500kv输变电系统工频电场的分析

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1、重庆大学硕士学位论文500kV输变电系统工频电场的研究姓名：何健申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：李永明20090520重庆大学硕士学位论文1绪论1．1问题的提出电磁环境是指存在于给定场所的所有电磁现象的总和。它是生态环境的一部分，人和电磁环境是密切相关的。人类生活在具有一定辐射强度的电磁场环境中，适量的电磁环境是人类生存中所需要的一种非生物环境，大地的自然场会使人得到满足，其场强太弱不行，太强也不行。影响电磁环境的主要因素是电磁辐射，过强的电磁辐射造成了电磁环境污染，使电磁环境质量变差，它引起的问题主要有

2、：对生态环境的危害；对电气、电子设备的干扰以致它们不能正常工作。由于电磁场看不见、摸不着，人们往往容易忽视电磁环境的存在以及电磁环境恶化对生物有机体可能带来的危害【l】【2】。从1978年改革开放以来，我国国民经济保持持续快速增长，经济的快速发展必然带动电力工业的快速发展，特别是近年来，随着用电需求的持续快速增长，电力发展速度进一步加快，已经形成了华东、东北、华中、华北、西北和南方联营等6大跨省(区)电力系统，500kV的输变电系统正成为我国电力系统的主网架，多条士500kV直流输电线路也已建成。目前，围绕三峡工程

3、，正在建设与之配套的输变电系统，同时西北地区的750kV输电线路也已通过了论证，步入实施阶段。因此，电力系统的发展出现了一些新的技术特点：电网不断扩大，电压等级不断提高，气体绝缘开关设备广泛使用，变电站综合自动化技术日益普及，保护和控制等二次设备也将由于技术经济性愈来愈多地放置到变电站高压开关场内(即二次设备下放或保护下放)【3J【4】。随着电力系统的不断发展、超高压输电的增多，电力系统的电磁干扰、电磁环境问题日益受到人们重视【5】【6】。电力系统的电磁干扰不但影响系统设备的正常运行，还可能对人体健康造成危害。变电

4、站作为电力系统中一次设备和二次设备最集中的场所，其电磁环境问题更为人们所重视。一方面，电网不断扩大，电压等级不断提高，气体绝缘开关设备广泛使用，变电站综合自动化技术日益普及，保护和控制等二次设备也将由于技术经济性愈来愈多地放置到变电站高压开关场内(即二次设备下放或保护下放)。但是，由超大规模集成电路组成的电子设备极易受到周围强电磁环境的影响，因此电力系统电磁兼容(EMC．Elec臼omagneticCompatibili哆)问题越来越受到工程技术人员的重视，成为确保电力系统安全可靠运行的一个重要因素【7】【引。其次

5、，电力系统产生的工频电磁场是否对人和环境产生不良影响是世界各国普遍关注的问题。事实上，在电场强度较高的区域活动时，某些人会产生毛发竖立或皮肤刺激感，甚至在某些情况下会因人体与其它物体间重庆大学硕士学位论文1绪论发生放电和电击引起明显的刺痛，对于平地站立的人会引起烦恼，对于高空作业而又没有思想准备的人还可能引起坠落事故。除了以上可以直接感受到的效应外，一个更引起普遍关注的问题是，工频电磁场长期作用对生态的影响。虽然关于生态效应现在还没有一个定论，但以上这些问题已经对电力系统工作人员尤其是变电站职工的心理上造成了极大的

6、影响。另一方面，随着我国电力工业的发展和城镇化建设规模的不断扩大，500kV电力系统越来越接近于公众活动区域，甚至进入市区，其所引起的电磁污染必然会对住在附近的居民产生影响。这种影响已引起社会各方面的广泛关注，并且由超高压电力系统引起的环境投诉与纠纷也越来越多【9】【10】。因此，如何降低超高压电力系统的工频电场强度已经成为环境保护和电力部门中的一个焦点问题。总之，随着电能的广泛应用和输电电压等级的不断提高，电力系统电磁环境已经是输变电工程前期所要考虑的主要技术指标之一。系统的最高运行电压确定后，静电感应场强值的大

7、小与变电站的电气设备的分布和母线架构上带电导体对地的距离的大小有关。一般来说，空间场强的分布是衡量静电感应水平的因素，限制空间场强己成为决定输电系统电气参数的重要条件之一【111。因此，分析和研究500kV电力系统电磁环境对保证电力工程建设质量，节省输变电工程造价和提高电力系统安全运行水平具有实际意义。其次，目前国内对变电站的电磁环境问题的研究主要集中在高频干扰，而工频电磁环境的研究进行的较少。因此，本课题的研究对变电站电磁环境问题是一个很好补充。1．2国内外研究现状综述1．2．1输电线路工频电磁场的研究关于超高压

8、输电线路的电磁兼容和电磁环境问题，美国学者早在1972年500l(V输电线路开始应用的时候就提出来了。超高压输电线路引起电磁环境问题的主要来源是：输电线路导体上的高电压与大电流所产生的强电场和磁场，线路导体表面电晕放电引起的各种频率的谐波。国外对高压输电线路的电磁兼容和电磁环境问题已经做了大量的研究工作，并在电磁兼容和环境保护方面制定了一些相应的标准，以限制