特高压输电线路邻近民房时畸变电场研究

摘要

我国首条1000kV特高压交流输电试验示范工程晋东南—南阳—剂门线路，其扩建工程于2011年12月正式投入商业运行。皖电东送在建工程1000kV淮南—浙北—上海线路则为我国首条特高压交流同塔双回输变电试验示范工程。特高压交流输电具有增加输电容量、节约走廊宽度和减小线损等特点，但与高压、超高压交流输电相比，特高压交流架空输电线路的电磁环境更加恶劣。尤以特高压交流输电线路邻近或跨越民房时其阳台和楼顶畸变电场超值最为严重，成为制约着特高压交流输变电工程设计和建设的重要因素。
　　 为深入研究特高压交流输电线路邻近民房时的畸变电场，并给出具有工程参考价值的民房与输电线路的安全距离，采用有限元法计算分析了1000kV特高压交流同塔双回输电线路邻近不同材料（钢筋和砖土）、不同结构（7种高度）房屋时其室内、阳台和楼顶处的畸变电场。首先，分析了特高压交流输电电磁环境问题以及数值计算方法，基于模拟电荷法、模拟电流法编制了高压输电线路工频电磁场计算软件包，该软件可计算单回和双回输电线路，导线任意排列情况，任意分裂数，任意导线半径以及不同电压等级下的空间电磁场;然后，采用有限元软件建立了含弧垂导线、钢架和空气场域的计算和有限元模型，计算了钢架附近地面、阳台和楼顶的畸变电场，通过与实验模型比较验证了计算方法的有效性，分析了钢筋和砖土材料房屋室内、阳台和楼顶观测面的畸变电场，比较了钢筋和砖土材料房屋是否开窗时阳台和室内场强的变化情况;最后，建立了钢筋和砖土材料7种结构房屋的计算模型，比较了不同材料和结构房屋对工频电场的畸变情况，确定了以钢筋房屋楼顶观测面棱边中心处畸变电场作为参考，推算了特高压交流同塔双回输电线路邻近不同结构房屋时导线的对地最低高度以及房屋与导线的水平安全距离。
　　 结果表明:靠近导线侧房屋棱角及棱边附近工频电场畸变较大，钢筋较砖土材料房屋楼顶观测面电场畸变程度大，砖土材料房屋对室内场强屏蔽效果差，钢筋材料房屋在开窗不开窗情况下，阳台处场强变化较大;钢筋房屋阳台处场强随楼层高度的增加而增大，且房屋对底层阳台工频电场的屏蔽效果明显;钢筋房屋楼顶观测面上畸变电场随房屋高度的增加而增大，且明显大于阳台和室内的场强;钢筋房屋楼层较高时，线路对地最低高度的变化与楼层高度的变化基本一致，且房屋与输电线路的水平安全距离基本趋于不变。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 特高压交流输电工频电场限值

1．2．2 工频电磁环境的生态影响

1．2．3 特高压输电工程电磁环境计算研究

1．3 本文的主要工作

第2章 特高压输电线路电磁环境以及数值计算方法

2．1 输电线路电磁环境问题

2．1．1 工频电场和工频磁场

2．1．2 工频电场特点及影响因素

2．1．3 工频磁场特点及影响因素

2．2 工频电磁场数值计算方法

2．2．1 模拟电荷法

2．2．2 模拟电流法

2．2．3 有限元法

2．3 工频电磁场计算软件包

2．4 本章小结

第3章 特高压交流输电线路邻近民房时的畸变电场

3．1 输电线路参数与计算模型

3．1．1 典型塔形及线路参数

3．1．2 不同方法计算工频电场

3．2 畸变电场计算模型与试验验证

3．2．1 畸变电场计算模型

3．2．2 畸变电场计算有限元模型

3．2．3 畸变电场计算试验模型

3．2．4 畸变电场计算与测量研究

3．3 钢筋和砖土材料房屋的畸变电场

3．3．1 场强计算模型和观测面

3．3．2 钢筋材料房屋的畸变电场

3．3．3 砖土材料房屋的畸变电场

3．3．4 楼顶观测面畸变电场研究

3．4 本章小结

第4章 特高压交流输电线路邻近民房时的安全距离

4．1 安全距离研究的必要性

4．2 特高压输电线路和房屋计算模型

4．2．1 导线计算模型

4．2．2 房屋计算模型

4．3 砖土材料房屋观测面上畸变电场

4．3．1 阳台观测面的畸变电场

4．3．2 楼顶观测面上畸变电场

4．4 钢筋材料房屋观测面上畸变电场

4．4．1 阳台观测面的畸变电场

4．4．2 楼顶观测面的畸变电场

4．5 对地最低高度及水平安全距离推算

4．5．1 畸变电场参考点的选择

4．5．2 线路对地最低高度推算

4．5．3 线路与房屋水平安全距离推算

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作

致谢