高压输电线周围电磁场分析

高压输电线周围的电磁场分析 PB04000815 储晨 一 背景介绍 二 浅析问题和建模的开始 三 模型解法深入 四 实证数据及数值拟合 五 模型总结 六 电磁辐射的危害和防治 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. foretime today 背景介绍 电磁辐射是指能量以电磁波的形式由源发射到空间的 现象 。 四大公害：大气污染、水污染、噪声污染、电磁辐射 在城市生活中电磁辐射主要有四个来源： (1)各类 天线 (2)输电线 (3)城市交通运输系统 (4) 私人通信设备以及家用电器 浅析问题和建模的开始 (1)波动方程的建立 H t D t D E B D 0 0 0 1 0 1 2 2 2 2 2 2 2 2 t B c B t E c E )1( 00 c 其中： （ 2）讨论介质中的情形 假设 :电磁波的激发源以确定的频率作正弦振荡 ti ti exBtxB exEtxE )(),( )(),( 022 EkE )( k 0 E EkiB （ 3）计算 E和 B的比值大小 只考虑平面电磁波 )( 0 wtxkieEE k EkkEkiB c B E 00 1 BE 只需要考虑电场的大小！ 高压线周围电磁辐射场的因子场 工频电磁场 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 ,形成了较强的工频 (50 Hz) 电磁 场。 电晕及无线电干扰 高压电气设备的使其周围的空气产生游离 ,出现电晕 现象 高压带电体周围表面的空气发生电晕时 ,形成了许多 相当于小无线电发射源的电晕脉冲 ,产生了无线电干扰 波 高压输电线路附近电磁环境的预测模型 无建筑物，山，河流影响的情形 a) 线路附近工频电场 b) 线路附近电晕放电辐射场强 有建筑物的情形 a) 有建筑时线路下或者线路附近的工频电场 b) 输电线路拐弯处的工频电场 无建筑物 工频电场 nnnn n n n U U . . . . . . . . . . . 1 ,1, ,21,2 ,11,11 ijji ji ji ji i i ii D D R h , , , 0 , 0 , ln 2 1 2 ln 2 1 U 各导线上电压的单列矩阵 ; 各导线上等效电荷的单列矩阵 ; 各导线的电位系数组成的 n 阶方阵 ( n 为导线的数目 ) 。 输电线路附近电场强度的分布 : 场中任意点的电位 : n i n i i i i i i i r r r r E 1 102 1 n i i i i r r U 10 ln 2 1 无建筑物电晕放电辐射场 （ 1）计算基准点 的场强 30125.3 m a x0 rgE （ 2） 频率特性 210 )10( l g21)( fKEfE （ 3）横向距离特性 )/l g (20)( 000 ddKEdE 有建筑物 工频电场 （ 2） 选择匹配点 （ 1） 设置模拟电荷 nk k k nknkknkknknk nkkkkkkk nkkkkkkk nkkk nk k k U U U U 1 1 ,1,1, ,11,1,111 ,1,1, ,11,1,11,1 1 1 . . . . ， )(ln 2 1 2 ln 2 1 , , 0 , 0 , ji r r R h ji ji ji i i ii i =1k,j=1k ji ji r ,0 , 1 4 1 ji ji ji r r , , 0 , ln2 1 ji ji r ,0 , 1 4 1 i=1k,j=k+1k+n i=k+1k+n,j=1k i=k+1k+n,j=k+1k+n （ 3） 解线性方程组 （ 4） 校验 每个校验点的电位为 : 如果 Ui 与给定的边界面上的电位 (U0 = 0) 的差值小 于预先规定的最大允许误差 则是有效的。 | 0UU i （ 5） 计算空间的电位和场强 ji i nk kjji ji k j i i rr rU ,1 0, , 1 0 4 1ln 2 nk kj ji ji i k j ji ji i ji ji k j ji i i r r r rr r r E 1 ,2 , 01 , , , 1 ,0 4 1ln 2 1 （ 1）单相线路转弯处的电 场一条输电线路 AB E ,架设 高度为 h ,导线半径为 R ,在 B ( b , o , h) 点处转弯 ,如图 3 所示。可以导出当线路很 长时 ,单相线路 AB E 及其镜 像 A B E 在 P( x , y , z ) 点产生的电位为 : 输电线路拐弯处工频电 t a n,1 )()( )()( )()( )()( ln 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 0 21 kkW PDxbWxbW PDxbWxbW PDxbWxbW PDxbWxbW 式中 线路中的等效线电荷密度 线路转角的一半 PD1， PD1 由 P点向 BE及其镜像 BE做的垂线 PD2， PD2 由 P点向 AB及其镜像 AB做的垂线 （ 2）计算线路上的等效线电荷密度 i 2 ,2 2 ,21, 2 ,21, 2 ,2 2 ,2, 2 ,2, 2 ,2 2 ,2, 2 ,2, 2 ,2 2 ,21, 2 ,21, 2 ,1 2 ,11, 2 ,11, 2 ,1 2 ,1, 2 ,1, 2 ,1 2 ,1, 2 ,1, 2 ,1 2 ,11, 2 ,11, 0 , )()( )()( )()( )()( )()( )()( )()( )()( ln 4 1 iijiiji iijiiji iijiiji iijiiji iijiiji iijiiji iijiiji iijiiji ji PDxxWxxW PDxxWxxW PDxxWxxW PDxxWxxW PDxxWxxW PDxxWxxW PDxxWxxW PDxxWxxW （ 3） 输电线路转弯处的电场 n i m j ji 1 1 , ji, n i m j jiE 1 1 , 第 i根导线第 j段在该处的电 势 场强分布： 实证数据及数值拟合 xe x 2)0 8 1 9 7.8(4 7 5.1 2 8 模型总结 关于这个问题 ， 因为电磁场本身是一个十分复杂的系统 ， 而其求解过程也是相当复杂的 ， 因为会涉及到巨大的计算 量 。 因此 ， 要想比较完整地解决这些问题 ， 较好到模拟出 整个电磁场系统 ， 不仅需要好的算法 ， 还需要优良的计算 机 。 电磁辐射的危害 癌症的发病率增高 损害中枢神经系统 引起心血管系统失调 影响生殖能力和遗传因子 电磁辐射的防护 注意家居室内、办公室电器摆放。 使用电器时避免同时开启 , 而且不要长时间地 打开和操作。 人体尽量要与电器保持一定距离。 有条件可以对电器集中地进行监测 , 要保持在 安全环境指数以内。 工厂、电器集中地要制定措施 , 采取抑制干扰 传播技术 , 如屏蔽、接地、搭接、合理布线、 电器之间保持一定距离、频率划分、滤波、 吸收等措施。 Thank you all for listening! There is still a long way for us to go