高壓輸電線周圍電磁場(chǎng)分析

高壓輸電線周圍的電磁場(chǎng)分析 PB04000815 儲(chǔ)晨 一 背景介紹 二 淺析問題和建模的開始 三 模型解法深入 四 實(shí)證數(shù)據(jù)及數(shù)值擬合 五 模型總結(jié) 六 電磁輻射的危害和防治 內(nèi)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 背景介紹 電磁輻射是指能量以電磁波的形式由源發(fā)射到空間的 現(xiàn)象 。 四大公害：大氣污染、水污染、噪聲污染、電磁輻射 在城市生活中電磁輻射主要有四個(gè)來源： (1)各類 天線 (2)輸電線 (3)城市交通運(yùn)輸系統(tǒng) (4) 私人通信設(shè)備以及家用電器 淺析問題和建模的開始 (1)波動(dòng)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）討論介質(zhì)中的情形 假設(shè) :電磁波的激發(fā)源以確定的頻率作正弦振蕩 ti ti exBtxB exEtxE )(),( )(),( 022 EkE )( k 0 E EkiB （ 3）計(jì)算 E和 B的比值大小 只考慮平面電磁波 )( 0 wtxkieEE k EkkEkiB c B E 00 1 BE 只需要考慮電場(chǎng)的大??！ 高壓線周圍電磁輻射場(chǎng)的因子場(chǎng) 工頻電磁場(chǎng) 高壓輸電線路和變電站中的高壓電力設(shè)備與大地之 間存在一定的電位差 ,形成了較強(qiáng)的工頻 (50 Hz) 電磁 場(chǎng)。 電暈及無線電干擾 高壓電氣設(shè)備的使其周圍的空氣產(chǎn)生游離 ,出現(xiàn)電暈 現(xiàn)象 高壓帶電體周圍表面的空氣發(fā)生電暈時(shí) ,形成了許多 相當(dāng)于小無線電發(fā)射源的電暈脈沖 ,產(chǎn)生了無線電干擾 波 高壓輸電線路附近電磁環(huán)境的預(yù)測(cè)模型 無建筑物，山，河流影響的情形 a) 線路附近工頻電場(chǎng) b) 線路附近電暈放電輻射場(chǎng)強(qiáng) 有建筑物的情形 a) 有建筑時(shí)線路下或者線路附近的工頻電場(chǎng) b) 輸電線路拐彎處的工頻電場(chǎng) 無建筑物 工頻電場(chǎng) 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 各導(dǎo)線上電壓的單列矩陣 ; 各導(dǎo)線上等效電荷的單列矩陣 ; 各導(dǎo)線的電位系數(shù)組成的 n 階方陣 ( n 為導(dǎo)線的數(shù)目 ) 。 輸電線路附近電場(chǎng)強(qiáng)度的分布 : 場(chǎng)中任意點(diǎn)的電位 : 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 無建筑物電暈放電輻射場(chǎng) （ 1）計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn) 的場(chǎng)強(qiáng) 30125.3 m a x0 rgE （ 2） 頻率特性 210 )10( l g21)( fKEfE （ 3）橫向距離特性 )/l g (20)( 000 ddKEdE 有建筑物 工頻電場(chǎng) （ 2） 選擇匹配點(diǎn) （ 1） 設(shè)置模擬電荷 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） 解線性方程組 （ 4） 校驗(yàn) 每個(gè)校驗(yàn)點(diǎn)的電位為 : 如果 Ui 與給定的邊界面上的電位 (U0 = 0) 的差值小 于預(yù)先規(guī)定的最大允許誤差 則是有效的。 | 0UU i （ 5） 計(jì)算空間的電位和場(chǎng)強(qiáng) 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）單相線路轉(zhuǎn)彎處的電 場(chǎng)一條輸電線路 AB E ,架設(shè) 高度為 h ,導(dǎo)線半徑為 R ,在 B ( b , o , h) 點(diǎn)處轉(zhuǎn)彎 ,如圖 3 所示?？梢詫?dǎo)出當(dāng)線路很 長(zhǎng)時(shí) ,單相線路 AB E 及其鏡 像 A B E 在 P( x , y , z ) 點(diǎn)產(chǎn)生的電位為 : 輸電線路拐彎處工頻電 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 線路中的等效線電荷密度 線路轉(zhuǎn)角的一半 PD1， PD1 由 P點(diǎn)向 BE及其鏡像 BE做的垂線 PD2， PD2 由 P點(diǎn)向 AB及其鏡像 AB做的垂線 （ 2）計(jì)算線路上的等效線電荷密度 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） 輸電線路轉(zhuǎn)彎處的電場(chǎng) n i m j ji 1 1 , ji, n i m j jiE 1 1 , 第 i根導(dǎo)線第 j段在該處的電 勢(shì) 場(chǎng)強(qiáng)分布： 實(shí)證數(shù)據(jù)及數(shù)值擬合 xe x 2)0 8 1 9 7.8(4 7 5.1 2 8 模型總結(jié) 關(guān)于這個(gè)問題 ， 因?yàn)殡姶艌?chǎng)本身是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng) ， 而其求解過程也是相當(dāng)復(fù)雜的 ， 因?yàn)闀?huì)涉及到巨大的計(jì)算 量 。 因此 ， 要想比較完整地解決這些問題 ， 較好到模擬出 整個(gè)電磁場(chǎng)系統(tǒng) ， 不僅需要好的算法 ， 還需要優(yōu)良的計(jì)算 機(jī) 。 電磁輻射的危害 癌癥的發(fā)病率增高 損害中樞神經(jīng)系統(tǒng) 引起心血管系統(tǒng)失調(diào) 影響生殖能力和遺傳因子 電磁輻射的防護(hù) 注意家居室內(nèi)、辦公室電器擺放。 使用電器時(shí)避免同時(shí)開啟 , 而且不要長(zhǎng)時(shí)間地 打開和操作。 人體盡量要與電器保持一定距離。 有條件可以對(duì)電器集中地進(jìn)行監(jiān)測(cè) , 要保持在 安全環(huán)境指數(shù)以內(nèi)。 工廠、電器集中地要制定措施 , 采取抑制干擾 傳播技術(shù) , 如屏蔽、接地、搭接、合理布線、 電器之間保持一定距離、頻率劃分、濾波、 吸收等措施。 Thank you all for listening! There is still a long way for us to go