基于模拟电荷法的变电站工频电场仿真分析.PDFVIP

第３４卷 第７期 电工 电能新 技 术 Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．７ ２０１５年７月 Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｊｕｌ． ２０１５ 基于模拟电荷法的变电站工频电场仿真分析 １ ２ １ ２ ２ 徐禄文 ，罗　 鹏 ，邹岸新 ，李永明 ，付志红 （１． 国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆４０１１２３； ２． 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆４０００４４） 摘要：随着供电需求的增大，超高压变电站越来越接近公众活动区域，变电站站内的电场分布情况 也显得越来越重要。 本文提出改进的模拟电荷法，推导了带电体周围的工频电场计算公式。 通过 对５００ｋＶ 变电站进行模型建立及简化，编程计算出站内离地１５ｍ处的工频电场强度；采用ＣＤＥＧＳ 软件对重庆某５００ｋＶ 变电站进行仿真计算，将仿真结果和实测值与本文算法的计算结果进行对 比，验证了本文算法的正确性与有效性。 最后选取该变电站内三条路径，计算分析该处工频电场强 度的分布情况，为深入研究变电站的工频电场分布提供参考。 关键词：变电站；工频电场；模拟电荷法；仿真分析；ＣＤＥＧＳ 中图分类号：ＴＰ３９１９　 　 　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 文章编号：１００３⁃３０７６（２０１５）０７⁃００２７⁃０５ １　 引言 ２　 改进的模拟电荷计算方法 随着社会的进步和文明程度的不断提高，人们 ［８］ 模拟电荷法基于电磁场唯一性原理 ，用离散 对自身环境（生活环境和工作环境），尤其是高压变 的模拟电荷代替电极表面连续分布的自由电荷或介 ［１］ 电站站内复杂的电磁环境 的关注度越来越高。 质分界面上连续分布的束缚电荷，应用简捷，适合解 近年来国内高压变电站数量正逐渐增加，高压变电 决变电站电场等开域场计算问题。 站内不仅带电设备众多，结构复杂，而且电压等级 变电站内带电设备繁多，形状各异，电场源复杂 高，负荷重，场强大，这些导致变电站内电场分布较 不宜计算。 空间任意处电场不能用二维方法求解， 大。 针对工频电磁环境问题，国际非电离辐射防护 因此，对变电站内空间任意处工频电场的求解，应采 ［２］ 委员会规定了工频场强的限值 ，世界各国也相继 用改进的三维模拟电荷法。 ［３］ 制定了自己的国家标准并给出了相应的限值 ，我 为了推导导线周围工频电场的表达式，将导线 国的职业卫生标准中推荐暂以工频电场４ｋＶ／ ｍ、磁 分为若干个长为Ｌ 的有限长线段，每一线段用线性 感应强度０１ｍＴ作为居民区工频电场评价标准。 模拟电荷等效。 单元线电荷示意图如图１所示。 目前，国内针对超特高压变电站电磁环境的研 ［４⁃７］ 究大多在测量和分析方面 ，缺乏对变电站整体 电场环境的仿真计算，无法实现在设计过程中对变 电站电场分布的优化控制。 根据调查分析，变电站 的工频电场较之工频磁场更容易超过职业曝露限 值，因此，本文基于模拟电荷法，以重庆某５００ｋＶ变 电站为例，建立了高压变电站工频电场的简化计算 图１　 单元线电荷示意图 模型，并对站内工频电场分布情况进行计算与分析， Ｆｉｇ．１　 Ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｌｉｎｅａｒ ｃｈａｒ