【正文】 XXXX大學(xué)碩士學(xué)位論文高壓輸電線路電磁環(huán)境的研究（2013級）姓名： 申請學(xué)位級別： 專業(yè)： 指導(dǎo)老師姓名及職位： 摘要 1關(guān)鍵詞 1一、緒論 1 1 1 1 1 1 1 1 1二、高壓架空輸電線路下的電磁場 1 1 輸電線路簡化模型 1 1： 1 1 1 1三、高壓輸電線路的電磁環(huán)境 1 1 1 1 1四、電磁環(huán)境的實驗研究 1 1 1 1 1。 1。 1 1 1 1 1五、 高壓輸電線路中電磁環(huán)境的參數(shù)的預(yù)測 高壓輸電線路工頻電場的預(yù)測 導(dǎo)線對地高度的影響 分裂導(dǎo)線根數(shù)的影響 高壓輸電線路工頻磁場的預(yù)測 高壓輸電線路可聽噪聲的預(yù)測 2結(jié)論 2參考文獻(xiàn) 2摘要隨著輸電線路電壓等級的不斷提高，民眾環(huán)保意識也在不斷的提升，電力企業(yè)面對輸電線路電磁環(huán)境影響方面的投訴越來越多，因高壓輸電線路建設(shè)和運行引發(fā)的電磁環(huán)境糾紛事件時常發(fā)生，已經(jīng)影響到輸電線路的安全建設(shè)和經(jīng)濟(jì)運行，同時也影響到電網(wǎng)公司的企業(yè)形象。因此，對高壓輸電線路周圍電磁環(huán)境的研究具有非常重大的現(xiàn)實意義隨著我國社會經(jīng)濟(jì)飛速的發(fā)展，各行各業(yè)對電力的需求日益增長。國家在全國范圍內(nèi)建設(shè)了一大批水電站、火電站和風(fēng)電站，其中包括舉世矚目的三峽工程。隨著各類電力項目的開發(fā)建設(shè)，電網(wǎng)的新建和優(yōu)化改造工程也同時展開。由于輸變電技術(shù)的提高，電網(wǎng)輸送的容量在不斷增大，輸電線路長度在不斷加長，輸電線路電壓等級也在不斷提高。這對全國范圍內(nèi)電力資源的優(yōu)化配置是有利的，但與此同時日益密集的電網(wǎng)引起了人們的廣泛關(guān)注，尤其在東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，一條輸電線路的建設(shè)很可能會鄰近甚至跨越民房、學(xué)校等敏感區(qū)域，從而形成了一種新型的污染形式——“電磁污染”。 國家環(huán)?？偩钟?998年11月頒布了HJ/T241998((500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)，加強(qiáng)了對輸變電建設(shè)項目的環(huán)境監(jiān)督管理。關(guān)鍵詞 高壓輸電線路 電磁環(huán)境 測量 實驗研究AbstractWith the transmission line voltage level unceasing enhancement, people39。sawareness of environmental protection has also been improved, the power enterprises face of electromagnetic environment of transmission line has an increasing number of plaints, disputes caused byelectromagnetic environment of high voltage transmission line construction and operation of frequent, has affected the safety of transmission linesconstruction and economic operation, but also affect to the Power Grid Corp39。s corporate image. Therefore, it is significant to research on the electromagnetic environment of high voltage transmission line.With the development of rapid social and economic of our country, all walks of life growing demand for electricity. The national construction of a large number of power stations, wind power and hydropower stationsnationwide, including the Three Gorges project. With all kinds of electric power development and construction projects, power grid construction and retrofit project also launched. Because the power transmissiontechnology, network transmission capacity increasing, the length of the transmission line in the continuous extension, voltage level oftransmission line is also rising. The electric power resources nationwideconfiguration optimization is favorable, but at the same time increasingly dense grid has aroused wide concern, especially in the eastern coastal developed area, the construction of a transmission line is likely toneighboring houses, even across the school and other sensitive areas,so as to form a new form of pollution electromagnetic pollution. State Environmental Protection Administration promulgated in 1998 November(HJ/T241998 (500kV EHV power transmission and transformation project electromagnetic radiation environmental impact assessment of technical specifications (hereinafter referred to as the standard ), strengthenthe supervision and management of the environment on the construction of power transmission and transformation project.Key high voltage transmission line Electromagnetic environment Measurement The experimental study一、緒論針對上個世紀(jì)六七十年代電力需求的增長，國外在超高壓輸電的基礎(chǔ)上研究高壓輸電。特高壓輸電的優(yōu)勢在于能夠有效地節(jié)省單位輸送功率條件下線路走廊、減小輸電損耗、有效改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。據(jù)統(tǒng)計，2004年全國用電量是1987年的7．08倍，期間用電量年平均增長8．88％，2000,2用電量年平均增長12％，估計到2020年仍將保持較快增長，在5,6％左右，時全國裝機(jī)容量將達(dá)到l100～1200GW。但是我國能源和負(fù)荷地理分布極不均衡，水力資源的68％左右分布在西南地區(qū)，煤炭資源的76％左右分布在華北、西北地區(qū)，而用電負(fù)荷的70％左右則主要集中在東部沿海附近[1]。這就決定了我國要解決本世紀(jì)上半葉的電力供應(yīng)問題，就必須在大力開發(fā)水電和火電的同時建設(shè)全國能源傳輸通道。將煤炭基地的能源直接轉(zhuǎn)化為清潔的電能，采用長距離特高壓輸電方式輸往各地，可以有效避免長距離分散運輸煤炭，減小交通運輸壓力。但是與500kV線路相比，特高壓輸電線路電壓高、電流大、導(dǎo)線大(截面大、多分裂)，鐵塔高、線路走廊寬，其電磁環(huán)境影響區(qū)域較500kV線路大，必須進(jìn)行研究，并采取措施加以限制。在交流1000kV特高壓輸電工程論證初期就提出了特高壓輸電的三項關(guān)鍵技術(shù)[]，其中兩項涉及電磁環(huán)境，即特高壓電暈和電磁場及其影響。高電場產(chǎn)生的感應(yīng)電荷、暫態(tài)電擊等現(xiàn)象是線路附近居民重點關(guān)注的問題：較高磁場可能帶來的線路下方生態(tài)安全問題和環(huán)境問題是公眾關(guān)心的敏感問題；電暈放電產(chǎn)生的無線電干擾對附近區(qū)域無線通訊的影響程度、人耳對電暈噪聲的直觀感受都直接影響公眾對特高壓輸電工程的認(rèn)同程度。作為環(huán)境評價和驗收的重要指標(biāo)，交流輸電線路電磁環(huán)境包括的工頻電場、工頻磁場、無線電干擾和可聽噪聲等特征參數(shù)，直流線路包括的直流合成場、離子流、直流磁場、無線電干擾和可聽噪聲等特征參數(shù)都需要在設(shè)計時就予以充分考慮。從頻率上來說，電磁環(huán)境問題覆蓋了直流、低頻(50Hz)到高頻(100MHz以上)范圍。從工程設(shè)計來說，特高壓輸電的電磁環(huán)境限值決定輸電鐵塔的高度、線路走廊的寬度和輸電導(dǎo)線尺寸等直接影響建設(shè)成本的問題。從對人們的生活環(huán)境和質(zhì)量來說，電場、磁場、無線電干擾和可聽噪聲都可能對周圍生活的居民產(chǎn)生影響。因此，特高壓輸電線路電磁環(huán)境的研究是十分必要和重要的高壓輸電線路的電磁環(huán)境的研究主要從一下的幾個方面進(jìn)行：實驗研究、計算方法研究、生態(tài)影響研究、限值的制定。試驗研特高壓交流輸電線路電磁環(huán)境問題主要包括四個方面內(nèi)容：工頻電場、工頻磁場、無線電干擾和可聽噪聲。線路產(chǎn)生的無線電干擾和可聽噪聲的機(jī)理相對工頻電磁場復(fù)雜，為獲得更精確的預(yù)測公式，各國針對無線電干擾和可聽噪聲進(jìn)行了大量的試驗研究。試驗研究主要測量手段包括電暈籠試驗和試驗線段試驗。從20世紀(jì)60年代后期開始，美國、前蘇聯(lián)、加拿大、法國、日本等國相繼建立試驗線段，開展超高壓和特高壓輸電線路無線電干擾和可聽噪聲試驗研究工作。架設(shè)試驗線段進(jìn)行研究的優(yōu)勢在于可以全天候長時間測量無線電干擾和可聽噪聲的統(tǒng)計值，獲得各氣象條件下兩者的空間傳播特性。但是由于氣候環(huán)境等條件無法人為控制，這種試驗方法獲得的測量數(shù)據(jù)易受周圍試驗環(huán)境干擾，存在導(dǎo)線更換困難和工期長等缺點。比較而言，電暈籠試驗具有設(shè)備投資較小、結(jié)構(gòu)調(diào)整方便，試驗條件可控，試驗測量方便，周期較短等優(yōu)點，因此是試驗研究的重要手段。目前，已有美國、日本、加拿大、法國、韓國等國家建成多個電暈籠開展可聽噪聲、無線電干擾的精確試驗研究。根據(jù)研究成果，各國提出了無線電干擾和可聽噪聲的預(yù)測公式。由電暈籠試驗推導(dǎo)預(yù)測公式的方法稱為分析法，該方法通過單相單根或單相多根導(dǎo)線大雨條件下的電暈籠試驗獲得激發(fā)函數(shù)，然后分析試驗數(shù)據(jù)總結(jié)無線電干擾預(yù)測公式。這種方法獲得的激發(fā)函數(shù)是在大雨條件下得到的試驗數(shù)據(jù)，因此預(yù)測公式適用于大雨條件。影響比較大的主要是法國電力科學(xué)研究院(EDF)，美國電力科學(xué)研究院(EPRI)[30，311和加拿大魁北克研究院(IREQ)1321的預(yù)測公式。是試驗法，即通過分析輸電線路的長期觀測數(shù)據(jù)提出預(yù)測公式。含線路參數(shù)和環(huán)境變量的影響，將部分包含線路和環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)分離出來可以獲得特定線路參數(shù)和環(huán)境變量條件下的電暈產(chǎn)生量，進(jìn)而獲得各種氣候條件下的預(yù)測公式。美國邦德維爾電力局(BPA)，就是通過對1200kV試驗線路長期觀測，獲得無線電干擾和可聽噪聲的實測數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)獲得計算公式對交流線路來說，適用于工頻電場和工頻磁場的數(shù)學(xué)模型和計算方法很多。根據(jù)對工程問題的簡化程度不同，數(shù)學(xué)模型通常可以分為二維空間模型和三維空間模型。三維模型能夠模擬輸電線路三維空間范圍內(nèi)的電磁場分布，而二維模型僅考慮計算平面內(nèi)電磁場分布情況。由于原理簡單，目前工程常采用二維空間模型。假設(shè)條件如下：①工頻交變電磁場為準(zhǔn)靜態(tài)場；②輸電線路為無限長直導(dǎo)線：③取導(dǎo)線橫截面為研究平面：④將分裂導(dǎo)線簡化為單導(dǎo)線；⑤大地取零電位，避雷線可不考慮。線路計算模型：常見的計算方法有有限差分法、有限元法、等效電荷法及矩量法等。有限差分法在1892年就開始應(yīng)用于力學(xué)問題，只是在計算機(jī)技術(shù)發(fā)展后，才使它在工程上得到廣泛應(yīng)用。目前，差分法是計算電場微分方程的一種重要的數(shù)值方法，當(dāng)被分析對象結(jié)構(gòu)復(fù)雜，解析方法無法得到結(jié)果時，通常會考慮采用差分方法。其基本做法是將微分方程的定解區(qū)域用直線劃分為若干網(wǎng)格，在網(wǎng)格的網(wǎng)點處用差商代替偏導(dǎo)數(shù)得出差分方程，再解得差分方程，以所得解作為微分方程的數(shù)值解。有限元法是一種求解微分方程的系統(tǒng)化數(shù)值計算方法，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這一方法己推廣應(yīng)用到結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)等很多技術(shù)和科學(xué)領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代被應(yīng)用于電磁場問題，現(xiàn)在已成為電磁場問題求數(shù)值解的主要方法之一。該方法是以變分原理為基礎(chǔ)，吸取差分格式思想而發(fā)展起來的一種數(shù)值網(wǎng)格節(jié)點的電位關(guān)系式；而有限元法則著眼于場域的各個部分(有限元)，并把這些單元的特性(電場計算中指電位)假設(shè)為簡單的關(guān)系式，最終整個場域的位能將由各點電位表示出來，而按照使位能最小的原則來定出各點的電位。差分法和有限元法的根本區(qū)別在于聯(lián)立空間電位的一次方程式的過程。有限元法的程序和輸入數(shù)據(jù)都比差分法復(fù)雜。比較簡單的電場(如單一介質(zhì)，邊界也不復(fù)雜)，不用差分法而用有限元法可以說沒有什么優(yōu)越性。但是由于有限元法具有在場域分割自由、邊界處理容易、計算方法靈活等優(yōu)點，近年來有限元法的應(yīng)用不斷增加。模擬電荷法是基于電磁場的唯一性定理，將電極表面連續(xù)分布的自由電荷或介質(zhì)分界面上連續(xù)分布的束縛電荷用一組離散化的模擬電荷予以等值替代，這樣，應(yīng)用疊加原理，將離散的模擬電荷在空間所產(chǎn)生的場量疊加，即得原連續(xù)分布電荷所產(chǎn)生的空間電場分布。靜態(tài)電場的數(shù)學(xué)模型可歸結(jié)為以電位函數(shù)為待求量的泊