高压交流输电线路电流测定和周围磁场的测量文档.docxVIP

前言我国国民经济的持续高速增长对电力的需求量在不断增加。为适应我国经济发展和社会进步的需要，电网建设呈现急速发展的态势，大型变电站和超高压输电线路已深人到全国很多地区，有的电站(所)由城市郊区逐渐迁建到市区。然而，超高压变电站、输电线路带来现代文明的同时，会伴随着产生一种特殊的、看不见的污染—电磁辐射污染。电磁辐射造成了电磁环境的污染，使环境质量变差、变坏。其影响主要有:①对人员健康方面的危害(健康效应)，②对电子设备造成干扰(电磁干扰)，近年来，这种特殊的污染已引起环保、电力等相关部门的高度重视，加强了这方面工作的监管力度，因此，弄清楚超高压变电站及输电线路运行中实际电磁辐射污染程度及影响并提出有效的控制措施具有十分重要的意义。由于磁场在我们生活的地球上无处不在，用来测量磁场的仪器也是形形色色。我国古代的指南针就是最早的测量地磁场的仪器，它的发明开创了人类的航海事业，可见磁场测量的重要性。目前科研中常用的精密磁强计主要有两类：一类用于测量小样品或弱磁性物质的磁性，如振动样品磁强计、超导量子干涉器件磁强计、交变梯度磁强计、提拉样品磁强计；另一类用于测量空间弱磁场或物体表面磁场，如磁通门磁强计、薄膜电阻磁强计等，超导量子干涉器件磁强计也可用于空间磁场或样品表面磁场的测量。振动样品磁强计采用电磁感应原理，测量在一组探测线圈中心以固定频率和振幅作微振动的样品的磁矩。对于足够小的样品，它在探测线圈中振动所产生的感应电压与样品磁矩、振幅、振动频率成正比。在保证振幅、振动频率不变的基础上，用锁相放大器测量这一电压，即可计算出待测样品的磁矩。提拉样品磁强计也是基于电磁感应原理。在超导磁体中有上下两个串联反绕几何因子相同的探测线圈，当步进电机拉动样品杆，使样品在两个探测线圈之间运动时，探测线圈两端的感应电动势对运动时间的积分与样品磁矩成正比。用时间常数较大的数字电压表直接测量，可以计算得到样品的磁矩。随着现代科技的进步，磁场传感器广泛应用于军事、医疗、消费、导航、工业等方面，并且磁场传感技术正在向着高灵敏度、高分辨率、小型化以及和电子设备兼容的方向发展。本文设计的磁场测量系统采用的是以超磁致伸缩材料为核心元件的磁场传感器为磁电转换元件，通过信号放大、电平转换、模数转换，将信号输入单片机进行数字处理后，可在液晶显示屏上方便读出磁感应强度大小、工频磁场频率以及高压输电线路的电流大小。整个系统结构简单、元件价格便宜、系统成本低，具有一定的可行性。第一章 系统的整体设计方案1.1高压交流输电线路从发电站发出的电能，一般都要通过输电线路送到各个用电地方。根据输送电能距离的远近，采用不同的高电压。从我国现在的电力情况来看，送电距离在200～300公里时采用220千伏的电压输电；在100公里左右时采用110千伏；50公里左右采用35千伏；在15公里～20公里时采用10千伏，有的则用6600伏。输电电压在110千伏以上的线路，称为超高压输电线路。在远距离送电时，我国还有500千伏的超高压输电线路。之所以要采用高压输电，是为了尽量减少输电线路上损耗的电功率。然而在减少输电线路上损耗的同时，也会带来一定的危害。在高压线路旁围绕着电线会产生一个强大的电场，该电场呈环形分布，梯度递减，也就是说随着离电线距离的变大而减小，人处在这个电场中，因为身体的宽度，身体的各个部位肯定不在一条等电势线上，由此产生了电势差，也就是电压，当这个电压大于96V即产生危害人体的电流。除了会产生一个强大的电场外，还会产生强大的磁场，这磁场足以在近距离使人身体里流动的电子发生定向移动，从而产生强大的电流使人致命。1.2电磁学基本知识1.2.1磁致伸缩效应1842年焦耳发现：当磁性体(如金属Ni、Fe、铁氧体等)的磁化状态改变时，其外型尺寸或体积会发生微小的变化，这就是磁致伸缩效应，又称焦耳效应。磁致伸缩可分为两种：线磁致伸缩和体积磁致伸缩。当磁性体被磁化时沿磁化方向伸长或缩短，称为线磁致伸缩。发生线磁致伸缩时，磁性体的体积几乎不变，而只改变其形状。当磁化未达到饱和状态时，主要是产生线磁致伸缩，一般磁致伸缩均指线磁致伸缩。磁化过程中磁体沿磁化方向单位长度上发生的长度变化称为线磁致伸缩系数，以表示，，式中和是磁性体的原始长度和磁化后长度的变化量。体磁致伸缩是指磁性体磁化状态改变时体积发生膨胀或收缩的现象。磁性体磁化饱和以后主要产生体积磁致伸缩。在一般磁性体中，体积磁致伸缩很小，实际的用途也很少，因此在测量和研究中很少考虑它。只在个别特殊合金中体积磁致伸缩较为明显而被加以利用。磁化过程中磁性体单位体积上发生的体积变化称为体积磁致伸缩系数以ω表示，ω＝ΔV/V式中V和ΔV是磁体的原始体积和磁化后体积的变化量[1]。1.2.2磁电乘积效应材料的复合效应可分成加和效应、结合效应和乘积效应。磁电复合材料