强的经验公式。之后的学者在此公式的基础上提出了一些针 对电晕起始的修正经验公式。whitehead，stockmeyer等人给出 了正负极性直流电压作用下导线的起晕场强经验公式。但这些经 验公式缺乏足够的准确性，无法得出具有普适性的研究成果，不 能从根本上解决电晕问题。
4.近年来，从电晕放电的基本物理过程出发，国内外学者多以 数值计算方法结合气体放电理论来研究带电导体的起晕电压。从 已发表的文献看，同轴圆柱导体起晕场强的计算模型已经较为成 熟，此外也有一些学者对球电极、棒板电极等一些简单电极形状 起晕场强的计算模型进行了研究。但对适用于二分裂导线间隔棒 起晕场强的计算模型还没有展开研究。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供 一种二分裂导线间隔棒起晕场强的计算方法、系统及存储介质， 可预测不同海拔高度、温湿度下二分裂导线间隔棒的起晕场强， 可为超/特高压输变电工程间隔棒设计提供技术参考。
6.本发明采用的技术方案是：一种二分裂导线间隔棒起晕场强 的计算方法，包括以下步骤：
7.s1，获取待计算的二分裂导线间隔棒的外侧圆周半径和高度， 获取待计算的二分裂导线间隔棒所应用的环境的大气压力和湿 度；
8.s2，利用获得的二分裂导线间隔棒的外侧圆周半径和高度， 计算得到待计算的二分裂导线间隔棒周围三维空间电场分布；
9.s3，利用计算获得的二分裂导线间隔棒周围三维空间电场分 布以及待计算的二分裂导线间隔棒所应用的环境的大气压力和湿 度，获得待计算的二分裂导线间隔棒在计
算模型中各个系数的函 数关系表达式；所述函数关系表达式用于表征各个系数与电子崩 发展路径中每一点的电场强度的数学关系；
10.s4，将待计算的二分裂导线间隔棒在计算模型中各个系数与 电场强度的函数关系表达式代入计算模型中；求解计算模型，将 计算模型计算所得的电子崩起始位置处二分裂导线间隔棒表面的 电场强度作为起晕场强。
11.上述技术方案中，所述计算模型如下：
[0012][0013]
其中，α(y)为碰撞电离系数，η(y)为电子吸附系数，g(y) 为光子几何吸收函数面积因子，γ
ph
为表面光电子发射系数，n
eph
为到达二分裂导线间隔棒表面的光子产生的表面光电子数目，r 为二分裂导线间隔棒外侧圆周半径；μ为空气光子吸收系数；y 表示二分裂导线间隔棒周围空间的位置坐标值；y’为虚拟积分变 量；yi表示二分裂导线间隔棒的电离区域边界；碰撞电离系数和 电子吸附系数均与空间电场强度有关，当电子崩发展路径上(沿 y轴方向)某一点的电场强度大小使得碰撞电离系数和电子吸附 系数相等时，此处电场强度对应的y的坐标即为yi。
[0014]
当n
eph
取值为1时，作用于碰撞电离系数、电子附着系数的 电压即为二分裂导线间隔棒起晕电压，将计算得到的起晕电压作 为边界条件计算二分裂导线间隔棒周围三维空间电场分布，计算 得到二分裂导线间隔棒表面的电场强度即为起晕场强。
[0015]
上述技术方案中，二分裂导线间隔棒结构的面积因子g(y) 被分为了沿x轴和沿z轴两个分量，表示为：
[0016]
g(y)＝g
x
(y)
×gz
(y)
ꢀꢀ
(2)
[0017]
式中，g
x
(y)和gz(y)分别为光子几何吸收函数面积因子的x 轴分量和z轴分量。
[0018][0019][0020]
式中，θ为光子发射路径与x轴所构成的夹角，为光子发射 路径与z轴所构成的夹角，λ1和λ2为光子传输的距离；r为二分 裂导线间隔棒外侧圆周半径，d为二分裂导线间隔棒的高度；g(y) 面积因子为无量纲参数，并且是位置y的函数；
[0021]
λ1和λ2为：
[0022][0023][0024]
将λ1和λ2分别代入式(3)和式(4)，即可得到面积因子的x轴 分量和z轴分量，将面积因子的x轴分量和z轴分量的计算结果 代入公式(2)求解得到光子几何吸收函数面积因子g(y)。
[0025]
上述技术方案中，所述计算模型中，电子碰撞电离系数α(y) 与电场强度的函数关系表达式如下：
[0026][0027][0028]
αw(y)＝n(3.536
×
10
17
(|e|/n)
2-6.0
×
10-2
(|e|/n) 2.828
×
10-21
)
ꢀꢀ
(9)
[0029]
式中，αw(y)为大气中水蒸气分压影响下电子碰撞电离系数 的分量数值大小，αd(y)为大气中干空气分压影响下电子碰撞电 离系数的分量数值大小；pw为二分裂导线间隔棒所处环境中大气 中水蒸气的分压，pd为二分裂导线间隔棒所处环境中大气中干空 气的分压，p＝pw pd；p为二分裂导线间隔棒所处环境中的大气 压力；e为电子崩发展路径中每一点的电场强度，单位v/m；n为 气体分子个数密度。
[0030]
上述技术方案中，所述计算模型中，电子吸附系数η(y)与 电场强度的函数关系表达式如下：
[0031][0032][0033][0034]
式中，ηw(y)为大气中水蒸气分压影响下电子吸附系数的分量 数值大小，ηd(y)为大气中干空气分压影响下电子吸附系数的分量 数值大小。
[0035]
上述技术方案中，所述计算模型中，空气光子吸收系数的计 算表达式如下：
[0036][0037]
式中，μw为大气中水蒸气分压影响下空气光子吸收系数的分 量数值大小，μd为大气中干空气分压影响下空气光子吸收系数的 分量数值大小。
[0038]
上述技术方案中，所述计算模型的构建过程包括以下步骤：
[0039]
定义初始电子位于二分裂导线间隔棒最外侧圆周棱角处，坐 标为(0,0,0)，其会沿着电力线方向向地面发展形成初始电子崩；
[0040]
当初始电子崩发展到坐标(0,y,0)处时，电子崩中包含的电 子数ne(y)为：
[0041][0042]
式中，α(y)为电子碰撞电离系数，η(y)为电子吸附系数；
[0043]
坐标y处产生的电子在δy距离引起碰撞电离，碰撞电离的同 时产生的光子数为：
[0044]
δn
ph
(y)＝α
*
(y)ne(y)δy
ꢀꢀ
(1.2)
[0045]
式中，α
*
(y)是空气光子发射系数，近似认为和电子碰撞电离 系数α(y)成正比；设比例系数为k，则有α
*
(y)＝kα(y)；
[0046]
到达二分裂导线间隔棒表面的光子数目为：
[0047][0048]
其中，g(y)e-μy
为光子几何吸收函数，表示到达二分裂导线间 隔棒表面的光子占y处产生的光子总数的比例，是二分裂导线间 隔棒结构、到二分裂导线间隔棒表面的距离以及空气光子吸收系 数μ的函数；g(y)为光子几何吸收函数面积因子；
[0049]
当电子崩从二分裂导线间隔棒表面发展到电离区域边界yi处 后，由于y＞yi时，有效电离系数α(y)-η(y)＜0；
[0050]
到达二分裂导线间隔棒表面的光子产生的表面光电子数目只 考虑电离区域内产生的光子，如式(1.4)所示：
[0051][0052]
式中，γ
ph
为表面光电子发射系数，比例系数k被看作常数且 包含在γ
ph
中，取γ
ph
＝0.001；
[0053]
到达二分裂导线间隔棒表面的光子在表面至少产生一个光电 子，产生的光电子以形成新的二次电子崩，二分裂导线间隔棒表 面的电晕放电自持；推导出计算二分裂导线间隔棒电晕起始电压 的公式如式(1)所示。
[0054]
上述技术方案中，步骤s2中，利用有限元方法计算二分裂导 线间隔棒周围三维空间电场分布；步骤s4中，将起晕电压设为边 界条件，利用有限元方法计算二分裂导线间隔棒表面的电场强度。
[0055]
本发明提供了一种二分裂导线间隔棒起晕场强的计算系统， 包括二分裂导线间隔棒参数获取模块、二分裂导线间隔棒环境参 数获取模块、二分裂导线间隔棒电场分布计算模块、环境系数计 算模块以及起晕场强计算模块；
[0056]
二分裂导线间隔棒参数获取模块用于获取待计算的二分裂导 线间隔棒的外侧圆周半径和高度，并将获取结果发送至二分裂导 线间隔棒电场强度计算模块；
[0057]
二分裂导线间隔棒环境参数用于获取模块获取待计算的二分 裂导线间隔棒所应用的环境的大气压力和湿度，并将获取结果发 送至环境系数计算模块；
[0058]
二分裂导线间隔棒电场分布计算模块用于利用获得的二分裂 导线间隔棒的外侧圆周半径和高度，计算得到待计算的二分裂导 线间隔棒周围三维空间电场分布，并将计算
结果发送至环境系数 计算模块；
[0059]
环境系数计算模块用于利用计算获得的二分裂导线间隔棒周 围三维空间电场分布以及待计算的二分裂导线间隔棒所应用的环 境的大气压力和湿度，获得待计算的二分裂导线间隔棒在计算模 型中各个系数的函数关系表达式，并将获取结果发送至起晕场强 计算模块；
[0060]
起晕场强计算模块用于将待计算的二分裂导线间隔棒在计算 模型中各个系数的函数关系表达式代入计算模型中；求解计算模 型，将计算得到的电子崩起始位置处二分裂导线间隔棒表面的电 场强度作为待计算的二分裂导线间隔棒的起晕场强并输出。
[0061]
本发明提供了一种二分裂导线间隔棒起晕场强的计算方法的 计算机存储介质，包括：存储在其中的指令，其中所述指令在由 一个或以上处理器执行时，使所述一个或以上处理器执行以下的 方法包括：
[0062]
s1，获取待计算的二分裂导线间隔棒的外侧圆周半径和高度， 获取待计算的二分裂导线间隔棒所应用的环境的大气压力和湿 度；
[0063]
s2，利用获得的二分裂导线间隔棒的外侧圆周半径和高度， 计算得到待计算的二分裂导线间隔棒周围三维空间电场分布；
[0064]
s3，利用计算获得的二分裂导线间隔棒周围三维空间电场分 布以及待计算的二分裂导线间隔棒所应用的环境的大气压力和湿 度，获得待计算的二分裂导线间隔棒在计算模型中各个系数的函 数关系表达式；
[0065]
s4，将待计算的二分裂导线间隔棒在计算模型中各个系数的 函数关系表达式代入计算模型中；求解计算模型，将计算得到的 电场强度作为待计算的二分裂导线间隔棒的起晕场强。
[0066]
本发明的有益效果是：本发明从电晕放电的基本物理过程出 发，建立适用于不同电压等级、海拔高度、大气条件下二分裂导 线间隔棒起晕场强的计算方法。以往的研究都是通过试验的方法 获得二分裂导线间隔棒的起晕场强，但此种方法缺乏足够的准确 性，无法得出具有普适性的研究成果，不能从根本上解决电晕问 题。而本发明从电晕放电的基本物理过程出发，首次提出适用于 二分裂导线间隔棒结构的起晕场强的计算方法，因此可以通过计 算二分裂导线间隔棒起晕场强的大小为超/特高压输变电工程间 隔棒结构设计提供技术参考。本发明推导了二分裂导线间隔棒起 晕场强的计算模型，通过求解二分裂导线间隔棒起晕场强计算模 型中光子几何吸收函数面积因子、电子碰撞电离系数、电子吸附 系数、空气光子吸收系数的计算表达式，建立了二分裂导线间隔 棒起晕场强的计算方法。一方面，本发明首次建立了适用于二分 裂导线间隔棒结构的光子几何吸收函数面积因子的表达式，它不 同于已有研究中建立的适用于同轴圆柱电极结构的光子几何吸收 函数面积因子的表达式；另一方面，本发明给出模型中各个物理 量的含义和表达式，充分考虑了二分裂导线间隔棒所处的环境条 件，体现在电子碰撞电离系数、电子吸附系数、空气光子吸收系 数的表达式中，即二分裂导线间隔棒所处的环境条件影响电子碰 撞电离系数、电子吸附系数以及空气光子吸收系数的数值大小。 该计算方法可计算在不同海拔高度、温湿度下，不同型号二分裂 导线间隔棒的起晕场强，可为超/特高压输变电工程间隔棒结构设 计提供技术参考。
附图说明
[0067]
图1是典型二分裂导线间隔棒实物图；
[0068]
图2是二分裂导线间隔棒电晕起始示意图；
[0069]
图3是光子从电子崩中的任意位置发射传输到二分裂导线间 隔棒表面的示意图；
[0070]
图4是二分裂导线间隔棒起晕电压试验布置图；
[0071]
其中，1-二分裂导线间隔棒，2-分裂导线，3-端部屏蔽环， 4-电源线，5-地面；
[0072]
图5是二分裂导线间隔棒起晕场强有限元仿真模型。
具体实施方式
[0073]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说 明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
[0074]
本发明提供了一种二分裂导线间隔棒起晕场强的计算方法， 该方法包括以下步骤：
[0075]
s1，获取待计算的二分裂导线间隔棒的外侧圆周半径和高度， 获取待计算的二分裂导线间隔棒所应用的环境的大气压力和湿 度；
[0076]
s2，利用获得的二分裂导线间隔棒的外侧圆周半径和高度， 计算得到待计算的二分裂导线间隔棒周围三维空间电场分布；
[0077]
s3，利用计算获得的二分裂导线间隔棒周围三维空间电场分 布以及待计算的二分裂导线间隔棒所应用的环境的大气压力和湿 度，获得待计算的二分裂导线间隔棒在计算模型中各个系数的函 数关系表达式；
[0078]
s4，将待计算的二分裂导线间隔棒在计算模型中各个系数的 函数关系表达式代入计算模型中；求解计算模型，将计算得到的 二分裂导线间隔棒表面的电场强度作为待计算的二分裂导线间隔 棒的起晕场强。
[0079]
本发明中采用的计算模型的构建过程，二分裂导线间隔棒起 晕场强的计算判据推导过程，如下：
[0080]
典型二分裂导线间隔棒实物图如图1所示。对二分裂导线间 隔棒持续施加电压，当二分裂导线间隔棒表面附近的场强超过一 定值时，会使空气中电子碰撞电离系数α大于电子吸附系数η， 从而自由电子与空气分子发生碰撞，引起初始电子崩，碰撞电离 的同时会使空气分子达到激发态，向周围辐射光子，辐射出的光 子与空气分子发生光电离过程，光电子进一步与空气分子发生碰 撞电离，形成二次电子崩，从而电晕得以自持，如附图2所示。
[0081]
假设“有效”初始电子位于二分裂导线间隔棒最外侧圆周棱 角处，坐标为(0,0,0)，其会沿着电力线方向(y轴正方向)向地 面发展形成初始电子崩。当初始电子崩发展到坐标(0,y,0)处时， 电子崩中包含的电子数ne(y)为：
[0082][0083]
式中，α(y)为电子碰撞电离系数，η(y)为电子吸附系数。
[0084]
坐标y处产生的电子在δy距离引起碰撞电离，碰撞电离的同 时产生的光子数为：
[0085]
δn
ph
(y)＝α
*
(y)ne(y)δy
ꢀꢀ
(2)
[0086]
式中，α
*
(y)是空气光子发射系数，近似认为电子碰撞电离系 数α(y)成正比。设比例系数为k，则有α
*
(y)＝kα(y)。
[0087]
由于初始电子崩产生的光子向各个方向均匀辐射，只有一部 分会朝向二分裂导线间隔棒表面。同时，光子在向二分裂导线间 隔棒表面辐射过程中，一部分会被空气分子所吸收，所以到达二 分裂导线间隔棒表面的光子数目为：
[0088][0089]
其中，g(y)e-μy
为光子几何吸收函数，表示到达二分裂导线间 隔棒表面的光子占y处产生的光子总数的比例，是二分裂导线间 隔棒结构、到二分裂导线间隔棒表面的距离以及空气光子吸收系 数μ的函数；g(y)为光子几何吸收函数面积因子。
[0090]
碰撞电离系数和电子吸附系数均与空间电场强度有关，当电 子崩发展路径上(沿y轴方向)某一点的电场强度大小使得碰撞 电离系数和电子吸附系数相等时，此处电场强度对应的y的坐标 即为yi。
[0091]
当电子崩从二分裂导线间隔棒表面发展到电离区域边界yi处 后，由于y＞yi时，有效电离系数α(y)-η(y)＜0，电子崩中的电子 停止倍增，逐渐附着到分子上形成负离子。此时产生的光子数量 很少，且绝大部分被空气分子吸收，可以忽略不计。因此，计算 到达二分裂导线间隔棒表面的光子产生的表面光电子数目时，只 考虑电离区域内产生的光子，如式(4)所示。
[0092][0093]
式中，γ
ph
为表面光电子发射系数，比例系数k由于被看作常 数，因此包含在γ
ph
中，取γ
ph
＝0.001。如果到达二分裂导线间隔棒 表面的光子在表面至少产生一个光电子，那么产生的光电子便可 以形成新的二次电子崩，电晕能够自持。因此，计算二分裂导线 间隔棒电晕起始电压的公式如式(5)所示。
[0094][0095]
用有限元方法计算二分裂导线间隔棒周围三维空间电场分 布，并将电子碰撞电离系数和电子吸附系数与的函数关系代入式 (5)。式(5)平衡时二分裂导线间隔棒表面的电场强度(电子崩发 展路径初始位置上的电场强度)强即为二分裂导线间隔棒起晕场 强。
[0096]
二分裂导线间隔棒起晕场强计算判据中光子几何吸收函数面 积因子的计算表达式的推导过程如下：
[0097]
二分裂导线间隔棒结构的面积因子被分为了沿x轴和沿z轴 两个分量(x轴方向如附图2所示，z轴方向垂直于x-y平面)。 计算二分裂导线间隔棒起晕场强计算判据中的光子几何吸收函数 面积因子可以表示为：
[0098]
g(y)＝g
x
(y)
×gz
(y)
ꢀꢀ
(6)
[0099]
式中，g
x
(y)和gz(y)分别为光子几何吸收函数面积因子的x 轴分量和z轴分量。
[0100]
[0101][0102]
式中，θ为x轴方向夹角，为z轴方向夹角，λ1和λ2为光子 传输的距离。r为二分裂导线间隔棒外侧圆周半径，如图2所示。 d为二分裂导线间隔棒的高度，即沿z轴方向的长度。电晕起始 的光子是由电子崩中的任意位置发射传输到二分裂导线间隔棒表 面，式(7)和式(8)中的各个参数之间的关系如图3所示。从分量 表达式可以看出，面积因子为无量纲参数，并且是位置y的函数。
[0103]
根据余弦定理，式(7)和式(8)中的λ1和λ2分别需要满足：
[0104]
(y r)2 λ
12-r2＝2(y r)λ1cosθ
ꢀꢀ
(9)
[0105][0106]
从而可得λ1和λ2为：
[0107][0108][0109]
将λ1和λ2分别代入式(7)和式(8)，即可得到面积因子的g
x
(y) 分量和gz(y)轴分量。
[0110]
二分裂导线间隔棒起晕场强计算判据中电子碰撞电离系数、 电子吸附系数、空气光子吸收系数的计算表达式的推导过程如下：
[0111]
为使得二分裂导线间隔棒起晕场强计算判据能够应用于不同 的大气条件，需要建立判据中的各个系数与大气条件之间的关系。 大气条件通常由压力和温度来表征。压力和温度主要是通过空气 密度来影响电晕放电过程。因此，大气条件可以由空气密度来反 映。
[0112]
相对空气密度可以表示为：
[0113][0114]
式中，p为大气压力，pa；t为热力学温度，k；p0为参考大 气压力，其值为1.01
×
105pa(1.01
×
105pa＝760torr)；t0为参考热力学 温度，其值为293k。
[0115]
相对空气密度只是一个相对值的概念，大气条件之间的关系 是由气体定律决定的。气体定律的表达式为：
[0116]
p＝knt
ꢀꢀ
(14)
[0117]
式中，k为boltzmann常数。根据气体定律可以推导出相对 空气密度的表达式，得到的δ和n的关系为：
[0118]
δ＝n/n0ꢀꢀ
(15)
[0119]
式中，n0为p和t分别为1.01
×
105pa和293k时的n值 (n0≈2.5
×
10
25
m-3
)。二分裂导线间隔棒起晕场强计算判据中的各个 系数都与相对空气密度δ有关。通过式(15)可以建立起各个系数 和气体分子个数密度n之间的关系。
[0120]
电子碰撞电离系数的计算表达式如下：
[0121][0122][0123]
αw(y)＝n(3.536
×
10
17
(|e|/n)
2-6.0
×
10-2
(|e|/n) 2.828
×
10-21
)
ꢀꢀ
(18)
[0124]
式中，αw(y)为大气中水蒸气分压影响下电子碰撞电离系数 的分量数值大小，αd(y)为大气中干空气分压影响下电子碰撞电 离系数的分量数值大小；pw为大气中水蒸气的分压，pd为大气中 干空气的分压，p＝pw pd；e为为电子崩发展路径中每一点的电 场强度，单位v/m；n为气体分子个数密度。
[0125]
电子吸附系数的计算表达式如下：
[0126][0127][0127][0128][0129]
式中，ηw(y)为大气中水蒸气分压影响下电子吸附系数的分量 数值大小，ηd(y)为大气中干空气分压影响下电子吸附系数的分量 数值大小。
[0130]
空气光子吸收系数的计算表达式如下：
[0131][0132]
式中，μw为大气中水蒸气分压影响下空气光子吸收系数的分 量数值大小，μd为大气中干空气分压影响下空气光子吸收系数的 分量数值大小。
[0133]
公式(16)-(21)中的e表示利用有限元方法计算得到的电 子崩发展路径上(沿y轴方向)每一点的电场强度值。
[0134]
e为电子崩发展路径上(沿y轴方向)每一点的电场强度值， 由于电子崩发展路径上每一点的电场强度值不同，而且电子碰撞 电离系数与电子吸附系数均与电场强度有关，因此电子崩发展路 径上每一点的电子碰撞电离系数与电子吸附系数不同。
[0135]
利用有限元方法计算得到的三维空间电场分布e，是为了获 取电子崩发展路径上每一点的电子碰撞电离系数与电子吸附系数 的数值大小，当求得每一点碰撞电离系数与
电子吸附系数的数值 大小之后，计算面积因子g(y)的数值，再将面积因子g(y)和计算 得到的每一点碰撞电离系数与电子吸附系数的数值代入计算判据 中，使式(5)成立时的e，即为起晕电压。最后将计算得到的起 晕电压作为边界条件，利用有限元方法计算二分裂导线间隔棒表 面的电场强度(即计算路径的起始位置处的电场强度)。
[0136]
本发明提供了一种二分裂导线间隔棒起晕场强的计算系统， 包括二分裂导线间隔棒参数获取模块、二分裂导线间隔棒环境参 数获取模块、二分裂导线间隔棒电场分布计算模块、环境系数计 算模块以及起晕场强计算模块；
[0137]
二分裂导线间隔棒参数获取模块用于获取待计算的二分裂导 线间隔棒的外侧圆周半径和高度，并将获取结果发送至二分裂导 线间隔棒电场强度计算模块；
[0138]
二分裂导线间隔棒环境参数用于获取模块获取待计算的二分 裂导线间隔棒所应用的环境的大气压力和湿度，并将获取结果发 送至环境系数计算模块；
[0139]
二分裂导线间隔棒电场分布计算模块用于利用获得的二分裂 导线间隔棒的外侧圆周半径和高度，计算得到待计算的二分裂导 线间隔棒周围三维空间电场分布，并将计算结果发送至环境系数 计算模块；
[0140]
环境系数计算模块用于利用计算获得的二分裂导线间隔棒周 围三维空间电场分布以及待计算的二分裂导线间隔棒所应用的环 境的大气压力和湿度，获得待计算的二分裂导线间隔棒在计算模 型中各个系数与电场强度的函数关系表达式，并将获取结果发送 至起晕场强计算模块；
[0141]
起晕场强计算模块用于将待计算的二分裂导线间隔棒在计算 模型中各个系数与电场强度的函数关系表达式代入计算模型中； 求解计算模型，将计算得到的电场强度作为待计算的二分裂导线 间隔棒的起晕场强并输出。
[0142]
本发明提供了一种二分裂导线间隔棒起晕场强的计算方法的 计算机存储介质，包括：存储在其中的指令，其中所述指令在由 一个或以上处理器执行时，使所述一个或以上处理器执行以下的 方法包括：
[0143]
s1，获取待计算的二分裂导线间隔棒的外侧圆周半径和高度， 获取待计算的二分裂导线间隔棒所应用的环境的大气压力和湿 度；
[0144]
s2，利用获得的二分裂导线间隔棒的外侧圆周半径和高度， 计算得到待计算的二分裂导线间隔棒周围三维空间电场分布；
[0145]
s3，利用计算获得的二分裂导线间隔棒周围三维空间电场分 布以及待计算的二分裂导线间隔棒所应用的环境的大气压力和湿 度，获得待计算的二分裂导线间隔棒在计算模型中各个系数与电 场强度的函数关系表达式；
[0146]
s4，将待计算的二分裂导线间隔棒在计算模型中各个系数与 电场强度的函数关系表达式代入计算模型中；求解计算模型，将 计算得到的电场强度作为待计算的二分裂导线间隔棒的起晕场 强。
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典型500kv超高压交流变电站二分裂导线间隔棒型号为 js-600k/400，根据此二分裂导线间隔棒的具体尺寸，并基于上 述建立的的起晕场强的计算方法，编制了适用于二分裂导线间隔 棒起晕场强的计算程序。为了验证建立的二分裂导线间隔棒起晕 场强计算方法的准确性，在中国电力科学研究院特高压交流试验 基地试验大厅开展了二分裂导线间隔棒起晕电压试验。试验大厅 长86m、宽60m、高50m，可悬挂特高压等级试验试品，起晕电
压 试验使用1500kv工频试验电源。二分裂导线间隔棒起晕电压模拟 试验布置如附图4所示。其中，导线半径25mm，导线长6m，二分 裂导线间隔棒对地高度h＝10m。
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试验参照gb/t 2317.2-2008开展，试验时逐步升高施加在 二分裂导线间隔棒上的电压，直至观察到二分裂导线间隔棒上电 晕的产生，维持5min，并记录该电压作为电晕起始电压；然后逐 步降低施加在二分裂导线间隔棒上的电压，直至二分裂导线间隔 棒上的电晕消失为止，维持5min，并记录该电压作为电晕熄灭电 压。上述试验重复三次，分别取其平均值作为二分裂导线间隔棒 的电晕起始电压和电晕熄灭电压。同时记录下试验时的气压、温 度、湿度等环境参数。试验时的环境参数见表1。
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利用有限元方法，建立二分裂导线间隔棒起晕电压试验三维 有限元仿真模型，如附图5所示。对分裂导线和间隔棒施加起晕 电压，此时二分裂导线间隔棒表面电场强度最大的点即为电晕起 始点，其场强为起晕场强。起晕场强的大小见表1。利用本文建 立的二分裂导线间隔棒起晕场强的计算方法，设置与起晕电压试 验相同的环境参数，计算得到的二分裂导线间隔棒起晕场强大小 见表1。
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表1二分裂导线间隔棒起晕场强的试验结果以及数值计算 结果
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由表1可知，二分裂导线间隔棒起晕场强试验结果与数值计 算结果的相对误差为3.43％，相对误差在
±
5％以内。由此可认为 数值计算结果与试验结果吻合较好
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本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公 知的现有技术。