超高压输电线路工频电场及无线电干扰对环境的影响研究

论文摘要

随着电能需求的迅速增长,电力系统正向着大容量、大电流、大电网、高电压、远距离输电方向发展。电力电网发展至今,500kV交流输电线路已经成为我国电网的主要网架。与此同时,一些突出的问题也逐渐显露出来并引起了人们的关注,输变电工程的电磁环境问题是社会各界所关心的焦点问题之一。输变电工程的电磁环境影响参数主要包括工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声四个方面。本文以500kV超高压交流输电线路为主要研究对象,通过计算仿真,对其周围产生的工频电场和无线电干扰进行了相应的研究。文章首先简单介绍了电磁场原理及其数值计算方法的发展情况,针对输电线路模型的特点,详细介绍了模拟电荷法的原理及其应用原则,对500kV交流输电线路工频电场的二维计算模型进行了相应的仿真研究。同时,建立了计及地电位升高的超高压交流输电线路工频电场计算模型,并与CDEGS软件所得计算结果进行仿真对比,对该模型仿真结果的正确性进行了验证,对地电位升高的影响进行了分析。然后,在二维模型的基础上,近一步研究了两回500kV超高压交流输电线路在水平空间内发生交叉情况下地面附近工频电场的分布情况,以及500kV交流输电线路跨越220kV输电线路时、交叉处的工频电场分布情况,分析了这些情况下工频电场的变化规律。同时,分析了超高压输电线路转角处下方的工频电场分布。计算结果表明,在这些情况下工频电场分布情况比单回输电线路更复杂,其电场最大值更高。最后,文章归纳了常用的交流输电线路无线电干扰计算方法。利用CDEGS软件中的SESEnviroplus软件包,对常见的平行布置的输电线路产生的无线电干扰进行仿真研究,分析了超高压交流输电线路产生的无线电干扰的横向分布特性。本文建立的几种特殊情况下工频电场的计算模型可以用于对该情况下输电线路下方工频电场暴露进行评估。同时,对无线电干扰的仿真研究可以了解其产生的干扰水平。这些均可以作为电磁环境参数评估的参考依据,并为输电线路的架设提供相应的建议。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的背景及意义
• 1.1.1 电磁环境问题的提出
• 1.1.2 工频电场及无线电干扰对生态环境的影响
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的研究工作
• 2 交流输电线路工频电场的数值仿真方法
• 2.1 电磁场基本理论
• 2.2 电磁场数值计算方法简介
• 2.3 模拟电荷法原理及其应用
• 2.3.1 等效原理
• 2.3.2 模拟电荷法的基本思想
• 2.3.3 模拟电荷法的实施步骤及要点
• 2.3.4 模拟电荷的类型和电位系数
• 2.4 电磁仿真软件CDEGS 简介
• 2.5 小结
• 3 超高压交流输电线路工频电场二维模型仿真研究
• 3.1 交流输电线路二维电场计算模型
• 3.1.1 等效电荷法
• 3.1.2 典型工程算例及其分析
• 3.2 计及地电位升高的输电线路工频电场计算模型及仿真研究
• 3.2.1 计及地电位升高的输电线路工频电场计算模型的建立
• 3.2.2 典型算例
• 3.2.3 仿真方法分析
• 3.2.4 地电位升高的影响分析
• 3.3 小结
• 4 超高压交流输电线路不平行时的工频电场仿真研究
• 4.1 输电线路交叉时的工频电场计算模型及仿真研究
• 4.1.1 输电线路交叉时工频电场计算模型的建立
• 4.1.2 典型工程算例及其分析
• 4.2 输电线路转弯处的工频电场计算模型及仿真
• 4.2.1 输电线路转弯处工频电场计算模型的建立
• 4.2.2 典型工程算例及其分析
• 4.3 小结
• 5 超高压交流输电线路无线电干扰仿真研究
• 5.1 架空输电线路的电晕现象
• 5.1.1 电晕放电现象
• 5.1.2 导线表面电场强度及起晕场强
• 5.1.3 电晕效应
• 5.2 输电线路的无线电干扰特性及其计算方法
• 5.2.1 输电线路无线电干扰产生机理及其特性
• 5.2.2 交流输电线路无线电干扰计算
• 5.3 交流输电线路无线电干扰仿真分析
• 5.4 交流输电线路无线电干扰影响因素及抑制措施
• 5.5 小结
• 6 结论
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文