高压输电线路电磁环境分析及人体生物效应研究

发布时间：2017-08-23 08:24

  本文关键词：高压输电线路电磁环境分析及人体生物效应研究

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【摘要】：随着社会经济的日益发展、人们牛活水平的逐渐提高,电力需求的持续增长,目前的电网规模和配电格局都发生了较为重大的变化。电网的电压等级已经从高压(110-220kV)提升到超高压(500kV),甚至是特高压(1000kV),这必将导致输电线路周围电磁场强度增大,电磁环境问题恶化。同时,为了提高供电质量,越来越多的输电线路接近甚至置身于人口聚集区,人们对于高压输电线路的电磁环境问题和可能引起的生物效应非常担忧,相关媒体的报道更是给公众造成了巨大的心理压力,因此,电磁环境问题成为制约特高压交流输电发展的一个重要因素。而将特高压输电线路与高压、超高压进行比较可知,其无论在电压等级、线路结构方面,还是在运行环境、导线类型等方面都有很大不同,因此用已经得到的研究成果去评估特高压条件下的电磁环境和生物效应是不准确的也是不科学的。在这一背景下,本文以1000kV特高压输电线路为研究对象,就输电线路周围的电磁环境和生物效应两方面进行了详细的仿真研究,得到了一定的研究成果,可以为特高压输电系统的建设和优化提供一定程度上的参考和建议。用客观的科学数据为支撑,削减甚至消除民众对特高压交流输电系统所造成的电磁污染的过分恐慌。研究成果：(1)在电磁环境方面,首先,分析了目前应用于三相输电系统工频电磁场计算的几种典型方法(有限差分法、模拟电荷法、有限元法等)。分析并比较各种算法的优缺点及适用情况。其次,建立了特高压交流输电线路的二维电磁场模型,通过]inatlab仿真分析线路周围电磁场强度的一般分布情况与变化规律,着重仿真相导线间距、分裂导线结构、相导线布置方式以及导线对地距离等因素变化的情况下,特高压输电线路周围电磁场强度分布规律。(2)在生物效应方面,创新性地构造了一种人体模型,该模型可以有效模仿人体内部电磁特性。基于上述模型,并采用数值法与解析法相结合的计算方法,用电磁场仿真软件ANSYS仿真人体内部电磁场的具体分布情况以及线下人体吸收的电磁场能量(SAR)。同时,分析造成人体内电磁场分布发生变化的因素,仿真了在不同输电线路布置方式、不同电压等级、不同电流等级、不同子导线结构、不同相问距和对地距离情况下人体内电磁场分布的变化规律。最后,根据仿真计算结果,对照现行的主流安全标准,就特高压输电系统与人类健康的关系从热效应和非热效应两方面分别进行分析,并得到初步成果。
【关键词】：特高压输电线路 工频电场 工频磁场 ANSYS 电磁模型 生物效应
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究背景12-15
• 1.1.1 特高压输电系统建设的必要性12-13
• 1.1.2 发展现状及远景规划13-14
• 1.1.3 超特高压环境电磁场及其影响14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 特高压输电线路电磁环境研究现状15-17
• 1.2.2 特高压工频电磁场生物效应国内外的研究现状17-18
• 1.3 主要研究内容18-20
• 第2章 特高压输电线路工频电场计算、一仿真与分析20-43
• 2.1 特高压线路工频电场对环境的影响及其生物效应20-21
• 2.1.1 工频电场对其场域中设施的影响20
• 2.1.2 工频电场的生物效应20-21
• 2.2 工频电场限值21-22
• 2.2.1 国外标准21-22
• 2.2.2 国内标准22
• 2.3 工频电磁场的计算方法及数学理论基础22-25
• 2.3.1 常用工频电磁场数值计算方法22-24
• 2.3.2 计算电磁场的数学理论基础24-25
• 2.4 模拟电荷法计算工频电场25-31
• 2.4.1 等效原理25
• 2.4.2 模拟电荷法的基本步骤25-27
• 2.4.3 模拟电荷与匹配点的选择27
• 2.4.4 模拟电荷法计算三相特高压输电线工频电场27-31
• 2.5 1000KV特高压输电线路的工频电场的仿真与分析31-41
• 2.5.1 不同线路结构下电场环境32-34
• 2.5.2 分裂导线根数与分裂子导线直径对工频电场影响34-38
• 2.5.3 三相输电线相间距对工频电场影响38-40
• 2.5.4 相导线对地距离对工频电场影响40-41
• 2.6 小结41-43
• 第3章 特高压输电线路工频磁场计算、仿真与分析43-53
• 3.1 特高压线路工频磁场对环境的影响及其生物效应43-44
• 3.1.1 短时效应43
• 3.1.2 长期效应43-44
• 3.2 工频磁场限值44
• 3.3 模拟电流法计算工频磁场44-46
• 3.3.1 模拟电流法的基本原理44-45
• 3.3.2 模拟电流法计算三相特高压输电线工频磁场45-46
• 3.4 1000KV特高压输电线路的工频磁场的仿真与分析46-51
• 3.4.1 不同相导线布置方式的磁场环境47-48
• 3.4.2 分裂导线根数对磁场的影响48-49
• 3.4.3 相导线对地距离对磁场的影响49-50
• 3.4.4 相电流对工频磁场的影响50-51
• 3.5 小结51-53
• 第4章 构造人体电磁模型53-63
• 4.1 人体生物效应简介53-54
• 4.2 建立人体电磁模型54-56
• 4.2.1 人体组织结构的电磁特性54
• 4.2.2 人体电磁模型的建立54-56
• 4.3 计算人体内电磁场分布的方法及其验证56-62
• 4.3.1 计算人体内电磁场的数学模型56-57
• 4.3.2 人体内电磁场计算方法57-62
• 4.4 小结62-63
• 第5章 特高压输电线下人体内电磁场分布63-75
• 5.1 1000KV特高压输电线路下人体内电场仿真63-65
• 5.2 不同参数的特高压输电线路下人体内电场的分布规律65-69
• 5.2.1 相导线离地高度对人体内电场分布的影响65-67
• 5.2.2 相导线间距对人体内电场分布的影响67-68
• 5.2.3 三相导线布置方式对人体内电场分布的影响68
• 5.2.4 子导线半径和分裂数目对人体内电场分布的影响68-69
• 5.3 1000KV特高压输电线路下人体内磁场仿真69-71
• 5.4 不同参数的特高压输电线路下人体内磁场的分布规律71-74
• 5.4.1 相导线离地高度对人体内磁场分布的影响71
• 5.4.2 相导线间距对人体内磁场分布的影响71-72
• 5.4.3 三相导线布置方式对人体内磁场分布的影响72-73
• 5.4.4 子导线半径与分裂数目对人体内磁场分布的影响73
• 5.4.5 相电流对人体内磁场分布的影响73-74
• 5.5 小结74-75
• 第6章 人体吸收电磁辐射75-78
• 6.1 电磁辐射产生的热效应75-76
• 6.2 电磁辐射产生的非热效应76-77
• 6.3 小结77-78
• 结论78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84

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