高压输电线周围的电磁场分析ppt课件

1、高压输电线周围的电磁场分析高压输电线周围的电磁场分析PB04000815 储晨背景引见背景引见浅析问题和建模的开场浅析问题和建模的开场三三 模型解法深化模型解法深化四四 实证数据及数值拟合实证数据及数值拟合五五 模型总结模型总结六六 电磁辐射的危害和防治电磁辐射的危害和防治内容概要内容概要Where there are buildings,there are high-voltage transmission lines.Where there are high-voltage transmission lines,there are electromagnetic radiations. f

2、oretimetoday背景引见背景引见n电磁辐射是指能量以电磁波的方式由源发射到空间的电磁辐射是指能量以电磁波的方式由源发射到空间的景象。景象。n四大公害：大气污染、水污染、噪声污染、电磁辐射四大公害：大气污染、水污染、噪声污染、电磁辐射n在城市生活中电磁辐射主要有四个来源：在城市生活中电磁辐射主要有四个来源：n (1)各类天线各类天线n (2)输电线输电线n (3)城市交通运输系统城市交通运输系统n (4) 私人通讯设备以及家用电器私人通讯设备以及家用电器浅析问题和建模的开场浅析问题和建模的开场(1)动摇方程的建立动摇方程的建立HtDtDEBD00010122222222tBcBtEcE)

3、1(00c其中：其中：2讨论介质中的情形讨论介质中的情形假设假设:电磁波的激发源以确定的频率作正弦振荡电磁波的激发源以确定的频率作正弦振荡titiexBtxBexEtxE)(),()(),(022EkE)(k0 EEkiB3计算计算E和和B的比值大小的比值大小只思索平面电磁波只思索平面电磁波)(0wtxkieEEkEkkEkiBcBE001BE只需求思索电场的大小！只需求思索电场的大小！高压线周围电磁辐射场的因子场高压线周围电磁辐射场的因子场n工频电磁场工频电磁场n 高压输电线路和变电站中的高压电力设备与大地高压输电线路和变电站中的高压电力设备与大地之间存在一定的电位差之间存在一定的电位差,

4、,构成了较强的工频构成了较强的工频(50 Hz) (50 Hz) 电电磁场。磁场。n电晕及无线电干扰电晕及无线电干扰 n 高压电气设备的使其周围的空气产生游离高压电气设备的使其周围的空气产生游离, ,出现出现电晕景象电晕景象n 高压带电体周围外表的空气发生电晕时高压带电体周围外表的空气发生电晕时, ,构成了构成了许多相当于小无线电发射源的电晕脉冲许多相当于小无线电发射源的电晕脉冲, ,产生了无线电产生了无线电干扰波干扰波高压输电线路附近电磁环境的预测模型高压输电线路附近电磁环境的预测模型 n无建筑物，山，河流影响的情形无建筑物，山，河流影响的情形n线路附近工频电场线路附近工频电场n线路附近电晕

5、放电辐射场强线路附近电晕放电辐射场强n有建筑物的情形有建筑物的情形n有建筑时线路下或者线路附近的工频电场有建筑时线路下或者线路附近的工频电场n输电线路拐弯处的工频电场输电线路拐弯处的工频电场无建筑物工频电场无建筑物工频电场 nnnnnnnUU.1,1 , 21 , 2, 11 , 11ijjijijijiiiiiDDRh,0,0,ln212ln21 U 各导线上电压的单列矩阵各导线上电压的单列矩阵; 各导线上等效电荷的单列矩阵各导线上等效电荷的单列矩阵; 各导线的电位系数组成的各导线的电位系数组成的n 阶阶方阵方阵( n 为导线的数目为导线的数目) 。输电线路附近电场强度的分布输电线路附近电场

6、强度的分布: :场中恣意点的电位场中恣意点的电位: : niniiiiiiirrrrE11021niiiirrU10ln21无建筑物电晕放电辐射场无建筑物电晕放电辐射场1计算基准点的场强计算基准点的场强30125 . 3max0rgE2频率特性频率特性210)10(lg21)(fKEfE3横向间隔特性横向间隔特性)/lg(20)(000ddKEdE有建筑物工频电场有建筑物工频电场2 2选择匹配点选择匹配点1设置模拟电荷设置模拟电荷nkkknknkknkknknknkkkkkkknkkkkkkknkkknkkkUUUU11,1,1 , 11, 1, 111,1,1 , 11, 1, 11 , 1

7、11.，)(ln212ln21,0,0,jirrRhjijijiiiiii =1k,j=1kjijir,0,141jijijirr,0,ln21jijir,0,141i=1k,j=k+1k+ni=k+1k+n,j=1ki=k+1k+n,j=k+1k+n3 3解线性方程组解线性方程组4 4校验校验每个校验点的电位为每个校验点的电位为: : 假设假设Ui Ui 与给定的边境面上的电位与给定的边境面上的电位(U0 = 0) (U0 = 0) 的差值小的差值小于预先规定的最大允许误差那么是有效的。于预先规定的最大允许误差那么是有效的。 |0UUi5计算空间的电位和场强计算空间的电位和场强jiinkkj

8、jijikjiirrrU,10,1041ln2nkkjjijiikjjijiijijikjjiiirrrrrrrE1,2,01,1,041ln211 1单相线路转弯处的电单相线路转弯处的电场一条输电线路场一条输电线路AB E ,AB E ,架架设高度为设高度为h ,h ,导线半径为导线半径为R ,R ,在在B ( b , o , h) B ( b , o , h) 点处转点处转弯弯, ,如图如图3 3 所示。可以导出所示。可以导出当线路很长时当线路很长时, ,单相线路单相线路AB AB E E 及其镜像及其镜像ABEABE在在P( x, y, z) P( x, y, z) 点产点产生的电位为生

9、的电位为: : 输电线路拐弯处工频电输电线路拐弯处工频电tan,1)()()()()()()()(ln42222222222222212121212121021kkWPDxbWxbWPDxbWxbWPDxbWxbWPDxbWxbW式中式中 线路中的等效线电荷密度线路中的等效线电荷密度 线路转角的一半线路转角的一半PD1，PD1由由P点向点向BE及其镜像及其镜像BE做的垂线做的垂线 PD2，PD2由由P点向点向AB及其镜像及其镜像AB做的垂线做的垂线 2 2计算线路上的等效线电荷密度计算线路上的等效线电荷密度ii2,22,21,2,21,2,22,2,2,2,2,22,2,2,2,2,22,21

10、,2,21,2, 12, 11,2, 11,2, 12, 1,2, 1,2, 12, 1,2, 1,2, 12, 11,2, 11,0,)()()()()()()()()()()()()()()()(ln41iijiijiiijiijiiijiijiiijiijiiijiijiiijiijiiijiijiiijiijijiPDxxWxxWPDxxWxxWPDxxWxxWPDxxWxxWPDxxWxxWPDxxWxxWPDxxWxxWPDxxWxxW3输电线路转弯处的电场输电线路转弯处的电场 nimjji11,ji,nimjjiE11,第第i根导线第根导线第j段在该处的电段在该处的电势势场强分布

11、：场强分布：实证数据及数值拟合实证数据及数值拟合2550751001251501752002505007501000125015001750 xex2)08197. 8(475.128模型总结模型总结 关于这个问题，由于电磁场本身是一个非常复杂的系统，而其求解过程也是相当复杂的，由于会涉关于这个问题，由于电磁场本身是一个非常复杂的系统，而其求解过程也是相当复杂的，由于会涉及到宏大的计算量。因此，要想比较完好地处理这些问题，较好到模拟出整个电磁场系统，不仅需及到宏大的计算量。因此，要想比较完好地处理这些问题，较好到模拟出整个电磁场系统，不仅需求好的算法，还需求优良的计算机。求好的算法，还需求优良

12、的计算机。电磁辐射的危害电磁辐射的危害 癌症的发病率增高癌症的发病率增高 损害中枢神经系统损害中枢神经系统 引起心血管系统失调引起心血管系统失调 影响生殖才干和遗传因子影响生殖才干和遗传因子电磁辐射的防护电磁辐射的防护n留意家居室内、办公室电器摆放。留意家居室内、办公室电器摆放。 n运用电器时防止同时开启运用电器时防止同时开启, , 而且不要长时间而且不要长时间地翻开和操作。地翻开和操作。 n人体尽量要与电器坚持一定间隔。人体尽量要与电器坚持一定间隔。n有条件可以对电器集中地进展监测有条件可以对电器集中地进展监测, , 要坚持要坚持在平安环境指数以内。在平安环境指数以内。n工厂、电器集中地要制定措