復(fù)雜地形下高壓交流輸電線路的工頻電場仿真研究.pdf

1、目前我國的電力需求快速增長，電力系統(tǒng)正朝著高電壓、大容量、遠(yuǎn)距離的方向發(fā)展。隨著電磁環(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注，精確計(jì)算輸電線路產(chǎn)生的電磁場并且評(píng)估其對(duì)環(huán)境的影響是否超標(biāo)便成為一個(gè)亟待解決的重要課題。本文以220kV高壓輸電線路為研究對(duì)象，通過仿真計(jì)算其周圍產(chǎn)生的工頻電場并進(jìn)行研究分析。
　　對(duì)于輸電線路的工頻電場，通常假設(shè)大地為平面，采用模擬電荷法結(jié)合鏡像法進(jìn)行計(jì)算。這對(duì)于平原或開闊平坦的地區(qū)可以適用，但對(duì)于山地、丘陵等不平坦

2、地形則需要根據(jù)地形設(shè)定地面下的模擬電荷，所以無法使用鏡像法。為解決這一問題，本文采用兩種方法作研究:模擬電荷法、有限差分法。
　　高壓輸電線路為多回路高電壓系統(tǒng)，周圍電場強(qiáng)度分布情況較為復(fù)雜，本文引入模擬電荷法，建立了高壓輸電線路二維電場的數(shù)學(xué)模型，編制了仿真程序。通過仿真與分析，得出了高壓輸電線路電場的基本規(guī)律。
　　為了進(jìn)一步模擬實(shí)際復(fù)雜的問題，充分考慮地形等因素對(duì)于高壓線電場分布的影響。本文利用有限差分法實(shí)現(xiàn)了真實(shí)地形

3、下高壓線電場分布的仿真工作，并加入邊界條件建立了介質(zhì)地面和森林植被模型，充分體現(xiàn)了三維空間中地形、植被等對(duì)于空間電場的影響。
　　主要工作如下:
　　1.根據(jù)現(xiàn)有的模擬電荷法編寫程序計(jì)算并研究了220kV等級(jí)高壓線路在不同情況下近場電場分布特性。
　　2.在對(duì)現(xiàn)有二維有限差分方程以及五點(diǎn)差分格式了解的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了三維不等距有限差分公式，提出了基于三維拉普拉斯方程的7點(diǎn)差分格式并且引入復(fù)數(shù)電壓，實(shí)現(xiàn)了有限差分法在三維空

4、間中的應(yīng)用。
　　3.提出地形模型的階梯近似處理方法，并與DEM數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)地形下高壓線路三維空間電場的仿真工作，結(jié)合實(shí)測結(jié)果驗(yàn)證了方法的可靠性。
　　4.依據(jù)電場邊界條件實(shí)現(xiàn)了有導(dǎo)電媒質(zhì)存在下空間電場的仿真工作，建立了介質(zhì)地面和植被模型，并計(jì)算分析了高壓線附近有植被存在情況下的空間電場分布情況。
　　通過典型算例仿真，分析了導(dǎo)線排列方式、導(dǎo)線對(duì)地高度、子導(dǎo)線半徑、分裂數(shù)、分裂間距、不平坦地形、介質(zhì)地面、植被