配电房母排磁场及屏蔽方法研究

论文摘要

随着人们生活水平的提高,对生活和工作环境的质量也提出了更高标准。建筑物中的工频电磁场越来越受到人们的关注。因此,在建筑物设计期间,研究建筑物内的电磁环境模型,通过定量计算给予定性评价,并且采取有效措施进行电磁屏蔽,可以减小人们的重重顾虑,为人们营造健康的生活和工作环境,这必将产生良好的经济效益和社会效益。针对配电房对建筑物周围电磁环境的影响,对现有配电房的电磁场进行实测与仿真分析研究。进而为待建配电房的建设提供定量的参考数据,为建筑物电磁环境分析提供评估手段。本研究主要展开了以下几个方面的工作:(1)介绍了电磁场相关理论,根据有限元法的基本原理和实施过程,针对配电房中的三相母排,推导了母排涡流场计算方程与条件。(2)通过分析室内配电房平板形母排,采用基于有限元法的Maxwell软件计算空间点的磁感应强度。主要讨论了母排间距、宽度等参数变化对磁感应强度的影响,并将仿真值与测量值比较,说明了建立的模型适用于母排周围空间磁场的计算。提出了减小配电房周围磁感应强度的可行建议。接着分析了多处配电房测量数据,得出结论:三相母排是配电房中主要的工频磁场源;若配电室四周均采用金属板封闭,将大大削弱母排产生的工频磁污染;钢板对磁场有较大的屏蔽作用。(3)利用Maxwell软件计算分析配电房母排参数和屏蔽材料的变化对屏蔽效能的影响,讨论了母排参数、屏蔽材料及屏蔽层(钢筋网和钢筋混凝土)导体直径和网格大小变化对屏蔽效能的影响。针对某具体工程,通过计算配电房与上层住户和相邻电机房的电磁屏蔽效能,同时考虑到实际建筑中对安全及成本等的要求,提出了相应的屏蔽措施改进方案。(4)采用VC6.0搭建了配电房工频磁场计算分析软件(EMPF)框架,该软件为建筑物配电房的设置提供了一种工频磁场预算工具。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的目的和内容
• 2 配电房母排工频磁场研究理论基础
• 2.1 电磁场基本理论
• 2.2 有限元法基本原理
• 2.2.1 Ritz 法
• 2.2.2 有限单元法
• 2.2.3 有限元法的实施
• 2.3 配电房母排磁场分析中的有限元方法
• 2.3.1 母排涡流场理论分析与建模
• 2.3.2 Ansoft Maxwell 软件简介
• 2.4 小结
• 3 配电房母排工频磁场计算及测量
• 3.1 引言
• 3.2 配电房母排磁场仿真计算
• 3.2.1 仿真模型的建立
• 3.2.2 母排主要参数变化的探讨
• 3.2.3 可行性建议
• 3.3 配电房磁场测量数据分析
• 3.3.1 重庆大学某配电房测量数据分析
• 3.3.2 中冶赛迪公司某配电房测量数据分析
• 3.3.3 其他配电房测量数据分析
• 3.4 小结
• 4 配电房母排磁场屏蔽方法研究
• 4.1 屏蔽原理及效能
• 4.1.1 屏蔽原理
• 4.1.2 屏蔽效能
• 4.1.3 配电房磁场屏蔽常用方法
• 4.2 配电房母排磁场屏蔽效能计算分析
• 4.2.1 母排参数对屏蔽效能影响
• 4.2.2 屏蔽材料对屏蔽效能的影响
• 4.3 工程实例
• 4.3.1 变压器室与上层住户的电磁屏蔽效能计算
• 4.3.2 变压器室与相邻电机房的电磁屏蔽效能研究
• 4.3.3 屏蔽措施改进方案
• 4.4 小结
• 5 配电房磁场分析软件构架
• 5.1 引言
• 5.2 软件简介
• 5.3 软件结构
• 5.3.1 软件设计思路
• 5.3.2 软件总体结构模块图
• 5.4 各模块功能
• 5.4.1 建模模块
• 5.4.2 计算分析模块
• 5.4.3 结果显示模块
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录