CN101206241A - 确定特高压交流线路与调幅广播电台间防护距离的缩比模型试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定特高压交流线路与调幅广播电台间防护距离的缩比模型试验方法，所采用的方法是：将实物尺寸按照一定比例缩小制成缩比模型，将天线建立为形状与实物完全或近似相同的微缩天线模型，且使激励模型的源波长与被研究的实际波长相比也按照同一比例缩小，这样就使得长度与波长之比保持不变，模型天线与被研究对象在工作波长下有相同的电参数和特性，测量模型天线的参数就能够得的被研究对象的性能。本发明可应用于高压输电线路与其他类型相邻无线电台站间电磁防护间距的精确计算。

Description

确定特高压交流线路与调幅广播电台间防护距离的缩比模型试验方法

                      技术领域

本发明属于高压输变电工程电磁兼容领域，具体地讲是一种确定(1000kV)特高压交流线路与调幅广播电台间防护距离的缩比模型试验方法。

                      背景技术

为了满足我国经济社会可持续发展的用电需求，建设以特高压电网为核心的加强电网已成为国家电力建设的战略目标。在采用长距离、大容量输电时，特高压输电能够有效地节省线路走廊、有助于改善网络结构、减少输电瓶颈和实现大范围的资源优化配置，经济和社会效益十分明显。但特高压的电磁环境不同于500kV线路，其中特别重要的是特高压输电线路对沿线邻近的调幅广播电台的影响问题，对于1000kV特高压线路，还没有防护要求的标准这不但给工程的路径选择和工程造价增加很多不确定的因素和不必要的困难，而且也可能影响临近无线电台站的正常工作，因此研究1000kV特高压输电线路对调幅广播电台的影响，确定防护距离显得非常必要。

                      发明内容

本发明的目的是针对高压输电线路的无源干扰可以进行一定的理论计算，但缺乏试验数据做保证的情况下，而提供一种缩比模型模拟高压架空线路(包括铁塔)在电磁波照射下的电磁行为，测量其方向图，精确掌握1000kV特高压输电线路对调幅广播电台的影响，并确定最经济的防护距离的确定1000kV特高压交流线路与调幅广播电台间防护距离的缩比模型试验方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的方法是：将实物尺寸按照一定比例缩小制成缩比模型，将天线建立为形状与实物完全或近似相同的微缩天线模型，且使激励模型的源波长与被研究的实际波长相比也按照同一比例缩小，这样就使得长度与波长之比保持不变，模型天线与被研究对象在工作波长下有相同的电参数和特性，测量模型天线的参数就能够得的被研究对象的性能。

本发明包括缩比模型的尺寸、材料，试验无线电发射频段的选择和试验布置。

本发明可应用于高压输电线路与相邻无线电台站间电磁防护间距的精确计算。

                      附图说明

图1为本发明模拟试验布置图

                    具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

高压架空输电线路对无线电台站可能形成的干扰分有源干扰和无源干扰。有源干扰是由在导线和大地间形成的干扰电磁场产生的，主要来自导线的电晕放电；无源干扰是指高压架空导线和铁塔受无线电信号的电磁场激励产生伴生电流，并向空间辐射，此二次辐射将改变原无线电信号的幅值和相位。目前对于有源干扰已有成熟的计算模型，但对无源干扰的研究工作还很有限，如果在真实输电线路进行1∶1的无线电台站无源干扰真型试验，须有合适的移动发射台和接收天线，根据与相关无线台站管理方的调研结果，大多数类型台站都没有移动发射台，难以具备试验条件。

本发明是在实验室采用微缩比例模型试验也可较为精确的获得无源干扰特性，而且对于考察天线方向特性更为全面。即将实物尺寸按照一定比例缩小，建立形状与实物完全或近似相同的微缩天线模型，且使激励模型的源波长与被研究的实际波长相比也按照同一比例缩小，这样就使得长度与波长之比保持不变，于是就可认为模型天线与被研究对象在工作波长下有相同的电参数和特性，测量模型天线的参数就能够得的被研究对象的性能。

天线的模型试验法的理论基础是Maxwell方程，它对时间(决定电磁场的频率)和空间(决定天线几何结构)有对应的关系。

$\left.\begin{array}{c}\▿\×\stackrel{\→}{E}+\mathrm{\μ}\frac{\∂\stackrel{\→}{H}}{\∂t}=0\\ \▿\×\stackrel{\→}{H}-\mathrm{\ϵ}\frac{\∂\stackrel{\→}{E}}{\∂t}-\mathrm{\σ}\stackrel{\→}{E}=0\end{array}\right\}---\left(1\right)$

式(1)是所有电磁现象的普遍形式，他说明空间每一点场矢量

和

的关系，对于具体的电磁过程，对上述方程求解，并根据边界条件算出积分常数，可得到场的空间分布。

在式(1)中矢量

和电导率σ，空间坐标x、y、z和时间t都用的是SI单位制，假设引入新单位制，其中

和

电导率σ₁，空间坐标x₁、y₁、z₁和时间t₁与SI单位制中各向量间有如下换算关系：

$\stackrel{\→}{E}=e{\stackrel{\→}{E}}_1,$ $\stackrel{\→}{H}=h{\stackrel{\→}{H}}_1,$ σ＝σ_kσ₁，t＝t_kt₁，x＝kx₁，y＝ky₁，z＝kz₁

将这些关系代入式(1)，并考虑到旋度的线性，于是有：

$\left.\begin{array}{c}\▿\×{\stackrel{\→}{E}}_1+\frac{\mathrm{kh}}{t_{k}e}\mathrm{\μ}\frac{\∂{\stackrel{\→}{H}}_1}{\∂t_1}=0\\ \▿\×{\stackrel{\→}{H}}_1-\frac{\mathrm{ke}}{t_{k}h}\mathrm{\ϵ}\frac{\∂{\stackrel{\→}{E}}_1}{\∂t_1}-{\mathrm{\σ}}_{k}k\frac{e}{h}{\mathrm{\σ}}_1{\stackrel{\→}{E}}_1=0\end{array}\right\}---\left(2\right)$

如果： $\frac{\mathrm{kh}}{t_{k}e}=\frac{\mathrm{ke}}{t_{k}h}={\mathrm{\σ}}_{k}k\frac{e}{h}=1---\left(3\right)$

则式(2)可写成与式(1)相同的形式：

$\left.\begin{array}{c}\▿\×{\stackrel{\→}{E}}_1+\mathrm{\μ}\frac{\∂{\stackrel{\→}{H}}_1}{\∂t_1}=0\\ \▿\×{\stackrel{\→}{H}}_1-\mathrm{\ϵ}\frac{\∂{\stackrel{\→}{E}}_1}{{\∂t}_1}-{\mathrm{\σ}}_1{\stackrel{\→}{E}}_1=0\end{array}\right\}---\left(4\right)$

此时模拟场与实际场相似。

对于远场，在任何单位制中其波阻抗不变，即

$\frac{\stackrel{\→}{E}}{\stackrel{\→}{H}}=\frac{{\stackrel{\→}{E}}_1}{{\stackrel{\→}{H}}_1}---\left(5\right)$

所以，e＝h，将其代入式(3)，如果使得式(3)成立，则应该

$t_k=k,{\mathrm{\σ}}_k=\frac{1}{k}---\left(6\right)$

即当实物尺寸减小k倍时，为了实物保持与模型两者的场相似，首先要把计算时间的单位减小k倍对于波源就相当于周期减小k倍，或者频率增加k倍，其次要把模型材料的电导率增加k倍。当实物尺寸减小时，由于趋肤效应，导体电导率的增加要比式(6)所要求的地缓慢得多，约与成比例。

特高压单回输电线路铁塔高度一般在60-80米，线路档距为400-500米，设定电磁波暗室发射和接受频率范围为最大2GHz，因此考虑缩小比例为1∶40，对应的试验考察频率为90-200MHz；考虑铁塔高度为70m，线路档距为450m，则相应的铁塔微缩模型高2m，线路长度为10m。

上述模型可以考虑紫铜做材料，因为紫铜的电导率为5.8×10⁷Ω/m，钢的电导率为0.5×10⁷～1×10⁷Ω/m，所以两种材料的电导率之比为11.6～5.8，k取50时， $\sqrt{k}=7.07,$ 基本可满足要求。

铁塔按照真实铁塔进行缩小，输电线路采用8分裂的铜制漆包线，两端与地端均接导线特性阻抗来模拟无限长输电线路的无反射情况，架空地线采用细铅丝并在铁塔模型处按照实际情况接地，两座铁塔底部用编织铜带连接并良好接地。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种确定特高压交流线路与调幅广播电台间防护距离的缩比模型试验方法，所采用的方法是：将实物尺寸按照一定比例缩小制成缩比模型，将天线建立为形状与实物完全或近似相同的微缩天线模型，且使激励模型的源波长与被研究的实际波长相比也按照同一比例缩小，这样就使得长度与波长之比保持不变，模型天线与被研究对象在工作波长下有相同的电参数和特性，测量模型天线的参数就能够得的被研究对象的性能。

2.如权利要求1所述的确定特高压交流线路与调幅广播电台间防护距离的缩比模型试验方法，其特征在于：具体方法是：设定电磁波暗室发射和接受频率范围为最大2GHz，缩小比例为1∶40，对应的试验考察频率为90-200MHz；铁塔微缩模型高2m，线路长度为10m，铁塔按照真实铁塔进行缩小，输电线路采用8分裂的铜制漆包线，两端与地端均接导线特性阻抗来模拟无限长输电线路的无反射情况，架空地线采用细铅丝并在铁塔模型处按照实际情况接地，两座铁塔底部用编织铜带连接并良好接地。

3.如权利要求2所述的确定特高压交流线路与调幅广播电台间防护距离的缩比模型试验方法，其特征在于：模型由紫铜做材料。

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