工频电磁

输电线路电磁环境是社会公众高度关注的问题，经常发生邻近居民阻止项目建设、投诉电磁环境伤害的纠纷事件。电磁环境已经成为电网建设及运营、电力供应的重大外部制约因素。电晕放电和电磁环境控制措施是在输电线路设计与建设阶段实施的，然而，输电线路投运后导线表面持续积污，表面状态粗糙度持续改变，引发电晕特性持续改变，电晕放电恶化，电磁环境劣化甚至超标，但目前不掌握定量性的变化规律，亟待解决；电磁环境预测是线路设计中极为重要的关键环节，目前工程上通用的平面镜像法缺乏对复杂状况的预测能力，需要补充提高；电磁环境纠纷往往起源于对电磁环境的过度忧虑，消除疑虑的人体电磁感应评估技术有待发展提高。 针对上述技术需求开展攻关，本项目提出了电网长期运行实际导线表面状态的定量测试方法，建立了长期运行导线表面特征图谱库，取得了以往未知的长期运行导线表面状态的变化规律和量化数据，发现了导线表面粗糙度随运行年限和污区等级变化的规律，提出了表面粗糙度 Ra 计算公式。实现了对运行中导线表面状态的量化评估，为电晕放电控制提供科学依据和指导。发现了长期运行输电导线电晕特性、电磁环境的变化规律及量化数据，提出了导线粗糙系数定量计算方法，指导输电线路设计实现电晕放电和电磁环境精准控制，避免长期运行后电晕放电恶化，确保输电线路全运行寿命期内电磁环境始终达标。建立了复杂地面情况下的输电线路工频电场模型，对斜坡地面首次采用几何变换处理方法，对一般复杂地面采用表面电荷模拟，实现了复杂情况下工频电场强度的预测评估，计算简化，效率提高，提高了复杂状况电磁环境预测能力。结合有限元法和模拟电荷法的各自优势，提出并建立了基于有限元法和模拟电荷法及表面电荷法的工频电场混合模型。建立了工频电磁场人体电磁感应模型，实现了人体电磁场分布计算，实现了人体电磁感应评估，提高了计算效率。 项目获授权发明专利 3 项，实用新型专利 1 项，软件著作权 2 项。发表论文 17 篇，SCI/EI收录 10 篇。项目成果自2015 年 1 月开始应用，目前已经在 170 条 110kV-500kV 输电线路设计中应用，在数百个环保技术服务、环评和安全卫生评价等项目中应用，效果良好。项目成果使输电线路全运行寿命期内电磁环境达标，避免超标影响电网建设运营、电力供应和人体健康，同时防止过度控制造成建设成本浪费，具有重大环境效益、经济效益和社会效益。具有很大的推广应用前景。项目通过科技成果鉴定，整体达到国际先进水平。

本项目自主开发的移动互联便携式工频电磁场测试仪，目前在深圳电网已开展了首批25套便携式工频电磁场测试仪的生产及推广工作，依托该测试仪，对公司现代变电站、布新变电站、福华变电站、沙园圃变电站、布吉中变电站等公司20多个重点输变电工程以及深圳市内数十处公共设施、居民小区等场所开展现场测试50余次，接待国资委、环境保护部、深圳市市委领导以及深港两地居民参观逾千人次，被人民网、南方日报、南方都市报、羊城晚报、深圳商报等十几家媒体报道60余次，为公众提供开放信息，逐步消除公众对变电站电磁辐射的安全顾虑，公司受理有关电磁环境投诉事件从2014年的247件下降到2016年的189件，降低比例达到30.68%。目前该测试仪已经取得国家计量院计量认证，同时与国外相关仪器的比对分析报告已获得国内电磁环境相关机构的CMA认证报告，目前正在申请国家型批证书。计划2017年申请南方电网公司成果推广计划，在南网多个大型城市推广100套，为逐步消除公众及公司职工对变电站电磁辐射的安全顾虑提供技术保障。系统性地对深圳电网所有类型输变电设施进行综合测评，绘制了深圳城市电网典型输变电设施电磁场分布云图，实现了深圳城市电网典型输变电设施电磁环境的快速查询和分级预警，为广东省环境辐射监测中心、南方电网公司科学研究院、广东电网公司电力科学研究院等机构建设电磁环境基础数据库提供了大量的宝贵数据，从根本上解决了深圳公众及环境管理部门对城市工频电磁环境的认知缺乏总体基础数据的现状，为特大型城市电网建设和运行中电磁环境问题的解决提供指导。

项目在研究输变电设备电磁环境特性的基础上，提出了基于BEM方法的大场域输变电设备电磁环境精细化仿真分析，首次系统性地完成了特大型城市电网不同区域、不同类型设备电磁环境计算，首次制作了反映输变电设备运行条件的典型输变电设施电磁环境快速查询表和电磁场分布云图。项目基于悬浮体型电场传感技术及印制电路板磁场线圈技术，研发了国内首套移动互联便携式三轴全向工频电磁场测试仪，能完成蓝牙方式的监测数据和手机APP实时交互，实现了测量仪器的高精度与便携化，经中国计量院检测认证，仪器精度达到国际先机水平。项目基于“互联网+移动APP+智能传感”研制了电磁环境在线实时发布系统，在国内首次提出将便携式快速测量与实时分析APP相结合，实现了城市电网工频电磁环境多互联网平台实时全天候对外发布。本项目创新性地采用内模控制与阵列式次级声源和传声器结构，对油浸式电力变压器噪声多通道有源控制系统、有源降噪中次级声源产生机理进行研究，对变压器周围的噪声信号进行识别和预测，提出电力变压器噪声的自适应控制算法。通过本项的研究，大幅下降了产品噪声，首次在国内使非晶合金变压器噪声水平达到常规干式变压器的噪声水平，推动节能效果十分突出的非晶合金变压器的广泛使用。