特高壓交流輸電線路電磁環(huán)境參數(shù)預(yù)測(cè)研究.pdf

1、2005年初，國(guó)家電網(wǎng)公司通過(guò)認(rèn)真分析中國(guó)電力工業(yè)和電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情和能源供應(yīng)特點(diǎn)，提出了加快建設(shè)特高壓骨干電網(wǎng)的戰(zhàn)略構(gòu)想，從而為實(shí)現(xiàn)能源資源優(yōu)化配置和保障國(guó)家能源安全奠定基礎(chǔ)。自那時(shí)起，國(guó)內(nèi)許多科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家就陸續(xù)開展了關(guān)于特高壓輸變電技術(shù)的研究工作，提出了切實(shí)可行的解決方案和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，論證了1000kV級(jí)特高壓交流輸電的技術(shù)可行性。然而，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和民眾環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，在特高壓輸電

2、系統(tǒng)中，交流輸電線路的電磁環(huán)境問(wèn)題將成為制約我國(guó)特高壓輸電工程建設(shè)的主要因素之一。與超高壓輸電線路相比，特高壓輸電線路具有電壓等級(jí)高、導(dǎo)線截面大、鐵塔高和線路走廊寬等特點(diǎn)，而且電磁環(huán)境問(wèn)題比超高壓輸電系統(tǒng)的情況更為嚴(yán)重，所以，對(duì)特高壓輸電線路的電磁環(huán)境問(wèn)題必須進(jìn)行深入研究，并采取措施加以限制。正是在這種背景下，本文以1000kV級(jí)特高壓交流輸電線路為研究模型，開展了特高壓輸電線路的工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、可聽噪聲和無(wú)線電噪聲等電磁環(huán)境參數(shù)的

3、預(yù)測(cè)研究，旨在為我國(guó)開展特高壓交流輸電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和借鑒，同時(shí)，也為人們客觀地認(rèn)識(shí)特高壓交流輸電線路的電磁環(huán)境提供技術(shù)數(shù)據(jù)支撐，在某種程度上消除人們對(duì)建設(shè)特高壓輸電線路后產(chǎn)生的電磁環(huán)境影響的疑慮，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新性成果如下： (1)通過(guò)對(duì)工程中計(jì)算導(dǎo)線表面電位梯度的常用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行準(zhǔn)確度校驗(yàn)，提出逐步鏡像法由于具有較高的計(jì)算準(zhǔn)確度，而且最大誤差遠(yuǎn)小于可以接受的工程誤差限值

4、等特點(diǎn)，適合我國(guó)在進(jìn)行特高壓輸電線路設(shè)計(jì)和電磁環(huán)境研究時(shí)使用；基于逐步鏡像法計(jì)算了特高壓交流單回和同塔雙回輸電線路的導(dǎo)線表面電位梯度，重點(diǎn)分析了線路結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)特高壓輸電線路分裂導(dǎo)線表面電位梯度取值特性的影響規(guī)律，同時(shí)相應(yīng)地給出了我國(guó)在設(shè)計(jì)特高壓輸電線路時(shí)，對(duì)于減小分裂導(dǎo)線表面電位梯度需要遵循的基本理論依據(jù)?；谥鸩界R像法原理建立了特高壓交流輸電線路下方空間工頻電場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)計(jì)算分析了輸電線下空間場(chǎng)強(qiáng)變化的一般規(guī)律，并提出了地面附近

5、場(chǎng)強(qiáng)的表征方式，重點(diǎn)討論了線路結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)工頻電場(chǎng)分布的影響規(guī)律，同時(shí)也相應(yīng)地給出了我國(guó)在設(shè)計(jì)特高壓輸電線路時(shí)，對(duì)于減小線下工頻場(chǎng)強(qiáng)需要遵循的基本理論依據(jù)。提出了把“最大地面電場(chǎng)強(qiáng)度限值”作為我國(guó)特高壓交流輸電線路導(dǎo)線最小對(duì)地距離的選取原則，并按照不同區(qū)域地面電場(chǎng)控制指標(biāo)的要求，通過(guò)計(jì)算確定了特高壓交流單回和同塔雙回輸電線路導(dǎo)線在相應(yīng)區(qū)域下的最小對(duì)地距離；研究了線路運(yùn)行電壓、相間距離、分裂導(dǎo)線結(jié)構(gòu)、單回路時(shí)的導(dǎo)線布置形式和雙回路時(shí)的相序布

6、置方式等因素對(duì)導(dǎo)線最小對(duì)地距離取值的影響規(guī)律，為我國(guó)開展特高壓交流輸電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。 (2)為了避免以前在復(fù)域中求解的繁瑣過(guò)程，建立了特高壓交流單回和同塔雙回輸電線路附近工頻磁場(chǎng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型，該模型在推導(dǎo)過(guò)程中把電流表示為瞬時(shí)值的形式，能夠得到一種簡(jiǎn)潔的時(shí)域解，提高了運(yùn)算速度，而且能夠適用于不同的運(yùn)行工況?；谏鲜瞿Ｐ停ㄟ^(guò)計(jì)算分析了我國(guó)特高壓交流輸電線路產(chǎn)生的工頻磁場(chǎng)的橫向分布規(guī)律，以便在出現(xiàn)最大磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度的地方做

7、好屏蔽工作；同時(shí)，從減小工頻磁場(chǎng)的角度定量評(píng)價(jià)了線路負(fù)荷電流大小、導(dǎo)線對(duì)地高度、單回路時(shí)的導(dǎo)線布置形式和雙回路時(shí)的相序布置方式等主要因素的影響程度，為工程設(shè)計(jì)人員提供更為直觀的參考和借鑒?？偨Y(jié)了國(guó)際非離子輻射防護(hù)委員會(huì)(ICNIRP)及其電磁環(huán)境導(dǎo)則對(duì)工頻磁場(chǎng)暴露提出的限值；歸納并闡明了ICNIRP導(dǎo)則的特點(diǎn)與核心結(jié)論；最后提出我國(guó)在制定特高壓交流輸電線路的工頻磁場(chǎng)安全限值的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)等效采用得到國(guó)際公認(rèn)的ICNIRP導(dǎo)則的相關(guān)內(nèi)容

8、與限值。 (3)在對(duì)交流輸電線路可聽噪聲的累積分布特性、頻譜特性和橫向分布特性進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了可聽噪聲的聲壓級(jí)和聲功率級(jí)之間的定量關(guān)系式，為開展可聽噪聲的預(yù)測(cè)研究提供了理論基礎(chǔ)。為了克服現(xiàn)有預(yù)測(cè)公式的局限性，提出了基于相關(guān)向量機(jī)的特高壓交流輸電線路可聽噪聲的預(yù)測(cè)模型，該模型由于采用了貝葉斯框架下的學(xué)習(xí)機(jī)制而表現(xiàn)出優(yōu)秀的泛化能力，使其預(yù)測(cè)具有較高的準(zhǔn)確度以及更廣泛的適用范圍。為了評(píng)估特高壓輸電線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，利

9、用相關(guān)向量機(jī)回歸模型預(yù)測(cè)了我國(guó)1000kV級(jí)特高壓交流單回和同塔雙回輸電線路的可聽噪聲水平，預(yù)測(cè)結(jié)果表明：我國(guó)特高壓交流輸電線路的初設(shè)結(jié)構(gòu)合理，能夠滿足可聽噪聲標(biāo)準(zhǔn)的限值要求。 (4)在對(duì)交流輸電線路無(wú)線電噪聲的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，深入分析了常用的表征無(wú)線電噪聲干擾水平的各類主要特性的變化規(guī)律，為開展無(wú)線電噪聲的預(yù)測(cè)研究提供了理論基礎(chǔ)。為了克服現(xiàn)有預(yù)測(cè)公式的局限性，提出了基于模態(tài)分析法的特高壓交流輸電線路無(wú)線電噪聲的預(yù)測(cè)模