高压输电线电磁场仿真研究.doc

高压输电线电磁场仿真研究摘要:高压输电线路产生的电磁场对周围的电磁环境有着巨大的影响，评估一条输电线路的影响是否超过电磁兼容标准以及进一步治理输电线路对电磁环境的影响，都是非常重要而又复杂的问题要解决好这两个问题，必须首先计算出输电线路产生的电磁场因此，论文以高压输电线路产生的电磁场数值仿真为研究对象，根据所研究问题的特点，在众多电磁场数值计算方法中选择了模拟电荷法、以及模拟电流法作为研究问题的基本方法论文在介绍了等效原理的基础上，对模拟电荷法进行了概述，并对其基本思想、应用步骤、应用要点作了归纳总结，还对模拟电荷的常见类型作了介绍对模拟电荷法的典型应用作了计算，进行了误差分析，也证明了应用模拟电荷法来求解高压输电线路电场是可行的同时，对模拟电流法作了类似的介绍论文针对地势比较平坦的地区，建立了同塔三相单回以地面为平面的输电线路电场计算模型以及相关的模型在计算模型的基础上，并选取工程中的典型架线作算例，实现了数值计算总结出了输电线路电场的分布规律及其影响它的主要因素，提出了减小其电场强度的措施在分析研究模拟电流法基本原理的基础上，建立了同塔三相单回高压输电线路磁场仿真模型选取工程中的典型架线作算例，实现了数值计算。

总结出了输电线路磁场的分布规律以及影响它的主要因素，提出了减小其磁场强度的措施关键词：电磁场，模拟电荷法，模拟电流法，高压输电线Simulation of electromagnetic high voltage transmission linesABSTRACT: Electromagnetic fields generated by high voltage transmission lines on surrounding electromagnetic environment has a huge impact, assess the impact of a transmission line whether exceeds the electromagnetic compatibility standards and the impact of further management of the electromagnetic environment of transmission lines are very important and complex issue .To solve these two issues, we must first calculate the electromagnetic fields generated by transmission lines. Therefore, the electromagnetic field numerical papers produced in high voltage transmission line simulation for the study, according to the study of the characteristics of the problem, many numerical methods in electromagnetic charge simulation method is selected, as well as analog current law as a basic method of research questions.Thesis describes the equivalence principle, based on the charge simulation method for an overview, and its basic idea, the application step, the application points were summarized, but also for common types of simulation charges were introduced. Charge simulation method for typical applications have been calculated, error analysis, proves the charge simulation method applied to solve the high-voltage electric transmission lines is feasible. Meanwhile, the analog current law made a similar presentation.Aiming relatively flat topography of the region, the establishment of a single-phase with the tower back to the ground model and the associated transmission line model plane electric field. On the basis of the calculation model, and select the project for example is a typical wired to achieve a numerical calculation. Summarizes the distribution of electric transmission lines and its main factors put forward measures to reduce its electric field strength.On the basis of analysis of the basic principles of research on analog current law, the establishment of a tower with a three-phase single-circuit high-voltage transmission line magnetic field simulation model. Select the project for example is a typical wired to achieve a numerical calculation. Summarizes the distribution of transmission lines of the magnetic field and its main factors affecting the proposed measures to reduce its magnetic field strength.KEY WORDS:electromagnetic field, charge simulation method, Current simulation method，high voltage transmission lines目录第1章 前言 51.1国内外研究现状 51.2研究意义 51.3研究思想及工作流程 6第2章 电磁场计算方法简介与选择 72.1电磁场数值计算方法 72.2 基于高压输电线的计算方法的确定与研究 92.2.1基于高压输电线的计算方法的确定 92.2.2模拟电荷法在二维静态场中的应用 92.2.3模拟电荷法在轴对称场中的应用 13第3章 高压输电线路电场模型建立与仿真 163.1模拟电荷法在高压输电线路电场计算原理 163.2高压输电线路电场计算的模型建立 183.3基于matlab的电场模型仿真分析 213.2.1算例分析 213.2.2 Matlab仿真操作步骤： 293.3 本章小结 29第4章 高压输电线路磁场模型建立与仿真 314.1模拟电流法在高压输电线路磁场计算原理 314.1高压输电线路磁场模型建立 344.2.1算例分析 354.2.2仿真操作步骤 384.3 本章小结 39结论 40致谢 41参考文献 42附录 44第1章 绪论1.1国内外研究现状我国第一条500kV超高压输电线路投入运行以来，超高压输电线路发展迅速，并逐渐成为我国电力系统的主干网络。

500kV超高压输电线路电压等级高，在正常情况下，它就是一个很强的电磁场干扰源，电网运行不正常或遭雷击都会对周围的电磁环境形成一个频谱更宽的强干扰[1-2]针对超高压输电线路电磁场的数值仿真，国内在这方面的研究工作正在进行之中有关文献表明：目前主要应用模拟电荷法来解决这一问题，计算结果和实际情况比较符合，因此，应用模拟电荷法在这里是可行的但所能解决的问题主要针对平原地区的超高压输电线路电磁场分布的仿真计算平原地区地势比较平坦，可以将地面假设成为平面，但对于山区或丘陵地带，这种假设将不能反映问题的主要因素架设在山区或丘陵地带的超高压输电线路的走廊比较崎岖，为了能够反映这一实际情况，必须将地面考虑成曲面而不能简单地考虑成平面从所查阅的文献来看，目前还没有这方面的比较完善的解决方法[3-7] 国外的研究开始得比较早，针对超高压输电线路电磁场的数值仿真，已经研究开发出较为成熟的计算软件包比如：NEC电磁场数值计算软件包，主要采用矩量法来求解辐射场，可用于天线、传输线问题的仿真计算；CDEGS电磁干扰分析软件包，由加拿大科研人员开发，已成功地解决了国际上几十个工程项目中的电磁场仿真计算问题；EFC-400仿真软件主要针对输电线路产生的电磁场计算而开发的[8-9]。

并在电磁兼容和环境保护方面制定了相应的标准，以限制高压输电线路产生的电磁场干扰周围的电子电气设备正常工作和危害周围居民的健康日本在1976年修改的电气设备技术标准第112条第3项明确指出，考虑对人体的影响，规定在离地面高度为1m处的电场强度应为3kV／m以下在美国电气安全规范(NESC)等文件中虽没有明确规定高压输电线路下的电场强度允许值，但是通常取8～10kV／m[10-12]1.2研究意义 电磁环境的好坏是衡量环境质量的一个重要指标医学研究结果表明，高压输电线的电磁场对人体组织将产生影响 据原联邦德国医学杂志报道，原住在高压输电线附近的居民受到强电磁场的长时间作用，血液和神经系统发生变形，对其它生物的机能也有所影响原联邦德国有一位妇女曾状告电力总局在她的农场附近架设超高压输电线路以来，她的牛奶产量开始减少，要求赔偿损失后经鉴定，超高压输电线路附近的电场确实会影响牛奶产量[13-15] 苏联Korobkova夫人曾向CIGRE提交了报告，介绍原苏联对在400～500kV级变电所内工作的45个工作人员进行健康诊断的情况在平均电场强度为7．8～10kV／m直接感应电流为120A的环境中的工作人员，有26人患有神经衰弱、中枢神经机能故障等疾病；有12人患有心血管系统失调等疾病；14人心电图异常；41人诉说有头痛、疲劳、失眠、消化系统失调等病症。

这些诊断结果在生理学上的研究中也得到了证实在500kV变电站工作的250个工作人员中也看到同样的病症[13-15]从这些事例我们可以看出，超高压线路电磁场对环境是存在影响的，人们对电磁环境日益关注、要求日益提高这促使我们对电磁环境进行深入的研究和治理因此，完全有必要针对超高压输电线路这样一个强干扰源进行深入研究和探讨在这样的背景下，我们提出了本文所研究的课题——“高压输电线路电磁场数值仿真研究”因为只有在确定了超高压输电线路电磁场分。