特高壓直流線路對鄰近無線電子設(shè)施電磁干擾防護的關(guān)鍵問題.pdf

1、具有長距離、大容量輸電特征的特高壓輸電線路，是構(gòu)建我國特高壓電網(wǎng)的堅實基礎(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)計和建設(shè)中，如何規(guī)避線路對鄰近無線電子設(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題。本文針對特高壓直流線路對鄰近無線電子設(shè)施的無線電無源干擾和磁場干擾這兩個關(guān)鍵問題進行了深入研究，分析了線路對無線電臺站無源干擾和線路對地磁臺站磁場干擾的機理，提出了對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型及其求解方法，設(shè)計了線路與各類無線電子設(shè)施之間

2、電磁干擾防護間距的計算流程，并開發(fā)了線路對地磁觀測磁場干擾的校正系統(tǒng)。
　　文章的主要研究內(nèi)容如下：
　　結(jié)合電磁散射理論，分析了輸電線路無源干擾的產(chǎn)生機理，求解了輸電線路無源干擾的面和線電場積分方程。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)和伽略金檢驗對無源干擾面電場積分方程進行求解。為研究鐵塔輔材的影響，以NEC(Numerical Electromagnetic Code)為基礎(chǔ)，對其源代碼改進，建立了有、無輔材的特高壓直流鐵塔線、面模型。計算結(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源干擾面模型。綜合考慮計算的準(zhǔn)確性和速度，提出了采用輸電線路線-面混合模型求解無源干擾的方法。借用北京康西草原的線路縮比模型實驗，

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

5、算結(jié)果表明，在中波頻段，無源干擾最大值出現(xiàn)的頻率僅符合“1倍波長回路諧振頻率”和“3倍波長回路諧振頻率”，不嚴(yán)格符合“4?諧振頻率”；頻率達短波頻段后，“整數(shù)倍波長回路諧振頻率”不再適用。本文進一步探討了導(dǎo)線、地線、鐵塔數(shù)量和檔距對無源干擾諧振頻率的影響，驗證了《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，提出了頻率達到短波及其以上頻段，無源干擾主要由線路鐵塔散射決定的觀點。由此，提出了更為妥善的輸電線路無源干擾防護間距求解方法。
　　分析了地磁觀測儀器的工作原理，并研究了直流線路干擾地磁觀測的特點，發(fā)現(xiàn)直流線路主要干擾地磁Z分量的觀測。建立了無限大均勻土壤和分層土壤情況下的入地電流磁場和極導(dǎo)線電

7、流磁場的數(shù)學(xué)模型，計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，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計算模型。
　　以觀測點為原點建立了地磁儀器觀測點坐標(biāo)系，推導(dǎo)了觀測點坐標(biāo)系各坐標(biāo)軸在地心坐標(biāo)系中的單位矢量表達式。根據(jù)空間矢量點積的定義，得到了空間電流磁場矢量投影到地磁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計算模型，最終求得直