CN101783491A - 降低输电线路局部场强的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降低输电线路局部场强的方法，在所述输电线路下方架设一条或多条与输电线路平行的屏蔽线；所述屏蔽线两端接地。所述相邻屏蔽线的间距为2-5m；所述屏蔽线和输电线之间的水平距离为7-15m。采用模拟电荷法，计算输电线路下方未畸变时的电场强度、有民房时的三维电场强度和架设屏蔽线后的电场强度；通过对不同屏蔽线架设方式下电场强度的计算，得出相应的架设方式，实现降低输电线路局部场强的方法。本发明具有较高准确性，可应用于今后高压输电线路降低局部电场强度。

Description

降低输电线路局部场强的方法

技术领域

本发明属于750kV交流输变电工程电磁环境领域，具体地讲是一种改善交流线路电磁环境的措施。

背景技术

为了满足我国经济社会可持续发展的用电需求，在西北建设750kV电网为骨干的电网已成为国家电力建设的重点。在采用长距离、大容量输电时，750kV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。

750kV线路距离长，在某些杆塔高度低，或者距离民房近的特殊区域，可能出现局部电场强度超标的情况。

输电线下空间场强的大小，除和所加电压有关外，和导线的布置形式、几何位置及其尺寸等也有关系。尤其对于已经建成投运的线路，无论是升高导线高度，调整相间距离，缩小分裂导线结构尺寸还是改变导线的布置方式，都是较难实现的。因此，要降低场强，必须采取其他屏蔽措施。通常采用的方法有，同走廊架设低压线路，在线路下植树。

由于树木生长的高度不好控制，造成维护困难。架设低压线路需要进行电力规划，不能马上解决问题。而架设屏蔽线，是一种经济实用的方法。

屏蔽线的根数并不和降低场强的效果成正比，屏蔽线的间距布置，屏蔽线和输电线之间的距离，对降低场强都有影响。因此，需要选出最佳方案。

发明内容

本发明的目的是降低输电线路下方的电场强度，使其低于我国规定的电场强度的限值，得到了电磁环境改善措施。

为了实现上述目的，本发明的一种降低输电线路局部场强的方法，在所述输电线路下方架设一条或多条与输电线路平行的屏蔽线；所述屏蔽线两端接地。

所述相邻屏蔽线的间距为2-5m；所述屏蔽线和输电线之间的水平距离为7-15m。

所述相邻屏蔽线的间距具体为2m、3m、4m或5m；所述屏蔽线和输电线之间的水平距离具体为7m、8m、9m、10m、11m、12m、13m、14m或15m。

采用模拟电荷法，计算输电线路下方未畸变时的电场强度、有民房时的三维电场强度和架设屏蔽线后的电场强度；通过对不同屏蔽线架设方式下电场强度的计算，得出相应的架设方式，实现降低输电线路局部场强的方法。

一种降低输电线路局部场强的方法，按照如下步骤：

第一步骤：根据实际线路杆塔及导线尺寸，对现有的地面场强分布和采用屏蔽措施后的地面场强分布分别进行仿真计算分析，通过对仿真结果的比较，初步确定出屏蔽方案；

第二步骤：采用缩小尺寸的模型，对若干种可能的屏蔽方案，在实验室进行模拟试验；

第三步骤：按照计算和模拟试验的结果，现场架设屏蔽线路，对屏蔽前和屏蔽后的实际场强进行测量；在村庄进行降低民宅平台场强试验，对采取屏蔽前后的场强进行对比；

第四步骤：研制建立计算有民房情况下的电场计算程序，并进行计算对比；通过以上试验，提出了相应的架设屏蔽线路的方法；

第五步骤：根据第四步骤的结果，实现降低输电线路局部场强的方法。

一种降低输电线路局部场强的方法，在所述输电线路下方架设一条或多条与输电线路平行的屏蔽线；所述屏蔽线两端接地。

通过试验所获得的试验数据对比证明，本发明具有较高准确性，可应用于今后高压输电线路局部电磁环境的治理。

附图说明

图1简化的输电线路屏蔽线架设示意图。

其中：1是高压架空输电线路，2屏蔽线路。

图2为架设屏蔽线前后地面电场强度对比。

图3为畸变场强的计算原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施实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。

1.微缩模型模拟试验

工频电场模拟的方法是将频率增加但数值减小的电压施加到已缩小比例的所要研究装置的模型上，用电容探头通过收集感应电流来测量电场强度。在试验中，提高频率的目的主要是为增加测量的灵敏度。缩小模型上测得的电场强度与实际的工频电场强度的关系如下：

若实际长度为L，电压为U，电场强度为E，频率为F。模型中的长度为l，电压为u，电场强度为e，频率为f。用面积S相同的测量电极置于实际电场和模拟电场中，感应电流I和i的比例为：

$\frac{I}{i}=\frac{l}{L}\×\frac{F}{f}\×\frac{U}{u}$

因为电场和电流的关系为：

I＝2πFε₀ES

同理i＝2πfε₀eS。式中ε₀表示空气的介电常数；所以

$E=\frac{i}{2\mathrm{\πf}{\mathrm{\ϵ}}_{0}S}\×\frac{l}{L}\×\frac{U}{u}$

即 $E=\mathrm{ex}\frac{l}{L}\×\frac{U}{u}$

若长度比例尺为L/l＝k₁，电压比例尺为U/u＝k₂

则 $E=\frac{k_2}{k_1}.$

即用模型上测得的电场强度乘以电压比例，再除以长度比例，可得实际条件下的电场强度。根据长度比例尺，k₁＝20。

试验中，采用的模拟电源为美国加州仪表公司生产的4500L-3HGA型三相电源。该电源三相输出最高电压为270V，最高频率为7.68kHz，输出电压幅度、频率和相位均连续可调。输出电压波形可设置。在模拟试验中，模拟线路施加的电压为200V(线电压)，频率为7.68kHz，电压波形为良好的三相对称正弦波。因此k₂＝250。

由于试验模型较小，无法用一般的工频电场仪进行测量，试验制作了直径为3cm的平行平板电容测量系统。首先该系统在圆盘直径为3m，高为1m的标准电场中进行了校准。模型的电场分布和假设一根屏蔽线的实验结果如图1所示。

2现场屏蔽效能测试

如图2所示，架设1根接地屏蔽线(采用铜编织带，宽15mm，厚1.5mm。)，高度约11m，距边相2m。

图3给出了架设屏蔽线前后的场强对比曲线，上曲线为架设前的场强分布，下曲线为架设后的场强分布，同时图3也给出了导线和屏蔽线的空间位置示意。由图3可以看出，场强最大值降低35％左右。

3.畸变场的计算

采用模拟电荷法进行计算，模拟电荷法是用一组虚设在导体电极内部(即场域外)的电荷，等效取代电极上的电荷后再进行电场计算的。在模拟电荷的类型、位置和大小最终确定后，场域内任意点的电位V可以按下式求得：

$V=\frac{m}{j-1}{P}_j{Q}_j$

场域内任意点的电场强度可按下式求得

$E=-\mathrm{VV}=-\underset{j-1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left(V{P}_j\right)Q_j---\left(2\right)$

其中，Q_j为模拟电荷j，P_j为模拟电荷j和计算点间的电位系数。

1)线路模型的建立

将每一相线路分成n个小段，认为电荷在每个小段上均匀分布，假设第j个小段上的电荷为Q_j，长度为D，则线电荷密度为

λ_j＝Q_j/D    (3)

则第j个小段在空间任一点产生的电位为 $V_j=\frac{1}{4\mathrm{\π\ϵ}}\∫\frac{{\mathrm{\λ}}_i\mathrm{dl}}{T}=\frac{Q_j}{4\mathrm{\π\ϵD}}{\∫}_{\mathrm{\λj}}^{\mathrm{\λj}+1}\frac{\mathrm{dl}}{T}$

考虑到rdα＝dlsinα，上式可改写为：

$V=\frac{Q_j}{4\mathrm{\π\ϵD}}{\∫}_{a_j}^{a_{j+1}}\frac{\mathrm{da}}{\sin a}=\frac{Q_j}{4\mathrm{\π\ϵD}}ln\frac{\sqrt{\frac{1-\cos a_{j+1}}{1+\cos a_{j+1}}}}{\sqrt{\frac{1-\cos a_j}{1+\cos a_j}}}---\left(4\right)$

式中 $\cos a_j=\frac{R_j^2+D^2-R_{j+1}^2}{2R_{j}D},$ $\cos a_{j+1}=\frac{R_j^2-D^2-R_{j+1}^2}{2R_{j+1}D},$

把cosα₁和cosα₂代入上式可得：

$V_j=\frac{Q_j}{4\mathrm{\π\ϵD}}\ln \frac{R_j+R_{j+1}+D}{R_j+R_{j+1}-D}---\left(5\right)$

可以推出直线电荷的电位系数为：

$P_j=\frac{1}{4\mathrm{\π\ϵD}}\ln \frac{R_j+R_{j+1}+D}{R_j+R_{j+1}-D}---\left(6\right)$

电位系数求出来以后，根据导线电压，先求出每个小段上的电荷，根据电荷，再求解解出空间任意一点的电场强度。

2)房屋模型的建立

基于房屋的多样性，不可能对所有房屋进行建模。

3)计算结果

利用上述计算方法和房屋模型，对房顶平台的电场强度进行了计算。通过对原型房顶的电场测试，如表2所示，计算误差在10％左右。

表2计算与实际测量结果比较如下表：

测量结果(kV/m)	计算结果(kV/m)	误差(％)
			垂直方向	垂直方向	垂直方向
8.67	7.74	10.73％

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (4)

1.一种降低输电线路局部场强的方法，其特征在于：在所述输电线路下方架设一条或多条与输电线路平行的屏蔽线；所述屏蔽线两端接地。

2.如权利要求1所述一种降低输电线路局部场强的方法，其特征在于：所述相邻屏蔽线的间距为2-5m；所述屏蔽线和输电线之间的水平距离为7-15m。

3.如权利要求1所述一种降低输电线路局部场强的方法，其特征在于：采用模拟电荷法，计算输电线路下方未畸变时的电场强度、有民房时的三维电场强度和架设屏蔽线后的电场强度；通过对不同屏蔽线架设方式下电场强度的计算，得出相应的架设方式，实现降低输电线路局部场强的方法。

4.如权利要求3所述一种降低输电线路局部场强的方法，其特征在于，按照如下步骤：

第一步骤：根据实际线路杆塔及导线尺寸，对现有的地面场强分布和采用屏蔽措施后的地面场强分布分别进行仿真计算分析，通过对仿真结果的比较，初步确定出屏蔽方案；

第二步骤：采用缩小尺寸的模型，对若干种可能的屏蔽方案，在实验室进行模拟试验；

第三步骤：按照计算和模拟试验的结果，现场架设屏蔽线路，对屏蔽前和屏蔽后的实际场强进行测量；在村庄进行降低民宅平台场强试验，对采取屏蔽前后的场强进行对比；

第四步骤：研制建立计算有民房情况下的电场计算程序，并进行计算对比；通过以上试验，提出了相应的架设屏蔽线路的方法；

第五步骤：根据第四步骤的结果，实现降低输电线路局部场强的方法。

Images