驗(yàn)收報(bào)告導(dǎo)線電磁干擾抑制涂層材料與屏蔽網(wǎng)開發(fā)

1、子課題一導(dǎo)線電磁干擾抑制涂層材料與屏蔽網(wǎng)開發(fā)驗(yàn)收報(bào)告南方電網(wǎng)科學(xué)研究院清華大學(xué)電機(jī)系2012-11目錄1、主要研究內(nèi)容2、特高壓直流線路電磁環(huán)境參數(shù)研究3、屏蔽線抑制效果及建筑物內(nèi)外電磁環(huán)境參數(shù)差異研究4 、抑制直流輸電線路電暈放電特性的電工材料探索研究5 、結(jié)論1 主要研究內(nèi)容研究內(nèi)容2、特高壓直流線路電磁干擾抑制措施研究直流線路下加裝屏蔽線的研究直流線路下不同建筑物內(nèi)外的電磁環(huán)境特性研究抑制直流輸電線路電暈特性的電工材料探索研究1、特高壓直流線路電磁干擾參數(shù)指標(biāo)研究南方電網(wǎng)已投運(yùn)直流輸電線路的沿線電磁環(huán)境各參數(shù)分析研究昆明特高壓國家工程實(shí)驗(yàn)室720mm2導(dǎo)線電磁環(huán)境各參數(shù)測量統(tǒng)計(jì)分析研究2

2、 特高壓直流線路電磁環(huán)境參數(shù)研究2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)參數(shù)2.2 6x720mm2導(dǎo)線電磁環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計(jì)特性研究2.3 導(dǎo)線半徑對(duì)電磁環(huán)境影響研究2.4 云廣實(shí)際線路電磁環(huán)境參數(shù)測試2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)參數(shù) 試驗(yàn)線段全長800m，共分為3個(gè)檔距，中間檔410m距用于現(xiàn)場測試。2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)參數(shù) 2 特高壓直流線路電磁環(huán)境參數(shù)指標(biāo)研究2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)參數(shù)2.2 6x720mm2導(dǎo)線電磁環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計(jì)特性研究2.3 導(dǎo)線半徑對(duì)電磁環(huán)境影響研究2.4 云廣實(shí)際線路電磁環(huán)境參數(shù)測試2.2 LGJ-6720/50導(dǎo)線電磁環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計(jì)特性研究測試共進(jìn)行12個(gè)月200余天，獲得測試數(shù)據(jù)點(diǎn)近10萬組2.2.1 可聽噪聲春

3、季夏季秋季冬季5%37.037.340.240.810%39.238.942.242.150%45.344.245.045.180%51.846.546.449.790%55.749.647.752.795%58.954.549.555.22.2.1 可聽噪聲2.2.2 無線電干擾統(tǒng)計(jì)值春季夏季秋季冬季5%50.946.545.548.010%52.149.348.049.450%57.354.454.554.080%59.558.257.356.090%61.359.859.858.495%62.061.061.060.22.2.3 地面合成場強(qiáng)統(tǒng)計(jì)值春季夏季秋季冬季10%4.61 5.69

4、 10.3319.82 50%10.71 19.54 16.8926.45 80%16.20 25.18 23.9328.57 95%24.43 28.58 26.57 29.57 2.2.4 地面離子流密度統(tǒng)計(jì)值離子流5%8.4910%11.6950%49.4280%94.5095%127.122.2.5 電暈損耗統(tǒng)計(jì)值正極負(fù)極5%2.470.9610%2.801.3550%3.682.9380%4.404.1590%5.155.2295%6.136.762 特高壓直流線路電磁環(huán)境參數(shù)指標(biāo)研究2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)參數(shù)2.2 6x720mm2導(dǎo)線電磁環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計(jì)特性研究2.3 導(dǎo)線半徑對(duì)電磁環(huán)境影

5、響研究2.4 云廣實(shí)際線路電磁環(huán)境參數(shù)測試2.3.1 電磁環(huán)境參數(shù)對(duì)比導(dǎo)線類型50%80%LGJ-6630/4557.058.5LGJ-6720/5054.557.3表 2- 14 兩種導(dǎo)線下RI的統(tǒng)計(jì)值（dBV/m）導(dǎo)線類型50%LGJ-6630/4546.4LGJ-6720/5045.3表 2- 15兩種導(dǎo)線AN的統(tǒng)計(jì)值（dBA）導(dǎo)線類型50%95%LGJ-6630/4523.1027.60LGJ-6720/5018.4026.50表 2- 16 兩種導(dǎo)線下ES峰值的統(tǒng)計(jì)值（kV/m）導(dǎo)線類型50%LGJ-6630/455.17LGJ-6720/503.68表 2- 17 兩種導(dǎo)線下CL的

6、統(tǒng)計(jì)值（W/m）2.3.2 RI及AN的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法海拔為2100m處特高壓直流輸電線路RI及AN計(jì)算公式如下：導(dǎo)線半徑為1.68cm以及1.8115cm。在標(biāo)準(zhǔn)工況下極間距S=22m，最小對(duì)地高度Hmin=18m，分裂間距D=0.45m2.3.2 RI及AN的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法通過結(jié)果可以看出，6630mm2導(dǎo)線及6720mm2導(dǎo)線在雙極800kV電壓下，RI相差約1dBV/m，AN相差約1dBA，ES相差不超過3kV/m，JS相差不超過6nA/m2。2 特高壓直流線路電磁環(huán)境參數(shù)指標(biāo)研究2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)參數(shù)2.2 6x720mm2導(dǎo)線電磁環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計(jì)特性研究2.3 導(dǎo)線半徑對(duì)電磁環(huán)境影響研究2.

7、4 云廣實(shí)際線路電磁環(huán)境參數(shù)測試2.4.1 測點(diǎn)線路段選取沿線7個(gè)不同海拔地點(diǎn)進(jìn)行了電磁環(huán)境實(shí)測2.4.2 電磁環(huán)境參數(shù)測試結(jié)果2.4.2 電磁環(huán)境參數(shù)測試結(jié)果電磁環(huán)境參數(shù)測點(diǎn)線路段測點(diǎn)高度(m)試驗(yàn)線段值實(shí)際線路值ES (kV/m)舊縣鎮(zhèn)2219.813.79越望鎮(zhèn)26越州鎮(zhèn)3012.610.04AN (dBA)舊縣鎮(zhèn)2242.847.27越望鎮(zhèn)2638.848.37越州鎮(zhèn)3032.347.47RI (dBV/m)舊縣鎮(zhèn)2257.660.69越望鎮(zhèn)2651.550.64越州鎮(zhèn)3045.753.193 屏蔽線抑制效果及建筑物內(nèi)外EME參數(shù)差異研究3.1 屏蔽線縮尺模型試驗(yàn)3.2 屏蔽線測試方案

8、3.3 屏蔽線對(duì)直流輸電線路周圍電磁環(huán)境的影響研究3.4 建筑物附近電磁環(huán)境差異研究3 屏蔽線抑制效果及建筑物內(nèi)外EME參數(shù)差異研究3.1 屏蔽線縮尺模型試驗(yàn)3.2 屏蔽線測試方案3.3 屏蔽線對(duì)直流輸電線路周圍電磁環(huán)境的影響研究3.4 建筑物附近電磁環(huán)境差異研究3.1.1 屏蔽線縮尺模型試驗(yàn)平臺(tái)調(diào)整幅度以5cm為最小間隔，最高電壓為100kV。絕緣支架下方安裝金屬板來模擬理想地面，旋轉(zhuǎn)伏特計(jì)安裝在金屬板中，用以測量地面合成電場3.1.2 屏蔽線縮尺模型試驗(yàn)測試結(jié)果3.1.3 含有屏蔽線的直流線路電暈電場計(jì)算方法3.1.3 屏蔽線原理屏蔽線在導(dǎo)線下方形成低電位區(qū)域-降低地面標(biāo)稱電場屏蔽線吸收空

9、間離子流-減小離子流場形成的合成電場3 屏蔽線抑制效果及建筑物內(nèi)外EME參數(shù)差異研究3.1 屏蔽線縮尺模型試驗(yàn)3.2 屏蔽線測試方案3.3 屏蔽線對(duì)直流輸電線路周圍電磁環(huán)境的影響研究3.4 建筑物附近電磁環(huán)境差異研究3.2.1 屏蔽線位置3.2.2 屏蔽線塔架及懸掛點(diǎn)結(jié)構(gòu)桿塔上（不同高度）裝有3層水平橫擔(dān)，橫擔(dān)總長7m，桿塔每側(cè)橫擔(dān)長度為3m，橫擔(dān)上每1m距離設(shè)有屏蔽線懸掛點(diǎn)，設(shè)計(jì)屏蔽線在兩個(gè)支撐桿塔間弧垂為6m，和上方正極導(dǎo)線距離保持至少6m。3.2.3 測試主要內(nèi)容單根屏蔽線線路兩端阻抗影響對(duì)側(cè)極導(dǎo)線影響極導(dǎo)線電壓極性的影響屏蔽線半徑影響測試單根屏蔽線位置影響測試3根屏蔽線排列方式影響測試

10、變屏蔽線水平間距及位置測試屏蔽線根數(shù)測試3 屏蔽線抑制效果及建筑物內(nèi)外EME參數(shù)差異研究3.1 屏蔽線縮尺模型試驗(yàn)3.2 屏蔽線測試方案3.3 屏蔽線對(duì)直流輸電線路周圍電磁環(huán)境的影響研究3.4 建筑物附近電磁環(huán)境差異研究3.3.1 屏蔽線接地阻抗影響接地方式首先考慮屏蔽線接地較為極端的三種情況：單端接地、兩端接地和雙端懸空。接地形式單端接地兩端接地雙端懸空地面離子流密度（nA/m2）26303060401003.3.1 屏蔽線接地阻抗影響平衡阻抗接地電阻（）兩端接地1101001kJS（nA/m2）263030333446284539413.3.1 屏蔽線接地阻抗影響不平衡阻抗接地電阻（）兩端

11、接地110JS（nA/m2）2630363931443.3.2 電壓極性影響在同樣尺寸和位置的屏蔽線下，分別進(jìn)行雙極電壓800kV和單極電壓+800kV以及-800kV測試。測試結(jié)果表明，雙極性電壓下，屏蔽線的屏蔽效能略低于單極性電壓下的屏蔽線屏蔽效能?？紤]比較嚴(yán)重的情況，后續(xù)測試中采取雙極800kV的電壓。3.3.3 單根屏蔽線半徑對(duì)屏蔽效能的影響序號(hào)線型半徑（cm）1LGJ-70/400.682LGJ-120/250.793LGJ-120/700.904LGJ-240/401.095LGJ-300/701.26參數(shù)根數(shù)位置懸掛點(diǎn)高度（m）弧垂（m）最小對(duì)地高度（m）值14下13763.3.

12、3 單根屏蔽線半徑對(duì)屏蔽效能的影響屏蔽線70/40120/25120/70240/40300/70+1116234562223353702543-11-18-40-44-52-98-105.4-13-58-13-163.3.3 單根屏蔽線半徑對(duì)屏蔽效能的影響序號(hào)屏蔽線線型極值位置（m）極值（kV/m）屏蔽效能（dB）1LGJ-70/40+2025.581.562LGJ-120/25+2025.331.643LGJ-120/70+2025.861.464LGJ-240/40+2023.662.245LGJ-300/70+2019.903.746無屏蔽線+1430.61-3.3.3 單根屏蔽線位置

13、對(duì)屏蔽效能的影響位置1下4下7下7中7上+1150602543335648554852-11-90-95-16-17-20-27-30-33-25-273.3.3 單根屏蔽線位置對(duì)屏蔽效能的影響序號(hào)屏蔽線線型極值位置（m）極值（kV/m）屏蔽效能（dB）11下+1725.421.6124下+2017.804.7137下+1720.043.6847中+1114.116.7357上+1411.378.606無屏蔽線+1430.61-3.3.4 多根屏蔽線不同布置方式對(duì)屏蔽效能的影響3.3.4 多根屏蔽線不同布置方式對(duì)屏蔽效能的影響序號(hào)屏蔽線線型極值位置（m）極值（kV/m）屏蔽效能（dB）1橫向-

14、下層+1710.379.402橫向-中層+2013.677.003橫向-上層+1712.158.024縱向-1+1721.073.245縱向-4+1716.945.146縱向-7+89.5810.097無屏蔽線+1430.61-橫向分布時(shí)最下層為好，縱向分布時(shí)7點(diǎn)為好。但統(tǒng)籌觀察AN及RI可發(fā)現(xiàn)，7點(diǎn)縱向分布3根屏蔽線AN及RI過大，故認(rèn)為3跟LGJ-300/70屏蔽線橫向分布與最下層橫擔(dān)屏蔽效果最優(yōu)。3.3.5 不同屏蔽線水平間距對(duì)屏蔽效能的影響3.3.5 不同屏蔽線水平間距對(duì)屏蔽效能的影響序號(hào)屏蔽線線型極值位置（m）極值（kV/m）屏蔽效能（dB）1中層-345-1m+1722.792.5

15、62中層-246-2m+2010.878.993中層-147-3m+1710.379.404無屏蔽線+1430.61-測試結(jié)果表明，屏蔽線水平間距為1m時(shí)屏蔽效能為2.56dB，2m時(shí)為8.99dB，3m時(shí)為9.40dB。2m和3m的水平間距下ES屏蔽效能相差不大，但屏蔽線水平間距為3m時(shí)AN及RI相對(duì)過大，故認(rèn)為水平間距為2m時(shí)效果最優(yōu)。3.3.6 不同屏蔽線根數(shù)3.3.6 不同屏蔽線根數(shù)序號(hào)屏蔽線線型極值位置（m）極值（kV/m）屏蔽效能（dB）1橫向-4下+2017.804.712橫向-1下4下7下+1710.379.403縱向-7中+1114.116.734縱向-7上7下7中+89.5

16、810.095無屏蔽線+1430.61-3.3.7 20m外屏蔽線的影響3.3.8 屏蔽線優(yōu)化方案屏蔽線最優(yōu)方案：3根水平間距為2m的LGJ-300/70屏蔽線，幾何中心位于無屏蔽線時(shí)ES的極值正下方，約為14m左右，懸掛點(diǎn)高度為16m，弧垂7m。以與本項(xiàng)目相同的線路參數(shù)為例，當(dāng)采用該布置方式時(shí)，線路正方向ES均不超過15kV/m的拆遷標(biāo)準(zhǔn)線，RI及AN均不超標(biāo)。當(dāng)無屏蔽線時(shí)，經(jīng)測試得拆遷寬度為正極外27m?？紤]正極外7m的強(qiáng)制拆遷范圍，采取屏蔽線措施后拆遷寬度減少20m。3 屏蔽線抑制效果及建筑物內(nèi)外EME參數(shù)差異研究3.1 屏蔽線縮尺模型試驗(yàn)3.2 屏蔽線測試方案3.3 屏蔽線對(duì)直流輸電線

17、路周圍電磁環(huán)境的影響研究3.4 建筑物附近電磁環(huán)境差異研究3.4.1 實(shí)驗(yàn)方案3.4.2 建筑搭建3.4.3 ES測試結(jié)果3.4.4 RI及AN測試結(jié)果建筑物外立面RI (dBV/m)AN (dBA)屋外屋內(nèi)屋外屋內(nèi)復(fù)合木板45.137.347.736.2水泥磚44.035.044.527.5鋼板41.032.043.925.4測試結(jié)果表明，房屋的存在可以顯著減小ES，較大程度上較小RI及AN水平。復(fù)合木板結(jié)構(gòu)下RI在房屋內(nèi)外相差7.8dBV/m，AN相差11.5dBA。水泥磚結(jié)構(gòu)下RI在房屋內(nèi)外相差9.0 dBV/m，AN相差17.0dBA。鋼板包水泥磚結(jié)構(gòu)下RI在房屋內(nèi)外相差8.0 dBV

18、/m，AN相差8.5dBA。相比較而言，鋼板結(jié)構(gòu)對(duì)RI的衰減較大，復(fù)合木板對(duì)RI的衰減較小。水泥磚結(jié)構(gòu)對(duì)AN的衰減較大，復(fù)合木板結(jié)構(gòu)對(duì)AN的衰減較小。4 抑制直流輸電線路電暈放電特性的電工材料探索研究4.1 ZnO非線性材料的制備方法、工藝4.2 涂敷非線性材料的電暈特性研究4 抑制直流輸電線路電暈放電特性的電工材料探索研究4.1 ZnO非線性材料的制備方法、工藝4.2 涂敷非線性材料的電暈特性研究4.1 ZnO非線性材料的制備方法、工藝配料ZnO壓敏陶瓷粉體的制備步驟與普通電子陶瓷材料的制備步驟類似，本研究所采用的制備工藝及性能測試主要包括以下幾個(gè)步驟：(1) 配料(a) 球磨法根據(jù)配方計(jì)算

19、出所需各種原料粉末的質(zhì)量，經(jīng)分析天平稱出后，加入適量無水乙醇，在聚酯罐內(nèi)球磨8小時(shí)。球磨后的漿料倒入蒸發(fā)皿，在烘箱中烘干12小時(shí)后，過220目篩，得到粉料。(b) 共沉淀法通過共沉淀形成摻雜包覆和ZnO粉體，詳細(xì)內(nèi)容在后面介紹。4.1 ZnO非線性材料的制備方法、工藝燒結(jié)、粉碎(2) 燒結(jié)將粉料放入坩堝，在箱式爐，空氣氣氛中燒結(jié)即可。燒結(jié)是壓敏電阻制備中最關(guān)鍵的一步，不同的燒結(jié)升溫速度曲線、保溫時(shí)間和燒結(jié)溫度的選取，對(duì)壓敏電阻結(jié)構(gòu)和性能都將產(chǎn)生不同的影響。通常ZnO陶瓷的燒結(jié)溫度在1200，保溫時(shí)間4.5h，但是如果對(duì)粉體進(jìn)行如此處理，會(huì)導(dǎo)致粉體結(jié)塊，燒成較致密的陶瓷（相對(duì)壓片后樣品存在較多氣

20、孔），無法粉碎成適當(dāng)粒徑的粉體用于和有機(jī)物基體混合。因此要適當(dāng)降低燒結(jié)溫度，為保證非線性晶界結(jié)構(gòu)的形成，還需延長燒結(jié)時(shí)間。(3) 粉碎通過研磨，球磨等方式，將粉體粉碎，過不同目篩，得到不同粒徑粉體。4 抑制直流輸電線路電暈放電特性的電工材料探索研究4.1 ZnO非線性材料的制備方法、工藝4.2 涂敷非線性材料的電暈特性研究4.2 涂敷非線性材料的電暈特性研究為了驗(yàn)證材料對(duì)電場的抑制作用，觀察材料對(duì)電暈放電的影響是一個(gè)可靠的實(shí)驗(yàn)手段，因?yàn)殡姇灧烹娛怯捎诳臻g電場不均勻引起的。觀測電暈放電的發(fā)光情況和可聽噪聲，比較不同樣品對(duì)電暈放電的抑制作用，從而判斷對(duì)非均勻電場的均勻作用。這一過程也可以通過ANSOFT來模擬，以便更好的分析不同形狀和成分的樣品的效果，見圖4-10。圖 4- 10 對(duì)導(dǎo)線表面的電場仿真4.2 涂敷非線性材料的電暈特性研究導(dǎo)線類型半徑（cm）長度（cm）光滑導(dǎo)線0.19236絞線0.151364.2 涂敷非線性材料的電暈特性研究測試結(jié)