[00388168]电力工程建设中电磁干扰问题的研究

电力工程中的电磁干扰问题是一项非常复杂的电磁场问题，难以通过解析公式计算。由于工程问题的复杂性，一些经验计算公式只能解决典型而简单的问题。应用电磁场数值计算方法和软件，可以在电力工程设计阶段计算或预测电磁干扰问题，通过优化设计、采取防护措施将电磁干扰限制在规定的限值之内。该项目在引进、消化和吸收加拿大SES公司开发的电力系统电磁干扰计算软件包CDEGS的基础上，在中国首次将该软件包应用电力工程建设的电磁干扰计算和防护设计。在工程设计阶段，通过对电磁干扰问题计算、分析和防护设计，使电磁干扰问题在工程设计阶段获得解决，避免了由于工程建成后采取补救措施或工程赔款造成的经济损失等。该项目取得的主要成果为：1.引进了加拿大SES公司开发研制的大型电力系统电磁千扰计算软件包CDEGS。并在消化和吸收的基础上，对该软件包的使用功能进行了进一步的开发。2.在国内首次应用电磁场方法对邯西500kV变电站和孝感500kV变电站的接地网进行了优化设计和安全性分析，设计的接地网均被工程设计部门采用。3.在国内首次应用电磁场方法研究了大型变电站接地网故障电流对附近通信电缆的电磁干扰及其防护问题，对深圳机场220kV变电站接地网、线路故障电流分流系统和屏蔽线进行了设计，研究成果已被工程设计部门采用。4.开发了具有多层土壤结构的土壤电阻率建模软件和接地网计算软件，该软件达到加拿大SES公司开发的CDEGS软件包中相应模块的同等水平。5.在国内首次应用电磁场方法研究了500kV和220kV超高压输电线路及铁塔周围三维工频电场，获得大量铁塔三维电场分布数据，为研究500kV单回或双同线路带电作业和220kV输电线路架设全介质自承式通信光缆(ADSS)提供了理论依据。该项目研究成果可以应用如下四个方面：1.大型变电站接地网的安全性分析和设计：大型变电站接地网(如500kV变电站接地网)一般长近400米、宽近300米，且由扁钢制做。与由铜材制做的接地网相比，扁钢的电阻率和磁导率均远大于铜，导致沿接地网上存在较大的阻抗。当变电站或输电线路发生接地故障时，接地网上存在电位差，难以实现设计所希望的等电位分布。该种接地网上的非等电位分布不仅威胁人身和设备的安全，而且由于接地网不同点的电位差造成对二次系统的电磁干扰。应用电磁场数值计算方法和程序，不仅可以计算不同接地点入地电流产生的接地网上的电流分布、地表电位分布和地电位升、跨步电压、接触电压等，而且可以计算雷击情况下的地电位分布和地电位升等。这对于优化接地网设计、预测电磁干扰水平、解决保护和控制设备下放的电磁兼容问题以及防护措施设计等均有巨大的技术经济意义。2.超高压输电线路对附近通信线路、金属管道的电磁干扰防护设计：在中国西部大开发和城市电网建设中，经常遇到超高压输电线路对附近通信线路、金属管道(如天然气、石油、输水管道等)的电磁干扰问题。应用电磁场数值计算方法和程序可以解决这类问题。显然，该种电磁干扰防护设计有很大的技术经济意义。3.超高压输电线路及铁塔三维工频电场分析：应用电磁场数值计算方法和程序可以计算超高压输电线路及铁塔三维工频电场分布，这对于研究新型500kV紧凑型输电线路、双回500kV输电线路的带电作业技术、寻找220kV和110kV输电线路悬挂全介质自承式通信光缆(ADSS)的最佳悬挂点均有重要的技术意义。4.城市变电站的电磁干扰和电磁环境分析：在中国城市电网改造和建设中，将在城市中心建设一些220kV和110kV变电站，这些变电站均具有占地面积小、附近周围地下金属管道多、电磁环境要求高的特点。应用电磁场数值计算方法和程序可以计算变电站故障电流在附近金属管道上产生的地电位升和附近周围空间的三维电磁场分布。这对于减小变电站电磁干扰和预测变电站附近电磁环境有重要意义。总之，该研究成果可以应用于各级电力设计院，这对于解决中国电力工程建设中的电磁干扰问题、提高电力工程设计水平、优化电磁环境不仅具有巨大的技术经济效益，而且具有重要的社会效益。