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文檔簡介
1、2005年初,國家電網(wǎng)公司通過認(rèn)真分析中國電力工業(yè)和電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢,結(jié)合我國國情和能源供應(yīng)特點(diǎn),提出了加快建設(shè)特高壓骨干電網(wǎng)的戰(zhàn)略構(gòu)想,從而為實(shí)現(xiàn)能源資源優(yōu)化配置和保障國家能源安全奠定基礎(chǔ)。自那時(shí)起,國內(nèi)許多科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家就陸續(xù)開展了關(guān)于特高壓輸變電技術(shù)的研究工作,提出了切實(shí)可行的解決方案和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),論證了1000kV級特高壓交流輸電的技術(shù)可行性。然而,隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和民眾環(huán)境保護(hù)意識的不斷增強(qiáng),在特高壓輸電
2、系統(tǒng)中,交流輸電線路的電磁環(huán)境問題將成為制約我國特高壓輸電工程建設(shè)的主要因素之一。與超高壓輸電線路相比,特高壓輸電線路具有電壓等級高、導(dǎo)線截面大、鐵塔高和線路走廊寬等特點(diǎn),而且電磁環(huán)境問題比超高壓輸電系統(tǒng)的情況更為嚴(yán)重,所以,對特高壓輸電線路的電磁環(huán)境問題必須進(jìn)行深入研究,并采取措施加以限制。正是在這種背景下,本文以1000kV級特高壓交流輸電線路為研究模型,開展了特高壓輸電線路的工頻電場、工頻磁場、可聽噪聲和無線電噪聲等電磁環(huán)境參數(shù)的
3、預(yù)測研究,旨在為我國開展特高壓交流輸電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和借鑒,同時(shí),也為人們客觀地認(rèn)識特高壓交流輸電線路的電磁環(huán)境提供技術(shù)數(shù)據(jù)支撐,在某種程度上消除人們對建設(shè)特高壓輸電線路后產(chǎn)生的電磁環(huán)境影響的疑慮,具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新性成果如下: (1)通過對工程中計(jì)算導(dǎo)線表面電位梯度的常用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行準(zhǔn)確度校驗(yàn),提出逐步鏡像法由于具有較高的計(jì)算準(zhǔn)確度,而且最大誤差遠(yuǎn)小于可以接受的工程誤差限值
4、等特點(diǎn),適合我國在進(jìn)行特高壓輸電線路設(shè)計(jì)和電磁環(huán)境研究時(shí)使用;基于逐步鏡像法計(jì)算了特高壓交流單回和同塔雙回輸電線路的導(dǎo)線表面電位梯度,重點(diǎn)分析了線路結(jié)構(gòu)參數(shù)對特高壓輸電線路分裂導(dǎo)線表面電位梯度取值特性的影響規(guī)律,同時(shí)相應(yīng)地給出了我國在設(shè)計(jì)特高壓輸電線路時(shí),對于減小分裂導(dǎo)線表面電位梯度需要遵循的基本理論依據(jù)?;谥鸩界R像法原理建立了特高壓交流輸電線路下方空間工頻電場的數(shù)學(xué)模型,通過計(jì)算分析了輸電線下空間場強(qiáng)變化的一般規(guī)律,并提出了地面附近
5、場強(qiáng)的表征方式,重點(diǎn)討論了線路結(jié)構(gòu)參數(shù)對工頻電場分布的影響規(guī)律,同時(shí)也相應(yīng)地給出了我國在設(shè)計(jì)特高壓輸電線路時(shí),對于減小線下工頻場強(qiáng)需要遵循的基本理論依據(jù)。提出了把“最大地面電場強(qiáng)度限值”作為我國特高壓交流輸電線路導(dǎo)線最小對地距離的選取原則,并按照不同區(qū)域地面電場控制指標(biāo)的要求,通過計(jì)算確定了特高壓交流單回和同塔雙回輸電線路導(dǎo)線在相應(yīng)區(qū)域下的最小對地距離;研究了線路運(yùn)行電壓、相間距離、分裂導(dǎo)線結(jié)構(gòu)、單回路時(shí)的導(dǎo)線布置形式和雙回路時(shí)的相序布
6、置方式等因素對導(dǎo)線最小對地距離取值的影響規(guī)律,為我國開展特高壓交流輸電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。 (2)為了避免以前在復(fù)域中求解的繁瑣過程,建立了特高壓交流單回和同塔雙回輸電線路附近工頻磁場的時(shí)域數(shù)學(xué)模型,該模型在推導(dǎo)過程中把電流表示為瞬時(shí)值的形式,能夠得到一種簡潔的時(shí)域解,提高了運(yùn)算速度,而且能夠適用于不同的運(yùn)行工況?;谏鲜瞿P停ㄟ^計(jì)算分析了我國特高壓交流輸電線路產(chǎn)生的工頻磁場的橫向分布規(guī)律,以便在出現(xiàn)最大磁場感應(yīng)強(qiáng)度的地方做
7、好屏蔽工作;同時(shí),從減小工頻磁場的角度定量評價(jià)了線路負(fù)荷電流大小、導(dǎo)線對地高度、單回路時(shí)的導(dǎo)線布置形式和雙回路時(shí)的相序布置方式等主要因素的影響程度,為工程設(shè)計(jì)人員提供更為直觀的參考和借鑒??偨Y(jié)了國際非離子輻射防護(hù)委員會(ICNIRP)及其電磁環(huán)境導(dǎo)則對工頻磁場暴露提出的限值;歸納并闡明了ICNIRP導(dǎo)則的特點(diǎn)與核心結(jié)論;最后提出我國在制定特高壓交流輸電線路的工頻磁場安全限值的國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí),應(yīng)等效采用得到國際公認(rèn)的ICNIRP導(dǎo)則的相關(guān)內(nèi)容
8、與限值。 (3)在對交流輸電線路可聽噪聲的累積分布特性、頻譜特性和橫向分布特性進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出了可聽噪聲的聲壓級和聲功率級之間的定量關(guān)系式,為開展可聽噪聲的預(yù)測研究提供了理論基礎(chǔ)。為了克服現(xiàn)有預(yù)測公式的局限性,提出了基于相關(guān)向量機(jī)的特高壓交流輸電線路可聽噪聲的預(yù)測模型,該模型由于采用了貝葉斯框架下的學(xué)習(xí)機(jī)制而表現(xiàn)出優(yōu)秀的泛化能力,使其預(yù)測具有較高的準(zhǔn)確度以及更廣泛的適用范圍。為了評估特高壓輸電線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,利
9、用相關(guān)向量機(jī)回歸模型預(yù)測了我國1000kV級特高壓交流單回和同塔雙回輸電線路的可聽噪聲水平,預(yù)測結(jié)果表明:我國特高壓交流輸電線路的初設(shè)結(jié)構(gòu)合理,能夠滿足可聽噪聲標(biāo)準(zhǔn)的限值要求。 (4)在對交流輸電線路無線電噪聲的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,深入分析了常用的表征無線電噪聲干擾水平的各類主要特性的變化規(guī)律,為開展無線電噪聲的預(yù)測研究提供了理論基礎(chǔ)。為了克服現(xiàn)有預(yù)測公式的局限性,提出了基于模態(tài)分析法的特高壓交流輸電線路無線電噪聲的預(yù)測模
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