超高压直流输电线路电场环境研究

论文摘要

随着我国经济的快速发展，电力需求急剧增加。我国的能源主要分布在西部，而电力需求主要在东部发达地区，为了实现资源优势和经济优势的互补，需要进行长距离、大容量的电力输送。当输电距离超过800～1000km时，超高压直流（EHVDC）输电比超高压交流（EHVAC）输电更具优势，在我国的西电东送中开始应用。随着人们环境意识的提高，对输电工程引起的环境问题十分关注。 本文针对工程中常见的超高压直流输电线路设计参数取值范围，采用解析法研究了线下电场、空间电荷密度和离子流密度的大小和分布规律。研究表明，不论是单极还是双极输电线路，导线高度是影响电场分布的主要因素，导线越高，地面电场强度越低；对单极输电线路，次导线半径对电场分布的影响较明显，次导线半径越大，地面电场强度越低；对双极输电线路，极间距对电场分布的影响较明显，极间距越大，地面电场强度越大；其它参数对电场分布的影响不明显。总结了地面最大电场强度和导线设计参数的经验公式，为环境评价和工程设计提供参考。 鉴于超高压交流输电已经广泛采用，在工程建设中积累了较多的经验。为了对比，本文研究了超高压交流输电线下的工频电场强度及其分布。结果表明，导线高度对工频电场影响显著，导线越高，工频电场强度越小；相间距对工频电场的影响比较明显，相间距越大，工频电场越强；次导线布置形式对工频电场的影响也比较明显；其它参数对工频电场分布的影响不明显。 由于对输电线路电场生态效应的研究较少，本文从电场在食品、农业和医学领域中的应用着手，分析归纳电场的生态效应，为超高压直流输电地面电场强度限值的确定提供依据。 总结前人研究成果发现，人在直流线下的感受电流和摆脱电流均大于交流，直流是交流的5-7倍。总结电场在食品、医学和农业领域的实验研究成果发现，当电场强度大于15kV/m时，电场对细胞产生较为明显的影响。电场强度限值是一个经济、技术和环境卫生需求等因素相互作用、相互平衡的结果，不同时期将有不同的限值要求。根据目前的研究成果，考虑到实验中的电场强度大小不变、研究对象固定，而输电线路的电场强度和人均是变化的，并且线路的电场设计标

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 直流输电线路的环境问题
• 1.3 环境标准
• 1.4 电场表征参数的计算方法
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 超高压单极直流输电线路电场横向分布及衰减规律
• 2.1 单极高压直流输电线路电晕产生机理
• 2.2 计算模型
• 2.3 标称场强横向分布
• 2.4 合成场强横向分布
• 2.5 地面最大合成场强和导线设计参数的经验公式
• 2.6 单极超高压直流输电线路电场强度环境标准探讨
• 2.7 特高压单极直流输电线路地面最大合成场强和导线设计参数的关系
• 2.8 空间电荷密度横向分布
• 2.9 离子流密度横向分布
• 2.10 与有限元法计算结果比较
• 2.11 与实测值比较
• 2.12 本章小结
• 第三章 超高压双极直流输电线路电场横向分布及衰减规律
• 3.1 双极直流输电导线电晕机理
• 3.2 计算模型
• 3.3 标称场强横向分布
• 3.4 合成场强横向分布
• 3.5 地面最大合成场强与导线设计参数的经验公式
• 3.6 双极超高压直流输电线路电场强度标准探讨
• 3.7 特高压双极直流输电线路地面最大合成场强与导线设计参数的关系
• 3.8 空间电荷密度横向分布
• 3.9 离子流密度横向分布
• 3.10 单双极计算结果比较
• 3.11 与实测值比较
• 3.12 与有限元法计算结果比较
• 3.13 本章小结
• 第四章 超高压交流输电线路工频电场强度分布及生物效应
• 4.1 高压交流输电线路电晕机理
• 4.2 计算模型
• 4.3 与实测值的比较
• 4.4 交流输电线路的工频电场强度横向分布
• 4.5 同塔双回路输电线路工频电场强度横向分布
• 4.6 交直流输电线路电场强度比较
• 4.7 交流输电线路的生物影响
• 4.8 交流输电线路的工频电场强度标准
• 4.9 本章小结
• 第五章 超高压直流输电线路的电场生物效应
• 5.1 高压直流静电场的生物效应
• 5.2 电场环境标准
• 5.3 交直流电场生物效应对比分析
• 5.4 减缓输电线路电场生物效应的工程措施
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 本文创新
• 6.3 进一步工作建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及发表论文情况