本发明涉及一种输电线路导线起晕场强预测方法，尤其涉及一种高海拔沙尘条件下超/特高压输电线路导线起晕场强预测方法，属于供电技术领域。
背景技术
分裂导线起晕场强作为输电线路设计的重要参数，关系到线路的电磁环境问题。如果导线表面场强设计裕度偏小，则会产生较高的电晕损耗、可听噪声和无线电干扰水平，导致电磁环境恶化；如果裕度偏大，则需采用更大截面和更多分裂数的导线及相应增加杆塔机械强度，导致经济浪费。而且近几年电磁环境越来越受关注，环保部门要求电磁环境必须小于标准规定限值，使得导线尺寸和分裂数的选择更为严格。
相对平原地区，海拔2200m地区空气密度较低，电子平均自由程增加，临近导线周围空间的空气分子更容易游离而产生电晕放电，导致起晕场强降低[7-13]。同时，在春秋两季，西北地区沙尘天气频发，由于沙颗粒的极化作用畸变导线周围空间的电场，进一步对电晕放电产生影响。
目前，沙尘天气对电力系统影响研究主要针对气隙绝缘性能和绝缘子的沿面闪络特性的影响两方面。关于沙尘天气对输电线路导线电晕特性的影响研究，仅华北电力大学开展了在武汉特高压交流试验基地(19m)、西宁平安县(2200m)和海北海晏县(3042m)三个实际的海拔点，不同风速、沙尘浓度及沙尘粒径下6×lgj-400/50和6×lgj-500/45导线的电晕特性。而对于1000kv特高压交流输电线路常用导线，如8×lgj500、8×lgj630在高海拔沙尘条件下的电晕损失数据尚未有学者开展测量。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种高海拔沙尘条件下超/特高压输电线路导线起晕场强预测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高海拔沙尘条件下超/特高压输电线路导线起晕场强预测方法，包括预测场强步骤：
其中起晕场强ec的单位为kv/cm，子导线半径r的单位为cm，沙尘粒径rd的单位为mm，沙尘浓度g的单位为mg/m3，n为导线分裂数。
本方法在海拔2200m地区沙尘条件下，导线分裂数n大于等于4，子导线半径r介于1.34cm-1.995cm，沙尘粒径rd介于0-0.5mm，沙尘浓度g介于154-702mg/m3。
采用上述技术方案所取得的技术效果在于：本发明可为高海拔沙尘频发地区超/特高压交流输电线路建设导线选型提供参考。
具体实施方式
实施例1：
一种高海拔沙尘条件下超/特高压输电线路导线起晕场强预测方法，包括预测场强步骤：
其中起晕场强ec的单位为kv/cm，子导线半径r的单位为cm，沙尘粒径rd的单位为mm，沙尘浓度g的单位为mg/m3，n为导线分裂数。
本方法在海拔2200m地区沙尘条件下，导线分裂数n大于等于4，子导线半径r介于1.34cm-1.995cm，沙尘粒径rd介于0-0.5mm，沙尘浓度g介于154-702mg/m3。
本实施例中，采用导线类型为如表1所示的钢芯铝绞线，共计23种不同类型导线，导线分裂数从4到12分裂，子导线直径从26.8mm到39.9mm。试验在晴朗无风天气下进行。青海西宁试验过程中温度变化范围为10.2℃-19.4℃，变化范围小于10℃，相对湿度变化范围为55％-64％，在9％范围内变化。在对试验结果的分析过程中，忽略温度、相对湿度等的影响，主要考虑分裂数、子导线半径、沙尘浓度及沙尘粒径对导线起晕特性的影响。应用紫外成像仪对无风无沙、模拟沙尘条件下情况下电晕放电强度进行了观察，沙尘浓度为698-706mg/m3，沙粒的颗粒度为0.125-0.25mm。吹沙情况下的电晕试验，导线周围空间被沙颗粒均匀覆盖，电晕放电基本都是较为均匀的出现在导线全线，随着导线表面场强升降，电晕放电的强度也出现增减，体现在光子数上就是光子数的增多或减少，个别特别强烈的电晕点的数量相对较少。导线周围的沙尘颗粒，对于分裂导线起晕特性的影响主要在电离区，主要表现在两个方面，一方面由于颗粒本身的极化作用畸变了空间电场，改变了碰撞电离系数和电子吸附系数；另一方面，颗粒吸收电荷及光子等粒子，使放电过程中的一些基本物理参量如有效光子吸附几何系数发生改变。两方面影响共同作用，使沙尘条件下观察到的紫外光子数量大大的增加，即导线电晕放电活动程度加剧。相同电压下沙尘条件下比无风无沙条件光子数目要大很多，且相比较不吹沙的情况，导线先由微弱的放电点发展到新的放电点增加，而在吹沙过程中，放电点的出现更随机，分布范围更广。
导线起晕场强随子导线半径r变化的关系式见式(2)，随分裂数n变化的关系式见式(3)
式中，ec为分裂导线起晕场强，a1、b1、a2、b2为常数。
在沙尘浓度154-702mg/m3范围内，分裂导线起晕场强均随沙尘浓度的增加而近似线性降低。且相较无风无沙条件下，在沙尘粒径0.25-0.5mm，吹沙浓度702mg/m3起晕场强下降幅度最大。以4×lgj720导线为例，无风无沙条件下起晕场强值为17.94kv/cm，沙尘粒径0.25-0.5mm，吹浓度702mg/m3起晕场强为15.82kv/cm，下降幅值为2.12kv/cm，降低约11.8％。
在试验沙尘的浓度范围内，起晕场强随沙尘浓度的增加呈准线性关系变化，如公式(4)，式中，a3和b3为常数，g为沙尘浓度。
ec＝a3·g+b3(4)
对于同一种导线类型，相同沙尘浓度下，粗沙下导线起晕场强要小于细沙的。分裂导线起晕场强随着沙尘粒径的增大呈非线性减小趋势，在粒径小于0.25mm时，随着粒径的增加，导线起晕场强急剧降低，而当粒径大于0.25mm时，随着粒径的增加，起晕场强降低趋势变得平缓。
粒径<0.125mm沙颗粒，主要分布在0.187-0.125mm，占颗粒总数的86.3％。对于0.125-0.25mm颗粒，粒径主要分布在0.187-0.25mm，占比64.9％。因此，起晕场强随粒径增大变化明显。而沙尘粒径大于0.25mm时，其主要粒径分布在0.312mm以下，0.5mm附近颗粒占比很小，因此起晕场强结果相较于0.125-0.25mm沙尘条件下变化不大。起晕场强随沙粒粒径的增加呈现非线性减小，如公式(5)所示。式中，a4、b4及c4为常数，rd为沙尘粒径。
综合起晕场强随子导线半径、分裂数的变化规律，起晕场强随沙尘浓度、沙尘粒径的变化规律，考虑沙尘浓度与沙尘粒径的耦合项，沙尘条件下分裂导线起晕场强计算见式(6)，式中，k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8和k9均为常数。其余参数在上述分析中均有定义，不在此赘述。
用spssstatistics统计分析软件，采用最小二乘法拟合方式，对测量计算获得的起晕场强值进行了拟合，获得了起晕场强公式与子导线半径r、导线分裂数n、沙尘粒径rd及沙尘浓度g的关系式如(1)式。对拟合后的沙尘条件下起晕场强计算公式进行了多元线性回归模型的统计检验，具体结果如表2所示。
表1
表2