超高压输电线路电磁环境预测模型的研究

论文摘要

随着我国电力工业的飞速发展和城镇规模的不断扩大,许多超高压输电线路已穿越城镇,深入居民区。超高压输电线路产生的电磁污染环境问题越来越受到人们的关注。通过对各类电磁场计算方法的分析、比较,选择了模拟电荷法、矩量法和毕奥-萨伐尔定律作为超高压输电线路电磁环境预测模型的推导方法。重点阐述了模拟电荷法的基本原理和计算步骤；基于加权余量法阐述了矩量法的构造和在静电场问题中的应用步骤；介绍了毕奥-萨伐尔定律的基本原理。在上述基础上,着重对以下几个方面进行了研究：分析了国际大电网会议推荐的工频电磁场二维计算模型存在的不足,基于模拟电荷-矩量法建立了考虑导线档距、弧垂、和大地介电常数的工频电场三维计算数学模型；基于毕奥-萨伐尔定律建立了考虑导线弧垂的超高压输电线路工频磁感应强度三维预测数学模型。与国际大电网会议推荐的二维电磁场计算模型相比,本研究所建立的三维电磁场模型考虑了大地介电常数和导线形状对场强的影响,在一个档距内场强值由档距中央向两侧衰减,而二维电磁场计算模型的结果是恒定值,这表明三维电磁场模型的计算结果更符合实际情况。以Mathematica为开发工具编制了超高压输电线路三维电场、磁场模型计算程序,并通过实际监测数据验证了计算程序的合理性和实用性；分析了超高压输电线路工频电场强度和工频磁感应强度的影响因素及降低场强的措施,计算分析结果可为超高压输电工程的环境影响评价工作提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 高压输电系统的发展
• 1.1.2 超高压输电线对环境的影响
• 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 主要研究内容
• 第二章 电磁场计算方法
• 2.1 电磁场问题的求解方法
• 2.1.1 解析法
• 2.1.2 数值法
• 2.2 本研究所用到的电磁场数值方法
• 2.2.1 模拟电荷法
• 2.2.2 矩量法
• 2.2.3 磁场计算方法——毕奥-萨伐尔定律
• 第三章 超高压输电线路工频电场预测模型
• 3.1 工频电场二维计算方法
• 3.1.1 单位长度导线上等效电荷的计算
• 3.1.2 计算由等效电荷产生的电场
• 3.2 高压输电线路工频电场三维计算模型的建立
• 3.2.1 导线悬链线模型的引入
• 3.2.2 大地介电常数的处理
• 3.2.3 工频电场三维预测模型的建立
• 3.2.4 模型的验证
• 3.3 工频电场强度的影响因素分析
• 3.3.1 相导线对地高度
• 3.3.2 相间距离
• 3.3.3 分裂导线根数
• 3.3.4 分裂间距
• 3.3.5 单回路导线布置形式
• 3.3.6 双回路导线不同相序布置方式
• 3.3.7 小结
• 第四章 超高压输电线路工频磁场预测模型
• 4.1 工频磁场二维计算方法
• 4.2 工频磁场三维预测模型的研究
• 4.2.1 镜像导线的处理
• 4.2.2 工频磁感应强度三维预测模型的建立
• 4.2.3 模型的验证
• 4.3 工频磁感应强度的影响因素分析
• 4.3.1 线路负荷电流
• 4.3.2 相导线对地高度
• 4.3.3 相间距离
• 4.3.4 单回路导线的布置形式
• 4.3.5 双回路相序布置
• 4.3.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 需进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢