直流断路器用隔离供能变压器作为新型电力系统中的关键设备,需要保证其正常工作时表面电场强度在电磁环境规定的限值之内.为了得到准确的计算结果,讨论了瞬态电场、静电场与恒定电场的区别,通过绝缘材料伞裙结构分析了空气电导率对恒定电场的影响,提出了交直流混合复杂设备的电场校核原则,完成了供能变压器的电场仿真分析与起晕校核.结果表明,在对该供能变压器进行电场计算时,为了留有裕度,应当采用静电场进行导体金具的起晕电场校核;采用恒定电场进行绝缘材料的绝缘性能设计,同时还要考虑空气电导率的影响,选择空气电导率10-16 S/m(干燥)和10-12 S/m(湿润)中的计算结果最大值作为参考最大电场.

特高压直流输电线路下方的离子流场是电磁环境重要评估指标之一.基于牛顿-拉夫逊法和上流有限元法提出了一种快速稳定地求解离子流场算法.首先,通过有限元法来求解泊松方程,之后将获得的空间电场信息用于上流有限元法计算电流连续性方程.随后,利用基于牛顿-拉夫逊的迭代收敛算法更新导体表面电荷密度.将上述3部分反复迭代即可实现迭代过程的快速稳定收敛.同时,研究了风速对±800 kV特高压输电线路的地面合成电场和离子流场影响规律.试验结果验证了该算法的有效性和正确性.研究结果表明:本算法与迭代收敛控制因子法和传统方法相比不但对导线表面电荷密度初值不敏感,而且具有较高的快速收敛能力.研究结论可以提升离子流场计算的稳定收敛能力,实现特高压直流输电线路电磁环境的快速准确计算.