特高压直流输电线路地面合成电场的数值计算方法研究

摘要

随着我国经济的发展,对电力的需求急剧增加,但是经济发展和资源的分布极不均衡。建设特高压直流输电工程,可以更合理的对能源和资源进行分配,解决能源短缺和经济发展的矛盾。但是随着人们环保意识的逐步增强,要求我们在建设特高压直流输电工程的同时必须考虑输电线路产生的电磁场对环境的影响,尽可能的满足环保的要求。因此,准确计算特高压直流输电线路下方的合成电场强度,可以为线路的设计布局和环境评估提供参考,具有重要的实际意义。本文基于模拟电荷法对特高压直流输电线路的地面合成电场数值计算方法展开了研究。
　　本研究主要内容包括：⑴根据模拟电荷法的基本原理,基于Deutsch假设的计算方法,计算了特高压直流输电线路下方地面合成电场强度,与实测数据进行对比,验证了方法的正确性。⑵考虑到不可避免的交直流输电线路并行的情况,分析了交流输电线路对直流输电导线表面电场及其电力线轨迹的影响,对基于Deutsch假设的计算方法进行了改进,从而计算出在邻近交流输电线路时直流线路下的地面合成电场及混合电场强度,通过与文献中实例进行对比,验证了方法的有效性;分析了交直流并行线路的参数(邻近间距)对地面合成电场及混合电场的影响。⑶采用线单元模拟电荷法对直流输电线下地面合成电场进行了三维计算,与实测数据进行对比,验证了方法的正确性。对铁塔建立了数学模型,计算了铁塔附近的地面电场,并以此方法分析了铁塔对直流输电线路下方地面合成电场的影响。⑷研究了特高压直流输电线路下方地面合成电场的逆问题计算方法,提出了一种主元加权—修正Newton法,对合成电场的逆问题进行了计算。通过与主元加权法及阻尼最小二乘法进行对比,验证了本方法的有效性及更高的精确度。⑸采用本文提出的主元加权-修正Newton法对测点个数进行了对比分析。当测点个数在8个左右时,采用该方法可以很好的计算出所测输电线路下方其他点处的合成电场强度。这种方法使得在环境测评时可以大大减小测量工作,获得一个可信的地面合成电场详细分布。