特高壓直流線路對(duì)鄰近無(wú)線電子設(shè)施電磁干擾防護(hù)的關(guān)鍵問(wèn)題.pdf

1、具有長(zhǎng)距離、大容量輸電特征的特高壓輸電線路，是構(gòu)建我國(guó)特高壓電網(wǎng)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和核心環(huán)節(jié)，而在當(dāng)前特高壓直流工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)中，如何規(guī)避線路對(duì)鄰近無(wú)線電子設(shè)施的電磁干擾，已成為困擾特高壓直流線路路徑選擇的重要問(wèn)題。本文針對(duì)特高壓直流線路對(duì)鄰近無(wú)線電子設(shè)施的無(wú)線電無(wú)源干擾和磁場(chǎng)干擾這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，分析了線路對(duì)無(wú)線電臺(tái)站無(wú)源干擾和線路對(duì)地磁臺(tái)站磁場(chǎng)干擾的機(jī)理，提出了對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型及其求解方法，設(shè)計(jì)了線路與各類無(wú)線電子設(shè)施之間

2、電磁干擾防護(hù)間距的計(jì)算流程，并開發(fā)了線路對(duì)地磁觀測(cè)磁場(chǎng)干擾的校正系統(tǒng)。
　　文章的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　結(jié)合電磁散射理論，分析了輸電線路無(wú)源干擾的產(chǎn)生機(jī)理，求解了輸電線路無(wú)源干擾的面和線電場(chǎng)積分方程。根據(jù)Hallen方法和天線理論，研究了線模型的等效依據(jù)及其計(jì)算偏差隨頻率增大而增大的原因。為更好地體現(xiàn)線路鐵塔局部特征并保證感應(yīng)電流的連續(xù)性，提出了建立基于三角面元的特高壓直流線路角鋼鐵塔面模型的方法。采用矩量法，選擇RWG基

3、函數(shù)和伽略金檢驗(yàn)對(duì)無(wú)源干擾面電場(chǎng)積分方程進(jìn)行求解。為研究鐵塔輔材的影響，以NEC(Numerical Electromagnetic Code)為基礎(chǔ)，對(duì)其源代碼改進(jìn)，建立了有、無(wú)輔材的特高壓直流鐵塔線、面模型。計(jì)算結(jié)果表明，若選取0.1dB為干擾允許值，則建議在較高頻率，如16.7MHz及以上采用輸電線路無(wú)源干擾面模型。綜合考慮計(jì)算的準(zhǔn)確性和速度，提出了采用輸電線路線-面混合模型求解無(wú)源干擾的方法。借用北京康西草原的線路縮比模型實(shí)驗(yàn)，

4、及開展的垂直接地體對(duì)短波無(wú)線電測(cè)向干擾實(shí)驗(yàn)，將理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了提出的模型及其求解方法的準(zhǔn)確性。
　　分析了當(dāng)前輸電線路無(wú)源干擾防護(hù)間距的求解方法，認(rèn)為無(wú)源干擾諧振頻率是防護(hù)間距求解的關(guān)鍵問(wèn)題。結(jié)合輸電線路無(wú)源干擾諧振頻率發(fā)生在“整數(shù)倍波長(zhǎng)回路諧振頻率”和“4?諧振頻率”的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，計(jì)算了垂直極化平面波激勵(lì)下的輸電線路感應(yīng)電流和無(wú)源干擾水平。由于激勵(lì)源由廣播天線改為垂直極化平面波，且研究的頻率范圍進(jìn)行了擴(kuò)展，計(jì)

5、算結(jié)果表明，在中波頻段，無(wú)源干擾最大值出現(xiàn)的頻率僅符合“1倍波長(zhǎng)回路諧振頻率”和“3倍波長(zhǎng)回路諧振頻率”，不嚴(yán)格符合“4?諧振頻率”；頻率達(dá)短波頻段后，“整數(shù)倍波長(zhǎng)回路諧振頻率”不再適用。本文進(jìn)一步探討了導(dǎo)線、地線、鐵塔數(shù)量和檔距對(duì)無(wú)源干擾諧振頻率的影響，驗(yàn)證了《IEEE guide on the prediction，measurement，and analysis of AM broadcast reradiation by pow

6、er lines》的研究結(jié)論，即1.7MHz頻率以下，輸電線路無(wú)源干擾主要由鐵塔、地線及大地組成的回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的二次輻射決定；同時(shí)，提出了頻率達(dá)到短波及其以上頻段，無(wú)源干擾主要由線路鐵塔散射決定的觀點(diǎn)。由此，提出了更為妥善的輸電線路無(wú)源干擾防護(hù)間距求解方法。
　　分析了地磁觀測(cè)儀器的工作原理，并研究了直流線路干擾地磁觀測(cè)的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)直流線路主要干擾地磁Z分量的觀測(cè)。建立了無(wú)限大均勻土壤和分層土壤情況下的入地電流磁場(chǎng)和極導(dǎo)線電

7、流磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算表明干擾主要和線路極導(dǎo)線承載的電流有關(guān)，研究時(shí)可以忽略大地土壤和入地電流分布情況。從而，以線路桿塔為節(jié)點(diǎn)，以線路檔距為線段，提出了基于地心坐標(biāo)系的直流輸電線路三維電流磁場(chǎng)計(jì)算模型。
　　以觀測(cè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立了地磁儀器觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)系，推導(dǎo)了觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)系各坐標(biāo)軸在地心坐標(biāo)系中的單位矢量表達(dá)式。根據(jù)空間矢量點(diǎn)積的定義，得到了空間電流磁場(chǎng)矢量投影到地磁Z分量方向的求解公式。利用推導(dǎo)的公式和三維電流磁場(chǎng)計(jì)算模型，最終求得直