范文一：不均匀系数

5.3 供气规模

5.3.1 不均匀性分析

用气不均匀性是城镇燃气供应的重要特性，城镇燃气消耗量与城市性质、气候、供气规模、用户结构、流动人口状况、居民生活水平、生活习惯、节假日等均有密切关系。

多数用户的用气量在一年中受到气候的影响，随季节的周期性变化，形成季节不均匀性；在一月或一周中，受工作日和节假日的影响，发生月和日用气量的变化，形成月和日不均匀性；一天中的用气量，又随人们的作息时间、工厂的上下班时间，用气企业的生产时间而产生小时用气的周期性变化，形成时不均匀性。

根据《海南省城镇燃气专项规划》和周边城市用户特点，参照相同规模其他城市用气特点，确定保亭主城区用户不均匀性系数取值。

1）月不均匀系数

月不均匀系数

2）日不均匀系数

日不均匀系数

3）小时不均匀系数

居民商业小时不均匀系数

工业小时不均匀系数

燃气汽车小时不均匀系数

分布式能源小时不均匀系数

范文二：利用PDEtoolbox计算电场不均匀系数

第 31 卷 第 6 期 电 压 技 术 高 Vol . 31 No . 6 年 6 月

2005 High Voltage Engineering J une 2005 ?1 ? 专题论述 3 利用 PD E tool box

计算电场不均匀系数 波 张 储金宇 许小红 江苏大学生物与环境工程学院

镇江 212013 要 摘 : 利用 PD E tool bo x 求解尖 —板电极结构的电场不均匀

系数 通过数据拟合方法得出电场不均匀性和电极 几何参数的关系 其结果表明

电场不均匀系数 f 随电极间距 d 的增加而变大 随曲率半径 r 的增大而减小 受

电 极圆柱部分长度 L 和电极圆柱部分半径 R 的影响不大 。PD E tool box 不仅为

求解电场不均匀系数带来了方便 同 时使计算结果图形化 、 直观形象 。 关键词 :

PD E tool box 高压静电场 不均匀系数 中图分类号 : TM862 文献标识码 : A 文

章编号 : 100326520 2005 0620001202 Calculation of Field Non2 Unif orm Coeffcient by PD E Tool Box ZHAN G Bo C HU J inyu XU Xiao ho ng Biological and Enviro nmental Engineering School of J iangsu U niversit y Zhenjiang 212013 China Abstract : Field non2uniform coefficient of t he cone capped rod2plane elect rode st ruct

ure is calculated by PD E tool bo x. U sing data fit met hod simple calculatio n exp ressio ns of t he co ne capped rod2plane field no n2uniform coefficient is offered based on t he data. The result shows t hat field no n2unifo rm coefficient is in direct p ropo rtio n to elect rode space in inverse p roportion to radius of curvat ure and is almo st not changed wit h t he change of column lengt h and radius. PD E tool bo x not o nly p rovidess co nvenience fo r t he calculation of field non2uniform coefficient but makes t he final result visualized. Key words : PD E tool box high2voltage elect ro static fields non2uniform coefficient0 引 言 Emax / E 式中 E U/ d U 为电极间的电

压 d 为极 实际应用中常用尖 —板电极结构获得不均匀电 间距离 Emax 为最

大场强 E 为平均场强 。 f 是不均场来产生电晕放电以处理有害气体 。电场的不

均匀 匀电场中起始电晕电压和击穿电压的重要参数 它性和电极几何参数有很大

PD E tool bo x 计 只决定于电极和间隙的几何参数 与外加电压无算数关系 用

值以考察该种电极参数和电场不均匀系数的关 关 5 。尖 —板电极结构 见图 1

在各种间隙电场中系 。PD E tool bo x 是基于 MA TL AB 的研究 、 求解 最不均

匀 本文用 PD E tool bo x 计算它的 f 及 f 和 电极参数 d 、 、、 的关系 。 R r

L偏微分方程的工具集合 它为二维空间上的偏微分方程的研究与求解提供了强大

2 不均匀系数的计算对偏微分方程首先需描述几何体并在其而灵活的工作环境

上划分网 2. 1 计算模型络 且需将偏微分方程在网络上离散并求其解的离 根据

电极系统的结构在 PD E tool bo x 的 GU I散近似 。用 PD E tool bo x 的图形用户

界面很容易 里构造其计算模型 见图 2 计算区域为 R2 - R1用图形工具描述

复杂的区域并生产三角网络 。PD E P1 C1 R2 、 1 、 1 、 为区域代号 。

P R Ctool bo x 的内核是一个用有限元解决平面上定义了 2. 2 计算流程边界域的

偏微分方程求解器 。该工具箱可求解线性 由计算模型选择 Elect ro statics 静电

模型 设 双曲线型及抛物线型偏微分方程 还可求的椭圆型 、 置方程和边界条

件 、 求解 作图等 并且求 划分网格 、 、解本征型方程和简单的非线性偏微分方

程 1,3 。 解结果以图形方式出现 见图 3,5 求解过程略 。1 电场不均匀系

数 2. 3 计算结果分析 本计算分析主要考察电极系统的参数 L 、 、 、d R 表

示电场不均匀程度 4 的电场不均匀系数 f 3 江苏大学青年资金项目

1283000062 江苏省高校自然基金 03 KJ D610059 ?2 ? J une 2005 High Voltage

Engineering Vol . 31 No . 6 2 电极间距 d d 与 f 关系如图 7 由图可

知 f 随 d 的增加而变大 两者间数据拟合表达式为 : f 01 248 d 21 196 。 3

曲率半径 r 电极尖端部分曲率半径 r 与 f 的关系如图 8 随 r 的增大 f 减小

两者间数据拟合 表达式为 : f - 1 . 155ln r 1 . 548 。 4 圆柱部分长度 L

由表 1 可看出圆柱部分 长度 L 对 f 基本无影响 可忽略不计 。 图1 — 尖 板

电极结构 图2 计算模型 Fig1 1 Cone capped rod2 Fig. 2 Calculation model 3

结束语 plane electrode structurer 与 f 间的关系 考察某一参数时设定其它参数不

PD E tool bo x 的强大数值计算能力能方便地求变 其中外加电压为 - 15 kV 用 PD

E tool bo x 算出 解电场不均匀系数 f 且计算结果图形化 、 直观形Emax 即可得

到 f 计算结果见表 1 。 象 进一步用数据拟合得出电场不均匀性和电极几 1 圆

柱部分半径 R R 与 f 的关系如图 6 随 何参数 L 、 、、 等的表达式 为不

均匀电场系统设 R r dR 的增大 f 减小 但幅度不大 即 R 对 f 影响不大 。 计

提供了理论依据 。两者数据拟合式为 f - 0 . 89 R 3 . 334 。 图3 边界条件设置

图5 计算结果 Fig1 3 Boundary setting Fig1 4 Mesh generation 图4 网格划分

Fig1 5 Calculation result 表1 不均匀系数计算结果 Tab. 1 Result of

non2uniform coeff icient L / mm 1 1 1 1 1 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 1 4 5 d/ mm 5 5 5 5 5 5 5

1 2 3 4 3 3 3 3 5 5 5 5 R/ mm 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 2 0. 3 0.

4 0. 6 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 r/ mm 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 2 0. 2 0. 2 0. 2 0. 2 0. 2 0. 2 0. 2 0.

2 0. 2 0. 2 0. 2 0. 2 0. 2 f Emax / Eav 4. 23 3. 41 2. 867 2. 57 2. 42 3. 38 3. 39 11. 85 6.

9 4. 87 4. 05 5. 25 5. 11 4. 95 4. 63 3. 38 3. 41 3. 4 3. 39 图 6 R 与 f 的关系 图 7

f 的关系 图 8 r 与 f 的关系 Fig1 6 Relationship of column radius Fig. 7 d 与

Relationship of electrode space Fig. 8 Relationship of radius of curvature and f ield non2uniform coeff icient and f ield non2uniform coeff icient and f ield non2uniform

coeff icient 下转第 5 页 2005 年 6 月 电 压 技 术 高 第 31

卷第 6 期 ?5 ? 表3 待检样本 不平衡和油膜振荡多故障各有 2 例 不对中多故

障 、 Tab. 3 Samples to be checked 误判 油膜振荡故障有 3 例误判外其余均正

判 。 待检样本 总之 模糊 c 划分与遗传算法相结合的方法既 实例 已知故障形式

0. 4,0. 5 f 1f 2f 3f gt3f 可正确判断单一故障 又可有效诊断振动多故障 。 例1 油

膜振荡 0. 77 0. 29 0. 01 0. 05 0. 01 结 论 4 例2 不平衡 0. 02 0. 90 0. 15 0. 02 0. 05 例3 不平衡 不对中 0. 04 0. 97 0. 50 0. 23 0. 10 本文在分析了模糊 c 划分缺

点及遗传算法优点 例 4 不平衡 油膜振荡 0. 80 0. 91 0. 10 0. 02 0. 04 的基础上

提出了将两者相结合的汽轮发电机组振 表 4 1,4 的分类 例 动多故障诊断新

方法 。实例分析证明 该方法具有 Tab. 4 Classes of example 1,4 较高的诊断

可靠性和实用性 可有效解决汽轮发电 实例 分类数 分 类 Fc R H c R 机

组的振动多故障诊断问题 。 2 u1 u4 u2 u3 0 . 436 0 . 904 参 考 文 献

例1 3 u1 u4 u2 u3 0 . 627 0 . 588 均 1 张小栋 朱 丘大谋 . 自组

织特处映射神经网络用于 200 MW 汽轮发 4 u1 u2 u3 u4 0 . 327 1 . 157 电机组故障诊断研究 J . 汽轮机技术 1994 36 4 :2432249. 2 u2 u4 u1 u3 0 . 412 0 . 914 捷 2 韩 张瑞林 关惠玲 . 旋转机械故障机理及诊断技术

M . 北京 : 机械 工业出版社 1997. 例2 3 u2 u4 u1 u3 0 . 535 0 . 662 仁 3 张雪江 钟秉林 黄 . 汽轮发电机组故障诊断专家系统知识处理技术 4

u1 u2 u3 u4 0 . 311 1 . 220 的研究 J . 振动工程学报 1996 9

3 :2302236. 2 u1 u2 u3 u4 0 . 626 0 . 624 4 Li Hua Sun Caixin.

B2Spline wavelet neural network met hod for vibra2 tion fault diagno sis of steam turbine

generation set s C . Seoul Ko rea : 例3 3 u1 u2 u3 u4 0 . 444 0 . 871 ACEID’ 1999. 99 4 u1 u2 u3 u4 0 . 332 1 . 182 5 张 秦宗慧

林建中 等 1 改进的单层前向神经网络用于核电百万千 雷 2 u3 u1 u2 u4 0 . 554 0 . 684 瓦级汽轮发电机的故障诊断 J . 振动与冲击 2002 21 4 :952971 6 陈长征 勾 王 等 1 基于遗传神经网络的汽轮发电机组故障诊 轶 毅 例4 3

u2 u3 u1 u4 0 . 386 1 . 003 断研究 J . 高电压技术 2003 29 8 :1221 4 u1 u2 u3 u4 0 . 290 1 . 312 7 贺仲雄 1 模糊数学及其应用 M . 天津 : 天

津科学出版社 19851 8 张涵孚 何正嘉 . 模糊诊断原理及应用 M . 西安 : 西

安交通大学出版社 由表 4 可见 根据 Fc R 和 H c R 的判别规则 1992.

9 方述诚 汪定伟 1 模糊数学与模糊优化 M . 北京 :科学出版社 19971例 1 中

虽然分类数为 2 时可正确判断 u4 的故障形 10 周 孙树栋 1 遗传算法原理

及其应用 M . 北京 : 国防工业出版社 明式 但将两标准故障样本 u2 u3 分

障诊断的要求 因此显然分类数为 3 时更优一些 即 怡 为一类不符合故 19991

11 张文修 梁 . 遗传算法的数学基础 M . 西安 : 西安交通大学出版 社

2000.u4 与 u1 同为一类 表明 u4 有油膜振荡故障 例 2 12 段玉倩 贺家李 .

遗传算法及其改进 J . 电力系统及其自动化学报 中 分类数为 3 时更优 诊断为

不平衡故障 例 3 中 .

范文三：关于风压不均匀系数的研究

第 7期 ? ?

[摘 要 ]通过比较 、 分析我国与俄罗斯 、 日本 、 德国的输电线路设计规程对于风压不均匀系数取值的规定及

差异 , 提出我国输电线路设计规程的风压不均匀系数取值的修正方案 。 同时对在输电线路工程设计中执行该 修正方案的可操作性以及对线路杆塔指标的影响进行了研究和评估 。 在以后新设计的输电线路工程中 , 对于 杆塔规划 、 塔头尺寸的确定和杆塔定位后导线与绝缘子串的风偏校核等各环节 , 可按照该修正方案开展工作 。 [关键词 ]

风速

风压

风压不均匀系数

风偏

中图分类号 :TM753文献标识码 :A 文章编号 :1000-7229(2007) 07-0001-04

Research on Wind Pressure Asymmetric Coefficient

XU Xiao-dong, WANG Gang

(Central Southern China Electric Power Design Institute, Wuhan 430071,China )

[Abstract ]

Through comparing and analyzing the differences in transmission line design regulations between China and other countries, such as

Russia, Japan, and Germany, this paper presents method for wind pressure coefficient correction. Investigations and evaluations of the feasibility of enforcing the correction in line design, as well as its affect on tower performance have been conducted. In future transmission line projects, this correction can be used in tower planning, tower head dimension defining, wind deflection calibration for conductor and insulator string after tower positioned. [Keywords ]

wind speed; wind pressure; wind pressure asymmetric coefficient; wind deflection

收稿日期 :2007-03-18

:, , , 关于风压不均匀系数的研究

徐小东 , 王

钢

(中南电力设计院 , 武汉市 , 430071)

电 力 建 设

Electric Power Construction

第 28卷 第 7期 2007年 7月 Vol. 28No. 7

Jul, 2007

? 专家论坛 ?

0引言

在输电线路设计中 , 杆塔的规划和使用是很重

要的环节 。 杆塔使用时除了满足导线和地线负荷外 , 还应满足导线和支持导线的绝缘子串在风的作用下 产生偏移时 , 对杆塔保持足够的电气间隙而不发生 闪络 。 导地线和绝缘子串风偏角度的计算 , 是对作用 在导地线上的水平力和垂直力之比求其反正切值 。 显然作用在导地线上的水平力越大 , 绝缘子串风偏 的角度越大 , 要求的杆塔尺寸也相应增加 。 研究表 明 , 作用在导地线上的水平风压与其直径有关 , 随悬 挂高度的增加而增加 。 风并不是每时每刻都以同样 的程度作用在输电线路上 , 同一时刻每一点的风速 更是不均匀的 。 因此 , 在输电线路设计的风压计算中 引入了风压不均匀系数 α, 以表征风场的上述特征 。 在输电线路杆塔荷载 、 导线应力或风偏计算时 , 根据 风速计算出风压后 , 再乘以风压不均匀系数对风压

折减 。 通常导线风偏计算时的 α小于杆塔荷载计算 的取值 。 包括我国在内的世界各国对风场的上述特 征都有过研究 , 但 α如何取值 , 仍是一个需要观测 总结和深入研究的问题 。

我国架空输电线路设计中的 α取值的规定已 使用 20余年 。 对于设计大风风速 (V ≥ 20m/s ) 下导 地线的风偏计算 , α取定值 0.61。 2004年入夏后的 短时间内 , 国家电网公司所辖的 500kV 架空送电线 路发生风偏闪络 21次 , 呈高发势态 。 尽管随后展开 的调查并没有确切的证据证明 α取值不当 , 但作为 应急措施 , 国家电网公司建设运行部决定在架空输 电线路设计中 , α取值为 “ 0.61设计 , 0.75校核 ” 。 此 临时规定在国家电网公司的输电线路工程和杆塔典 型设计中沿用至今 。

鉴于目前对 α取值产生疑义 , 国家电网公司和 南方电网公司的工程采用的值也不统一的情况 , 本 文意在研究各国在架空输电线路设计中 α取值的

1

电 力 建 设

第 28卷

?

? 差异 , 提出 α取值的修正方案 , 为修改和完善架空 输电线路设计规程提供参考 。

1各国设计规程对 α取值的规定

1.1中国标准

1.1.1我国电力行业标准 《 110~500kV 架空送电线 路设计技术规程 》 (DL/T5092— 1999) 表 12.1.12中 , 在校验杆塔电气间隙时 , 当 V ≥ 20m/s 时 , α取为 0.61。

1.1.2我 国 原 国 家 标 准 《

建 筑 结 构 荷 载 规 范 》 (GBJ9— 87) 第 6.1.6条规定 , 计算导线 、

绳索的风力 时 , 基本风压值可乘以表 1所列调整系数采用 (该条 文在 2001版已取消 ) 。

1.2

日本标准

日 本 电 气 协 会 标 准 《 架 空 送 电 规 程 》 (JEAC6001— 1999) 第 4章第 6节第 6-2条规定 , 在

计算导线风压时应乘以构造规模减低系数 :

β=0.5+40/S (0.55≤β≤ 0.9)

式中 S —— — 档距长 , m 。

同时该条文还规定 , 当导线风偏计算采用简化 算法时 , 对于 200m 以上的档距 , β一律取为 0.7。

日本的导线风偏计算采用地上 10m 高 、 10min 平均 、 50年重现期统计风速的气象条件 。

1.3

德国标准

德国对于欧洲标准 《 高于 45kV 的架空交流电 力线路第一部分 :一般条件和规范 》 (EN 50341— 1:

2001) 的 《

德国国家标准解译 》 (NNA ) 的 4.3.2和 5.4.3条款 , 在新设计架空送电线路时 , 导线风压和 风偏计算按下列公式 :

Q W C =q c C X C G X C dL 式中 q c —— — 单位风压 , N/m 2;

C X C —— —

空气阻力系数 (相当于我国规程中的 导线体型系数 ) ;

G X C —— —

导 线 响 应 系 数 , 当 L<200m 时="" ,="" 取="" 0.75,="" 当="" l="">200m 时 , 取 0.45+60/L ; d , ; L —— —

水平档距 , m 。 1.4

俄罗斯标准

俄罗斯 《 电气安装规程 》 (2002版 ) 第 2.5.30条 款规定 , 当计算导线风压时按下列公式 :

P=αK l C x qFsin 2φ

式中 α—— — 风压不均匀系数 , 见表 2;

K l —— —

档距系数 , 50m 取 1.2, 100m 取 1.1, 150m 取 1. 05, 250m 以上取 1, 中间值插入法确定 ;

C x —— —

导线的体型系数 ; q —— —

单位风压 , N/m 2。 该规程第 2.5.37条款规定 , 按下列公式计算导 线风偏 :

tan γ=kP/(G np +0.5G г

) 式中 k —— — 风偏计算系数 , 见表 2。

对于风速为 29.7m/s 和 25.3m/s 的情况 , 结合 档距系数 K l 的规定 , 得到风偏计算时风压不均匀系 数随档距变化如表 3。 中间值按插入法确定 。

1.5

本文推荐的风压不均匀系数确定方法

为与 《 建筑结构荷载规范 》 (GB 50009— 2001)

一致 , 我国的输电线路设计规程正在修编 , 将采用地 上 10m 高 、 10min 平均 、 50年重现期统计风速的气 象条件 。 按照此设计气象条件 , 本文推荐在输电线路 设计风偏计算中 , 对于 10、 15和 20m/s 风速 , α分别 取为 1.0、 0.85和 0.75(中间值按插入法计算 ) ; 对于

V ≥ 20m/s 的风速 , α按下式计算 :

α=0.50+60/L h , (0.60≤α≤ 0.90)

对于 V ≥ 20m/s 的风速 , α随水平档距变 化 取 值见表 4。

1.6各国风压不均匀系数比较

41表 1

导线 、 绳索基本风压调整系数

跨长 /m

调整系数

≤ 1501.03000.8450

0.7

注 :(1) 中间值按插入法计算 。

(2) 表中系数未考虑风的脉动影响 。

表 2

导线风偏计算系数

风压 /(kg ? m -2) 27404555657680风速 /(m ? s -1)

20.825.326.8

29.732.3

34.935.8

α1.0

0.850.750.7

k 1.0

0.950.9

0.850.8αk

1.00.850.80750.6750.63750.595

0.56表 3

风压 (αkK ) 与档距的关系表

风速 /(m ? s -1)

29.70.810.7430.7090.6920.67525.3

1.02

0.935

0.893

0.871

0.85

档距 /m

50100150200≥ 2502

第 7期 ? ?

表 4α

取值比较表 档距 /m

规程

名称 50100150200250300400450500600800900

0.61

线路 规程

1.00.930.870.80.73

0.7

荷载

规范 0.90

0.770.700.660.630.600.590.580.570.55

日本 规程 0.75

0.690.650.600.580.570.550.530.52德国 规程 0.810.740.710.69

0.675

俄国 规程

0.90

0.800.740.700.650.630.62

0.60

本文 推荐

关 于 风 压 不 均 匀 系 数 的 研 究

2对各国 α取值方法的评价

我国现行设计规程规定的校验杆塔电气间隙的

α取值 , 正式采用始于 1984年 。 按照原水电部 1984

年颁发的 《 500kV 电网过电压保护绝缘配合与电气 设备接地暂行技术标准 》 规定 :当计算 500kV 线路 导 线 对 杆 塔 的 电 气 间 隙 , 在 V ≥ 20m/s 时 , α为 0.61。 在 330kV 送电线路的设计中也采用了同样的

α取值 。

在对 1979年版的架空送电线路设计技术规 程修订 , 升级为电力行业标准 《 110~500kV 架空送 电 线 路 设 计 技 术 规 程 》 (DL/T5092— 1999) 后 , 在 该 规程中将以上的 α取值写入第 12.2.2条 , 并规定适 用于 110~500kV 输电线路 。

在多年执行以上规定期 间 , 没有发现明显的不妥之处 。

根据运行单位统计 , 1999~2003年期间 , 国家电 网公司所辖 500kV 架空送电线路共发生风偏闪络 31次 , 涉及 13省 (自治区 、

直辖市 ) , 但 6次 /年的频 率尚属正常 。 2004年入夏后的短时间内 , 国家电网 公司所辖 500kV 架空送电线路集中发生风偏闪络

21次 , 使相关部门怀疑设计规程所规定的 α取值不 当 。 国网建设运行部决定加大风偏校核的裕度 , α取

值为 “ 0.61设计 , 0.75校核 ”

, 并沿用至今 。

, 的 α取定值 0.61覆盖的风速范围宽 , 适用于所有的 档距 。 在小档距范围内 α仍取 0.61, 明显低于其他 国家规程的取值 。 例如在档距小于 363m 时 , 按日本 规程计算的 α就大于 0.61。 在档距为 250m 时 , 日 、 德 、 俄规程的 α取值分别为 0.66、 0.69和 0.675, 均 大于我国的 0.61取值 。

由于我国规程规定的 α与档 距无关 , 档距越小 , 风偏计算与荷载计算的风压差距 越大 , 这是与各国设计规程的相关规定所显示的规 律背道而驰的 。

我国原国家标准 《 建筑结构荷载规范 》 (GBJ9— 87) 关于计算导线 、

绳索的 α系数的规定在修编时 已取消 , 但可以作为本研究参考 。 该规范适用于负荷 计算 , 且没有考虑风的脉动影响 , 其 α取值是偏大 的 , 对于导线风偏计算时应该有所区别 。

日本规程的 α(构造规模减低系数 ) 用公式计 算 , 并规定了上限和下限 。 在大档距范围内 (≥ 363

m ) 该系数低于我国现行设计规程 (0.61) 。 但应当注

意到 , 日本规程还规定 , 当导线风偏计算采用简化算 法时 , 对于 200m 以上的档距 , α可一律取为 0.7。 这 条规定保证了大于 200m 档距的导线风偏计算的安 全裕度 。

德国规程的 α(导线响应系数 ) 同样用公式计 算 , 与日本的计算公式比较 , 尽管常数取值不同 , 但 计算结果很接近 。 档距为 250m 时 , 按公式计算的 α已小于 0.7; 档距为 400m 时 , α已小于 0.61。

俄罗斯设计规程和我国设计规程是属于同一体 系 。 对比俄罗斯 《 电气安装规程 》 (2002版 ) 第 2.5.30条款和我国 《 110~500kV 架空送电线路设计技术规 程 》 第 12.1.12条款的表 12.1.12, 计算导地线风荷载 的 α取值几乎完全相同 。 但对于小档距 , 计算风压 时就要乘一大于 1的系数对打折的风压进行补偿 。

俄罗斯该规程第 2.5.37条款还规定 , 计算导线 风偏角时 , 在计算导线风压基础上再次对风压打折 , 风偏计算风压折扣系数范围为 1~0.8, 风速大则风 压折扣大 (α系数取值小 ) 。

在风速为 30m/s 时 , 风偏 计算折扣系数为 0.9。 在风速为 25m/s 及以下时不 打折 。 另外 , 该设计规程规定大于 250m 档距时风偏 计算的 α取值为 0.675。

在分析我国和其他国家风偏计算的 α取值方 法后 , 可知风偏计算的 α取值随档距变化是合理 的 , 故本文推荐上述风偏计算 α取值的修正方案 。

3

关于修正方案的分析

3.1

对风速为 20m/s 以下时导线风偏计算的影响

取

图 1

风压不均匀系数图

3

电 力 建 设 第 28卷

?

? 值为 :对于 10、 15和 20m/s 风速 , α分别取 1.0、 0.85和 0.75(中间值按插入法计算 ) 。 这一修正方案将影 响各电压等级的送电线路在操作过电压和 I 类气象 区雷电过电压状态下的导线风偏电气间隙校核 。 对 于操作过电压和 I 类气象区的雷电过电压 15m/s 风 速 , α值由原 0.75变为 0.85, 原计算 20°

的风偏角将 增加为 22.4°, 增加绝缘子风偏量 3.9%×绝缘子串 长 。 增加量十分有限 , 且一般情况下 , 操作过电压下 的导线风偏和电气间隙不控制塔头尺寸 。

有关规程规定除 I 类气象区以外 , 其他气象区 的雷电过电压时的风速均为 10m/s , 修正方案的 α值仍取为 1.0。

3.2

对风速为 20m/s 以上时导线风偏计算的影响

修正方案对于风速为 20m/s 以上的 α提出修

正 , 将影响各电压等级的送电线路在工频过电压状 态下的导线风偏电气间隙校核 。 例如对于工频过电 压 27m/s 风速 , 300m 档距 , α值由 0.61变为 0.7, 原 计算 50°的风偏角将计算为 53.8°, 塔头增加绝缘子 风偏量 4.1%×绝缘子串长 , 500kV 输电线路将约增 加绝缘子串风偏量 0.25m 。 修正方案在小档距范围 对于风偏量的计算影响较明显 , 如在 200m 档距 , α将由 0.61变为 0.80, 原计算 50°的风偏角将增加为 57.4°

, 塔头增加绝缘子风偏量 7.6%×绝缘子串长 , 对 于 500kV 输电线路将增加绝缘子串风偏量 0.46m 。 3.3对目前已设计的杆塔的影响

对于目前已设计的杆塔 (包括典型设计杆塔 ) , 基本上仍是按照 α为 0.61计算设计风速时的绝缘 子串风偏 , 按照工频过电压电气间隙确定塔头尺寸 。 经测算 , 在杆塔规划与确定塔头尺寸上 , 现行规程的

α值和修正方案取值仅有微小差别 , 如通常规划的

Ⅰ 型直线塔的水平档距为 450m , 取规划水平档距 的 90%计算绝缘子串风偏角 , 按现行规程的规定 α取 0.61, 按修正方案取值为 0.65。 若原计算绝缘子串 风偏角为 50°, 采用修正方案取值计算的风偏角将 为 51.78°, 增加绝缘子风偏量 2.0%×

绝缘子串长 , 500kV 输电线路绝缘子串长为 6m , 增加绝缘子风 偏量 12cm 。 又如通常规划的 Ⅱ 型直线塔的水平档 距为 600m , 现行规程的规定 α取 0.61, 若仍取规划 水平档距的 90%计算绝缘子串风偏角 , 按修正方案

α系数取值亦为 0.61。

由此可得出结论 :修正方案的 影响不超过正常的计算误差范围 , 已完成的杆塔规 划和塔头尺寸不需要作任何改变 。

3.4

对输电线路工程量的影响

另一要解决的问题是 “ 修正方案校核 ” 风偏带来

的工程量的增加有多少 。 据对数个实际工程的杆塔 定位情况进行的统计 , Ⅰ 型直线塔在工程中使用的 比例为 40%~60%, 其中水平档距小于 250m 的为

1%~5%(只有很少的几基 ) , 水 平 档 距 在 250~350m 的约为 1/3, 水平档距在 350~450m 的约为 2/3。

与杆塔定位风偏校核 α一律取 0.75相比 , 对于 Ⅰ 型 直线塔而言 , 在小档距范围内 (小于 250m ) , 因 α系

数不取 0.75而取 0.9~0.74, 杆塔升高 、 升型将 会 增 加 。 但毕竟在送电线路设计中 , 实际出现的小档距数 量很少 , 杆塔重量也轻 , 因此增加的钢材量十分有 限 , 但保证了线路运行的安全 。 在较大档距范围内 (250~350m ) , 因 α不取 0.75而取 0.74~0.67, 经校核 发现绝缘子串风偏大 、 电气间隙不满足要求 , 导致杆 塔升高 、 升型将会减少 , 因此而增加的钢材量亦是少 量的 。 在更大档距范围内 (350~450m ) , α取 0.67~

0.63, 与执行现行规程已没有大的差别 。 对于 Ⅱ 型直

线塔 , 在正常情况下使用的水平档距应为 450~600m , 在此范围内修正方案的 α取 0.63~0.60, 与执行现行 规程已没有差别了 。

3.5

对输电线路设计规程修编的适应性

目前电力行业标准和电力顾问集团公司企业标

准 《 110~750kV 架空送电线路设计技术规程 》 修编 工作正在进行 。 修编中拟按照 《 建筑结构荷载规范 》 (GB50009— 2001) 和国际标准 , 将各电压等级的输 电线路的设计风速基准高度统一定为地面以上 10

m 高 。 本文提出的 α取值修正方案已考虑了以上变 化 。 修正方案提出当 V ≤ 20m/s 时 , α取定值 , 不随

档距变化 , 其数值较现行规程有所增大 , 增加幅度为

13%~23%。 当 V ≥ 20m/s 时 , α按档距确定 , 在小档

距范围内其数值比现行规程增大较多 , 在大档距范 围内 (≥ 450m ) 和现行规程基本一致 , 且覆盖了各电 压等级的输电线路的设计大风风速范围 , 也适应对 设计风速基准高度的修改 。

4结束语

综上所述 , 本文提出的风压不均匀系数修正方

案可以保证输电线路设计的安全性和可靠性 , 可与 按原规程设计的输电线路杆塔较合理地过渡和衔 接 , 在实际输电线路设计中具有可操作性 。 在以后 新设计的输电线路工程中 , 对于杆塔规划 、 塔头尺寸 的确定和杆塔定位后导线和绝缘子串的风偏校核的 各环节 , 可按照本文提出的修正方案开展工作 。

(责任编辑 :李汉才 )

4

范文四：利用PDEtoolbox计算电场不均匀系数

专题论述

3

利用 PD E tool box 计算电场不均匀系数

张 波 , 储金宇 , 许小红

()江苏大学生物与环境工程学院 ,镇江 212013

摘 要 : 利用 PD E tool bo x 求解尖 —板电极结构的电场不均匀系数 ,通过数据拟合方法得出电场不均匀性和电极 几何参数的关系 ,其结果表明 ;电场不均匀系数 f 随电极间距 d 的增加而变大 ,随曲率半径 r 的增大而减小 ,受电 极圆柱部分长度 L 和电极圆柱部分半径 R 的影响不大 。PD E tool bo x 不仅为求解电场不均匀系数带来了方便 ,同

时使计算结果图形化 、直观形象 。

关键词 : PD E tool bo x ; 高压静电场 ; 不均匀系数

() 中图分类号 : TM862 文献标识码 : A 文章编号 : 100326520 20050620001202

Calculat ion of Fiel d Non2Un if orm Coef f c ient by PD E Tool Box

Z H A N G Bo , C H U J i nyu , XU Xiao ho ng

()Biolo gical a nd Envi ro nme nt al Engi nee ri ng Sc hool of J ia ngsu U nive r sit y , Zhe njia ng 212013 , Chi na Abstract : Field no n2unifo r m coefficient of t he co ne capp ed ro d2pla ne elect ro de st r uct ure i s calculat ed by PD E tool bo x. U sing dat a fit met ho d , simple calculatio n exp ressio ns of t he co ne capped ro d2pla ne fiel d no n2unifo r m coefficient i s off ered ba sed o n t he data . The result sho w s t hat field no n2unifo r m coefficient i s in direct p ropo rtio n to elect ro de sp ace , in inver se p ropo rtio n to radi us of curvat ure , a nd i s al mo st no t cha nged wit h t he cha nge of col umn lengt h a nd radius. PD E tool bo x no t o nly p ro vide ss co nvenience fo r t he calculatio n of field no n2unifo r m coefficient , but ma ke s t he final re sult vi sualized.

Key words : PD E tool bo x ; high2voltage elect ro static fields ; no n2unifo r m coefficient

E/ E , 式中 E = U / d , U 为电极间的 电压 , d 为 极 ma x 0 引 言

实际应用中常用尖 —板电极结构获得不均匀电 , E为最大场强 , E 为平均场强 。 f 是不均 间距离 max

场来产生电晕放电以处理有害气体 。电场的不均匀 匀电场中起始电晕电压和击穿电压的重要参数 ,它

性和电极几何参数有很大关系 ,用 PD E tool bo x 计 只决定于 电 极 和 间 隙 的 几 何 参 数 , 与 外 加 电 压 无 算数值以考察该种电极参数和电场不均匀系数的关 [ 5 ] () 关 。尖 —板电极结构 见图 1在各种间隙电场中 系 。PD E tool bo x 是基于 MA TL AB 的研究 、求解

最不均匀 ,本文用 PD E tool bo x 计算它的 f 及 f 和 偏微分方程的工具集合 ,它为二维空间上的偏微分

电极参数 d 、R 、r 、L 的关系 。 方程的研究与求解提供了强大而灵活的工作环境 ,

对偏微分方程首先需描述几何 体并 在其 上划 分 网 2 不均匀系数的计算 络 ,且需将偏微分方程在网络上离散并求其解的离

散近似 。用 PD E tool bo x 的图形用户界面很容易 2 . 1 计算模型 用图形工具描述复杂的区域并生产三角网络 。PD E 根据电极系统的结构在 PD E tool bo x 的 GU Itool bo x 的内核是一个用有限元解决平面上定义了

( ( ) 里构造其计算模型 见图 2,计算区域为 R- R2 1边界域的偏微分方程求解器 。该工具箱可求解线性

) 的椭圆型 、双曲线型及抛物线型偏微分方程 ,还可求 + P+ C, R、P、R、C 为区域代号 。1 1 2 1 1 [ 1,3 ] 解本征型方程和简单的非线性偏微分方程。 2 . 2 计算流程

) ( 由计算模型选择 Elect ro st atic s 静电模型 ,设

置方程和边界条件 、划分网格 、求解 、作图等 ,并且求

() 解结果以图形方式出现 见图 3,5 ,求解过程略。

2 . 3 计算结果分析1 电场不均匀系数

本计算分析主要考察电极系统的参数 L 、d 、R 、 [ 4 ] 表示电场不均匀程度的电场不均匀系数 f =

3 ( ) ( ) 江苏大学青年资金项目 1283000062; 江苏省高校自然基金 03 KJ D610059

J une 2005 Hi gh Volt a ge Engi neeri ng Vol . 31 No . 6 ? ?2

( ) 2电极间距 d d 与 f 关系如图 7 , 由图可知 ,

f 随 d 的增加而变大 , 两者间数据拟合表达式为 : f

= 01 248 d + 21 196 。

( ) 3曲率半径 r 电极尖端部分曲率半径 r 与 f

的关系如图 8 , 随 r 的增大 f 减小 , 两者间数据拟合

( ) 表达式为 : f = - 1 . 155l n r+ 1 . 548 。

() 4圆柱部分长度 L 由表 1 可看出圆柱部分 长度 L 对 f 基本无影响 ,可忽略不计 。 图 1 尖 —板电极结构 2 计算模型 图 Fig1 1 Cone ca pped rod2 3 结束语Fig. 2 Calculation model plane electrode structure

r 与 f 间的关系 ,考察某一参数时设定其它参数不 PD E tool bo x 的强大数值计算能力能方便地求

变 ,其中外加电压为 - 15 kV ,用 PD E tool bo x 算出解电场不均 匀系 数 f , 且 计 算 结 果 图 形 化 、直 观 形

E即可得到 f ,计算结果见表 1 。max 象 ;进一步用数据拟合得出电场不均匀性和电极几 () 1圆柱部分半径 R R 与 f 的关系如图 6 , 随 何参数 L 、R 、r 、d 等的表达式 ,为不均匀电场系统设 R 的增大 f 减小 , 但幅度不大 , 即 R 对 f 影响不大 。 计提供了理论依据 。

两者数据拟合式为 f = - 0 . 89 R + 3 . 334 。

图 3 边界条件设置 图 4 网格划分 图 5 计算结果

Boundary setting Fig1 3 Fig1 4 Mesh generation Fig1 5 Calculation result

表 1 不均匀系数计算结果

Ta b. 1 Result of non2unif orm coeff icient

L / mm 1 1 1 1 1 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 1 4 5

d/ mm 5 5 5 5 5 5 5 1 2 3 4 3 3 3 3 5 5 5 5

R/ mm 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 6 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 5

r/ mm 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 2

f = E/ E4. 23 3. 41 2 . 867 2 . 57 2 . 42 3 . 38 3 . 39 11 . 85 6 . 9 4 . 87 4 . 05 5. 25 5. 11 4. 95 4. 63 3 . 38 3 . 41 3. 4 3 . 39 max av

图 6 R 与 f 的关系 图 7 d 与 f 的关系 图 8 r 与 f 的关系 Fig1 6 Relationship of column radius Fig. 7 Relationship of electrode space Fig. 8 Relationship of ra dius of curvature and f ield non2unif orm coeff icient and f ield non2unif orm coeff icient and f ield non2unif orm coeff icient

表 3 待检样本 不对中多故障 、不平衡和油膜振荡多故障各有 2 例 Ta b. 3 Sa mples to be checked 误判 ,油膜振荡故障有 3 例误判外其余均正判 。 总

待检样本 之 ,模糊 c 划分与遗传算法相结合的方法既 实例 已知故障形式 ( ) 0 . 4,0 . 5f 1 f 2 f 3 f > 3 f 可正确判断单一故障 ,又可有效诊断振动多故障 。例 1 油膜振荡 0 . 77 0 . 29 0 . 01 0 . 05 0 . 01 4 结 论 例 2 不平衡 不平0 . 02 0 . 90 0 . 15 0 . 02 0 . 05

衡 + 不对中 例 3 0 . 04 0 . 97 0 . 50 0 . 23 0 . 10 本文在分析了模糊 c 划分缺点及遗传算法优点 例 4 不平衡 + 油膜振荡 0 . 80 0 . 91 0 . 10 0 . 02 0 . 04 的基础上 ,提出了将两者相结合的汽轮发电机组振

动多故障诊断新方法 。实例分析证明 ,该方法具有 表 4 例 1,4 的分类

较高的诊断可靠性和实用性 ,可有效解决汽轮发电 Tab. 4 Classes of exa mple 1,4

机组的振动多故障诊断问题 。 实例 分类数 分 类 ( )( ) FRH Rc c

( ) ( )u, u, u, u2 1 4 2 3 0 . 436 0 . 904 参 考 文 献 ( ) ( ) ( )例 1 3 0 . 627 0 . 588 u, u, u, u1 4 2 3 [ 1 ] 张小栋 ,朱 均 ,丘大谋. 自组织特处映射神经网络用于 200 MW 汽轮发 ( ) ( ) ( ) ( )u, u, u, u4 0 . 327 1 . 157 1 2 3 4 () 电机组故障诊断研究 [J ] . 汽轮机技术 ,1994 ,36 4:2432249 . [ 2 ] 韩 捷 ,张瑞林 ,关惠玲. 旋转机械故障机理及诊断技术 [ M ] . 北京 :机械 ( ) ( )u, u, u, u2 0 . 412 0 . 914 2 4 1 3 工业出版社 ,1997 . ( ) ( ) ( )u, u, u, u[ 3 ] 张雪江 ,钟秉林 ,黄 仁. 汽轮发电机组故障诊断专家系统知识处理技术 . 535 0 . 662 3 0 例 2 2 4 1 3 () 的研究 [J ] . 振动工程学报 ,1996 ,9 3:2302236 . ( ) ( ) ( ) ( )4 0 . 311 1 . 220 u, u, u, u1 2 3 4 [ 4 ] L i Hua , Sun Caixin. B2Sp line wavelet neural net wo r k met ho d fo r vibra2 ( ) ( )u, u, u, u2 1 2 3 4 . 626 . 624 0 0 tio n f ault diagno si s of st eam t ur bine gene ratio n set s [ C ] . Seo ul , Ko rea : A C EID’99 , 1999 . ( ) ( ) ( )3 u, u, u, u0 . 444 0 . 871 例 3 1 2 3 4 [ 5 ] 张 雷 ,秦宗慧 ,林建中 ,等 1 改进的单层前向神经网络用于核电百万千 () 瓦级汽轮发电机的故障诊断 [J ] . 振动与冲击 ,2002 ,21 4: 952971 ( ) ( ) ( ) ( )u, u, u, u4 0 . 332 1 . 182 1 2 3 4 [ 6 ] 陈长征 ,勾 轶 ,王 毅 ,等 1 基于遗传神经网络的汽轮发电机组故障诊 ( ) ( )u, u, u, u2 3 1 2 4 0 . 554 . 684 0 () 断研究 [J ] . 高电压技术 ,2003 ,29 8: 1221 [ 7 ] 贺仲雄 1 模糊数学及其应用 [ M ] . 天津 :天津科学出版社 ,19851 ( ) ( ) ( )u, u, u, u3 0 . 386 1 . 003 例 4 2 3 1 4 [ 8 ] 张涵孚 ,何正嘉 . 模糊诊断原理及应用 [ M ] . 西安 :西安交通大学出版社 , ( ) ( ) ( ) ( )4 0 . 290 1 . 312 1992. u, u, u, u1 2 3 4 [ 9 ] 方述诚 ,汪定伟 1 模糊数学与模糊优化 [ M ] . 北京 :科学出版社 ,19971 [ 10 ] 周 明 ,孙树栋 1 遗传算法原理及其应用 [ M ] . 北京 : 国防工业出版社 , ( ) ( ) 由表 4 可见 ,根据 Fc R和 Hc R的判别规则 ,19991 例 1 中 ,虽然分类数为 2 时可正确判断 u的故障形 [ 11 ] 张文修 ,梁 怡 . 遗传算法的数学基础 [ M ] . 西安 : 西安交通大学 出 版 4 社 ,2000 . 式 , 但将两标准故障样本 u, u分为一类不符合故2 3 [ 12 ] 段玉倩 ,贺 家 李. 遗 传 算法 及 其 改进 [ J ] . 电 力系 统 及 其 自 动 化 学 报 ,

障诊断的要求 , 因此显然分类数为 3 时更优一些 , 即() 1998 ,10 1:39252 . [ 13 ] 汪 健 ,蒋东翔 ,倪维斗. 模糊自组织神经网络在汽轮机转子故障诊断中 u与 u同 为一 类 , 表 明 u有 油 膜 振 荡 故 障 ; 例 24 1 4 () 的应用 [J ] . 热能动力工程 ,1998 ,13 1:43245 . [ 14 ] 李 化 . 汽轮发电机组振动故障智能诊断模型的理论及方法研究 [ D ] . 中 , 分类数为 3 时更优 , 诊断为不平衡故障 ; 例 3 中 , 重庆 :重庆大学 ,1999. 分类数为 2 时更优 , 诊断为不对中与不平衡的多故 [ 15 ] 吴慧英 ,帅仁俊 . 汽轮发电机组转子振动故障的模糊聚类分析 [J ] . 上海 () 交通大学学报 ,1999 ,33 8:105121054 . 障 ; 例 4 中 , 分类数为 2 时更优 , 诊断为不平衡与油 [ 16 ] 万书亭 ,李和明 1 汽轮发电机组振动故障诊断中的改进 B P 算法 [J ] . 电 膜振荡的多故障 。例 1,4 的诊断结果均与已知故

障形式一致 。

( 用该法分 析 另 外 100 例 故 障 其 中 不 平 衡 10

力系统自动化 ,2002 ,26 (6) :552581 (收稿日期 2004204228) 例 ,不对中 10 例 ,油膜振荡 15 例 ,碰摩 10 例 ,轴承

座松动 10 例 ,不平衡和不对中多故障 15 例 ,不平衡 张彼德 1975 年生 ,博士后 ,副教授 ,研究方向为电气设备在线监测及故障诊 () 断 。电话 : 02887720439 ; E2mail : z_p _t @163 . co m 和油膜振荡多故障 15 例 ,不对中和碰摩多故障 15

) 例的诊断正判率为 91 % ,除轴承座松动 、不平衡和

[ 3 ] 李 灿 ,高彦栋 . 热传导问题的 MA TL AB 数值计算 [J ] . 华中科技大学学 ()上接第 2 页 () () 报 自然科学版,2002 ,30 9:91293 . [ 4 ] 赵智大. 高电压技术 [ M ] . 北京 :中国电力出版社 ,1999 . 参 考 文 献 [ 5 ] 严 璋 ,**恒 . 高电压绝缘技术 [ M ] . 北京 :中国电力出版社 ,2002. ()收稿日期 2004208209 [ 1 ] 许文林 ,王雅琼 ,傅相林 ,等 . 化工过程计算和过程模拟中的 MA TL AB 求 () () 解 [J ] . 扬州大学学报 自然科学版,2004 ,7 1:49254 . [ 2 ] 李维刚 ,朱仙福 . PD E 工具箱在静磁场中的应用 [J ] . 机车电传动 , 2003 , 张 波 1975 年生 ,硕士 ,讲师 ,从事低温等离子体技术在环境污染防治中的 () () 应用研究 ,电话 : 05118797378 ; E2mail : xxh791001 @163 . co m 43 4:29232 ,35 .

范文五：不均匀及曲率系数.doc

土工试验报告不均匀系数Cu/曲率系数Cc计算公式

2007-10-07 08:53:37| 分类: 工作内容 | 标签: |字号大中小 订阅

Cu=d60/d10

Cc=d302/d60*d10

例1

16 2 0 1 5 2 1 0.2500 0 0 .5 0 .5 小 , 大于, , , , , , 于 粒经(mm) 100 , , 0.072.0.6210.0.075 5 5 1 5 0 0 0 25 5

0 54.6 63.2 74.1 79.2 83.2 85.6 87.4 88.4 8.7 累计筛余量(%) 91.2

通过质量占土总质量百分率(%) 100 45.4 36.8 25.9 20.8 16.8 14.4 12.6 11.6 8.8 0.1

1)分别求出d60、d30、d10、计算方法内插法:

d60=100-(100-60)/(100-45.6)*(100-60(表示通过量是白分之60))

=100-40/54.6*40

=100-29.3

=70.7

d60---表示通过量在60%所对应的筛孔直径

d30=20-(20-10)/(36.8-25.9)*(36.8-30(表示通过量是白分之30))

=20-10/10.9*6.8

=20-6.2

=13.8

d30---表示通过量在30%所对应的筛孔直径

d10=0.25-(0.25-0.075)/(11.6-8.8)*(11.6-10(表示通过量是白分之10))

=0.25-0.175/2.8*1.6

=0.25-0.1

=0.15

d10---表示通过量在10%所对应的筛孔直径

2) 分别求出Cu、Cc

Cu=d60/d10

=70.7/0.15

=471.3

Cc=d302/d60*d10

=(13.8*13.8)/(70.7*0.15)

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