基于坡印亭矢量的输电导线电磁—热耦合场影响因素及相互影响规律研究

输电导线通过周围空间的电磁场传输能量，其内部电磁场产生热损耗，发热导致的导体参数变化将改变其电磁场分布。当导线覆冰、污秽、空气温湿度变化时，导线的电磁-热场分布会改变，二者之间的相互影响也更复杂，导体的能量传输效率、外绝缘安全等也会受到影响。因此本项目以坡印亭矢量为基础，研究输电线的能量传输表征模型，确定模型中有效通道参数与损耗通道参数。在该模型的基础上，以坡印亭矢量的径向分量作为热源计算导体内外热场分布，研究导体热场对其电磁场的影响，以及相互间影响规律。进而研究导线污秽、覆冰、空气温湿度变化或者绝缘层包裹时，导体内外电磁、热场分布以及相互间影响变化规律。在此基础上研究各因素对输电导线能量传输、导体老化、外绝缘安全的影响规律。项目的研究成果可用于输电线路能量传输效率分析、外绝缘分析、导线老化分析以及覆冰融冰等技术研究领域，有着重要的理论意义与工程价值。

总体完成情况.经3年研究，按期完成了任务书要求的内容。在该项目的资金资助及项目研究内容指导下，发表SCI论文9篇，EI论文9篇，会议论文1篇，申请专利4项。协助培养博士研究生3名，其中已经毕业1名，培养硕士研究生7名，其中学术型硕士3名，学位硕士4名。项目主要取得以下成果：.1、得出了基于坡印廷矢量的输电线三维能量传输表征模型与计算方法.采用频域有限差分计算考虑弧垂的输电线三维空间电磁场分布，得出其功率密度，计算其有效能量传输通道，得出输送功率。研究了覆冰、电缆隧道环境对输电线输送功率的影响。该方法在计算不同不规则环境时输电线的传输功率不需要计算其等效参数。相关论文：已经录用SCI论文1篇，EI论文2篇，投稿SCI论文1篇。.2、基于改进MLPG无网格法研究了输电线耦合场及相互影响.计算输电线电磁场、坡印亭矢量及其温度场分布，根据导线热敏特性，研究输电线的电磁热耦合场规律。提出了一种广义支持域，通过距离查找用于计算形函数的支持域内节点。计算分析了负荷电流、污秽、电力隧道环境对输电线的电磁热耦合场影响规律。相关论文：发表SCI论文4篇，EI论文3篇，会议论文1篇。.3、通过现场测量与统计分析得出了空气温湿度变化对其介电系数与空间电场的影响规律，分析了温湿度对外绝缘的影响规律.通过定点测量，实现不同季节24小时内不同时刻点的空气温湿度、架空线路高度、电场、磁场强度的测量，得出空气介电系数与输电线工频电场强度关于空气温湿度的函数。录用SCI论文1篇。.取得的创新性成果.1）建立了基于坡印亭矢量的输电导线能量传输表征模型，该方法在计算不同不规则环境（覆冰、电缆隧道淤泥等）时输电线的传输功率不需计算输电线的等效参数。.2）运用电磁—热耦合场计算模型，研究了污秽、空气温度、绝缘层包裹对输电导线导体内外电磁—热耦合场的分布影响规律。.3）建立了基于改进的MLPG无网格法的电热耦合计算模型，计算了直流线路导线电热耦合场分布，研究了导线结构参数对电场分布的影响及环境温度对载流量的影响。.4）研究了环境温湿度对架空输电线功率传输的影响，测量了高压输电线下不同温湿度下的电场，拟合得到了空气介电系数与温湿度的关系式，研究了温湿度对输电线有功和无功损耗的影响规律。.5）基于坡印廷矢量的能量传输表征模型求取不同输电线运行环境的功率分布及损耗。