输电线路的电磁环境研究.ppt

,交流输电线路电磁环境研究,提纲,工频电场 工频磁场无线电干扰可闻噪声,工频电场,工频电场的特点工频电场的限值标准工频电场的计算方法工频电场的影响因素工频电场的降低措施,工频电场的特点,交流输电线路工作时，导线上的电荷将在空间产生工频电场。空间各点的电场是一个轨迹为一椭圆的旋转矢量。产生电场的线路上的电压是相对稳定的，线路电场的强度是相对稳定的。电场很容易被树木、房屋等屏蔽，受到屏蔽后的，电场的强度明显降低。,工频电场限值标准,根据HJ/T241998500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范工频电场测量点距地高度1.5m。,居民区工频电场强度限值4kV/m；对于一般地区，如公众容易接近的地区、线路跨越公 路处，场强限值取7kV/m；跨越农田，场强限值取10kV/m。,工频电场的计算方法,将电场连续域内的问题变为离散系统的问题来求解。把场域空间划分为适当的网格，以网格节点的电位为未知数。有限差分法和有限元法。以边界上的电荷分布或一组虚设的模拟电荷为未知数。模拟电荷法、矩量法和边界元法。,工频电场的影响因素（1）,避雷线的影响导线对地高度分裂导线根数分裂间距子导线半径耦合地线影响导线布置形式,工频电场的影响因素（2）,避雷线的影响,避雷线对工频电场没有的影响,工频电场的影响因素（3）,导线对地高度影响,随导线对地高度得增加工频电场值减小，可见，增加导线对地高度是减小工频电场的一个有效措施。,工频电场的影响因素（4）,分裂间距的影响,分裂间距对工频电场分布几乎没有影响。,工频电场的影响因素（5）,导线直径的影响,导线直径的变化对工频电场几乎没有影响。,工频电场的影响因素（6）,耦合地线的影响（1）,一根耦合地线：底相导线下方2.5m，塔身中心；两根耦合地线：底相导线下方2.5m，塔身两侧（距中心13m）各一根；三根耦合地线：底相导线下方2.5m，塔身中心及两侧各一根；五根耦合地线：底相导线下方2.5m，塔身中心及两侧（距中心13m、6.5m）各两根。,工频电场的影响因素（7）,耦合地线的影响（2）,输电线路下方合理架设耦合地线可以有效的减小输电线路下方的工频电场强度和线路走廊宽度，是一种可行措施。,屏蔽线的间距和布置是否合适，对降低场强也有影响。,工频电场的影响因素（8）,导线布置形式的影响（1）单回,特高压单回线路三种排列方式简化模型,垂直布置场强横向分布的极值最大，水平布置时高场强区的覆盖范围最大，倒三角布置时的极值和高场强覆盖范围均最小。,工频电场的影响因素（9）,导线布置形式的影响（2）双回,逆相序ABCCBA下线路下方的工频电场强度的最大值最小，高场强范围也最小。,值得注意的是，双回线路才用逆相序布置会增加导线的电晕损失，使得线路的无线电干扰和可听噪声值增加，在线路设计时应综合考虑。,工频电场的降低措施,增加导线对地高度是减小工频电场最效措施。同时改变导线相序排列也是减小线路下方的有效措施，对于单回线路采用倒三角型布置，双回线路采用逆相序布置，可以有效的减小线路下方的工频电场强度的最大值和节省线路走廊。在某些人员活动频繁或有特殊需要而必须将输电线下方场强控制在很低的一些地方，可在相导线与地面之间安装几根屏蔽线来减小输电线路下方的场强。,工频磁场,工频磁场的特点工频磁场的限值标准工频磁场的计算方法工频磁场的影响因素工频磁场的降低措施,工频磁场的特点,输电线路的工频磁场由流过线路的电流产生的。与工频电场相同，随时间的变化，交流输电线路产生的磁场的总矢量在空间的轨迹是一个椭圆，所不同的是，工频磁场在地面仍然保持椭圆场。由于只有磁性材料才能改变空间磁场的分布，因此，线路周围的工频磁场不像电场那样容易畸变，同时树木、房屋对工频磁场也几乎没有屏蔽作用。空间内的工频磁场随距离的增加比工频电场衰减快。,工频磁场的限值标准,我国环境行业标准HJ/T1998500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范，推荐应用国际辐射保护协会关于对公众全天辐射时的工频限值0.1mT作为磁感应强度评价的标准。,工频磁场的计算方法,二维计算方法（国际大电网会议推荐方法）工频情况下，线路的磁场仅由电流产生，可直接应用安培环路定律分别计算每根导线电流产生的磁场，然后将计算结果叠加，得出导线周围的磁场强度。三维计算方法 任一载流导体都可以看成是由一些载流的直线段所组成。载流导体周围任一点的工频磁场都可以看成是这些直导线在该点产生的磁场的矢量和。采用毕奥沙伐定律推导导线周围任一点的工频磁场。,工频磁场的影响因素（1）,线路负荷电流导线对地高度分裂间距子导线半径耦合地线影响导线布置形式,工频磁场的影响因素（2）,线路负荷电流,线路上的载电流越大，则磁场也越大，这是成正比的关系，这和电压等级有关，一般电压等级越高，负荷电流越大，因而线路下方工频磁场越大。,工频磁场的影响因素（3）,导线对地高度的影响,随导线高度的增加，工频磁感应强度减小的程度减小。可见，增加导线对地高度是减小工频电场的一个有效措施。,工频磁场的影响因素（4）,分裂间距的影响,分裂间距对工频磁感应强度分布没有影响。,工频磁场的影响因素（5）,导线直径的影响,导线的直径对工频磁感应强度没有影响。,工频磁场的影响因素（6）,耦合地线的影响,输电线路架设耦合地线，可以降低输电线路下方的工频磁感应强度，是一种有效措施。,工频磁场的影响因素（7）,导线布置形式的影响（1）单回,倒三角布置时的工频磁场极值和高场强覆盖范围均最小。,工频磁场的影响因素（8）,导线布置形式的影响（2）双回,导线ABCBAC相序布置下线路下方的工频磁感应强度的最大值最小，但高场强范围相对较大。,相序布置对双回输电线路的磁场分布影响影响并不大，与单回线路相比，采用双回线路本身就大大降低了线路下方的磁场。（这是由于双回线路相导线是上下排列的，这样每相中的电流在地面产生的磁场可以部分抵消，从而降低地面磁场。）,工频磁场的降低措施,增加导线对地高度是减小输电线路下方工频磁场比较有效的方式。改变相序也可以减小磁场应强度值，是减小输电线路下方磁场应强度的经济有效措施。输电线路下方架设耦合地线可以降低线路下方的最大场强值，随着耦合地线数目的增加最大磁感应强度减小，但是对边相外的磁感应强度没有影响。,无线电干扰,无线电干扰的特点无线电干扰的限值标准无线电干扰的计算方法无线电干扰的影响因素无线电干扰的降低措施,无线电干扰的特点（1）,输电线路的电晕放电是无线电干扰的主要根源，电晕形成的电流脉冲注入导线，并沿导线向注入点两端流动，从而在导线周围产生磁场，即无线电干扰场。在低频段，无线电干扰水平较高；当频率大于100MHz时，无线电干扰已经很小，其作用可以忽略不计。通常，无线电干扰的频率考虑到30MHz已经足够。国际无线电干扰特别委员会（CISPR）推荐0.5MHz为无线电干扰的测量频率。,无线电干扰的特点（2）,输电线路的无线电干扰随着该线路距离的增加而逐渐衰减。,特高压线路无线电干扰的横向衰减特性,无线电干扰随距离的增加衰减的很快，当离开线路100m以后已经接近背景值。,无线电干扰的特点（3）,无线电干扰本身具有随机性（线路沿线气候条件的变化，导线表面状况的变化），使得测量线路的无线电干扰时，即使测量的地点和频率固定，测量的结果也将随时间的变化而起伏变化。通常按照统计分析的方法表示无线电干扰的测量结果，一般按积累分布表示，通常用的是晴天的50%、雨天和全天侯分布曲线。,95%值，代表了大雨条件下的无线电干扰水平。50%值（好天气的平均值），代表了导线干燥时的情况。80%值（全天侯），介于好天气的平均值和95%值之间，与平均值相比，受不稳定性影响较小。,无线电干扰的限值标准（1）,国际无线电干扰特别委员会C分会推荐的是80/80规则。含义是：一年之中80时间不超过的干扰水平，且具有80的置信度，即双80原则。而根据DL/T691-1999高压架空送电线路无线电干扰计算方法，好天气时频率为0.5MHz的无线电干扰场强平均值增加6dB10dB，可代表符合双80原则的值。,无线电干扰的限值标准（2）,国家标准GB15707-1995高压交流架空送电线无线电干扰限值规定对于三相线路距边导线投影20m距离处，晴天测试频率为0.5MHz，产生的无线电干扰限值（80%的时间，具有80%的置信度不超过的规定值）。,无线电干扰的计算方法,经验公式法 一般只适合于计算导线分裂根数不大于4的高压输电线路的无线电干扰。计算结果为晴天时的无线电干扰值，该值增加约610dB 可为符合双80%无线电干扰值。激发函数法 激发函数法主要用于导线分裂4的情况，对于电压等级较高的多分裂导线，激发函数法是计算无线电干扰的唯一方法。计算结果为大雨天时的无线电干扰值，该值减去约1015dB 可为符合双80%无线电干扰值。,无线电干扰的影响因素（1）,导线对地高度分裂间距子导线半径耦合地线影响导线布置形式海拔高度影响天气变化影响,无线电干扰的影响因素（2）,导线对地高度影响,增加导线对地高度是减小无线电干扰的一个有效措施。,无线电干扰的影响因素（3）,分裂间距的影响,随导线分裂间距的减小边相导线外20m处的无线电干扰值减小。可见，减小导线的分裂间距是减小输电线路下方的无线电干扰的有效措施。,无线电干扰的影响因素（4）,导线直径的影响,增加导线直径是减小输电线路下方无线电干扰的一个措施。,无线电干扰的影响因素（5）,耦合地线的影响,输电线路下方架设耦合地线略微增加了输电线路下方无线电干扰值，对线路下方的无线电干扰分布影响很小。,无线电干扰的影响因素（6）,导线布置形式的影响（1）单回,倒三角布置时的无线电干扰值最小。,无线电干扰的影响因素（7）,导线布置形式的影响（2）双回,导线ABCBAC相序布置下线路下方的无线电干扰最小。,无线电干扰的影响因素（8）,海拔高度的影响,无线电干扰随着随海拔高度的增加而增加，海拔高度每增加300m，边相导线外20m处的无线电干扰值约增加1dB,无线电干扰的影响因素（9）,天气变化的影响,无线电干扰随着随天气变化变化很快，晴天时的无线电干扰值比较小，大雨天时的无线电干扰值最大，大雨天与晴天时边相导线外20m的无线电干扰值相差21.6dB。,无线电干扰的降低措施,增加导线对地高度、相间距离、分裂根数、导线截面积，减小导线分裂间距均能减小输电线路下方的无线电干扰值，是减小输电线路下方无线电干扰比较有效的措施。改变相序布置也是减小输电线路下方磁场应强度的经济有效措施。,可闻噪声,可闻噪声的特点可闻噪声的限值标准可闻噪声的计算方法可闻噪声的影响因素可闻噪声的降低措施,可闻噪声的特点,输电线路的可听噪声是指导线周围的电晕和火花放电多产生的一种能直接听到的噪声，属于声频干扰。交流输电线路可听噪声有两个特征分量：一是宽频带噪声(破裂声、吱吱声或斯斯声)；另一个是频率为100 Hz(或120 Hz)及其整数倍的纯声(哼声和嗡嗡声)。宽频带噪声是由于导线表面在空气中的电晕放电产生杂乱无章的脉冲所造成的；交流纯声是由于导线周围空间电荷的来回运动使空气压力变换方向所致。,可闻噪声的限值标准,输电线路的可闻噪声测量，采用的是积累百分级，按惯例一般采用大雨天时的L50，即雨天时的50。根据国家电网公司企业标准Q/GDW 179-2008110750kV架空输电线路设计技术规定，距输电线路边相导线投影外20m处，湿导线下可闻噪声值不能超过下表规定。,可闻噪声的计算方法,德国FGH算法110kV及其下电压等线路，雨天湿导线L50值。美国BPA算法电压大于230kV，分裂数大于等于4小于等于8，导线分裂间距为3050cm 的线路。（用BPA的公式计算得到的是春秋季节好天气时可听噪声的50%值，对夏、冬季节相应增加或减少2分贝；对坏天气可减少611dB（A）。）,采用该公式对一些输电线路可听噪声计算的结果与实测结果的比较表明，预测值与实测值的误差大多数仅1dB（A）左右。,可闻噪声的影响因素（1）,导线对地高度分裂间距子导线半径耦合地线影响导线布置形式海拔高度影响天气变化影响,可闻噪声的影响因素（2）,导线高度的影响,底相导线高度从6.5m增加到10.5m，边相导线20m处的可闻噪声值减小了0.13dB，可见，增加导线对地高度对可闻噪声的影响不明显。,可闻噪声的影响因素（3）,分裂间距的影响,随导线分裂间距的减小边相导线外20m处的可闻噪声减小。可见，减小导线的分裂间距是减小输电线路下方的可闻噪声的有效措施。,可闻噪声的影响因素（4）,导线直径的影响,导线直径越大，输电线路下方的可闻噪声值越小，导线直径由26.8mm增加到33.6mm，边相导线20m处的可闻噪声值减小了4.29dB，增加导线截面积可以减小输电线路下方的可闻噪声。,可闻噪声的影响因素（5）,耦合地线的影响,输电线路下方架设耦合地线略微增加了输电线路下方可闻噪声值，对线路下方的可闻噪声分布影响很小。,可闻噪声的影响因素（6）,导线布置形式的影响（1）单回,导线水平排列和倒三角布置时的可闻噪声较小,可闻噪声的影响因素（7）,导线布置形式的影响（2）双回,导线逆序ABCCBA相序布置下线路下方的可闻噪声最小。,可闻噪声的影响因素（8）,海拔高度的影响,可听噪声随着随海拔高度的增加而增加，海拔升高1000m对应的可听噪声平均修正系数为3.34dB。,可闻噪声的影响因素（9）,可闻噪声随着随天气变化变化很快，晴天时的可闻噪声值比较小，大雨天时的可闻噪声值最大，大雨天与晴天时边相导线外20m的可闻噪声值相差28.5dB。,可闻噪声的降低措施,适当增加分裂数、增大导线截面来减小特高压输电线路的可听噪声水平。三相导线为水平排列时，可采用中相导线的分裂数较大，两边相的分裂数可较少（例如898方案）的措施。采取子导线非对称分裂方式、在对称分裂子导线束中附加子导线、在导线上涂抹憎水涂料等措施也可以减小线路的可听噪声。,谢 谢！,