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第1章 超特高压环境电磁场及其影响1

1.1 高压输变电工程工频电场、磁场对环境的影响及其限值2

1.1.1 工频电场、磁场对环境的影响2

1.1.2 工频电场、磁场限值3

1.2 直流输电线路离子流、合成电场对环境的影响及其限值5

1.2.1 离子流和合成电场5

1.2.2 直流输电线路的生态影响6

1.2.3 离子流密度和合成电场的限值7

1.3 输电线路的电晕放电对环境的影响及其限值8

1.3.1 电晕现象8

1.3.2 电晕效应9

1.3.3 交流输电线路无线电干扰的限值10

1.3.4 直流输电线路无线电干扰的限值11

1.3.5 交流输电线路可听噪声的限值12

1.3.6 直流输电线路可听噪声的限值13

参考文献14

第2章 超特高压交流输电线路工频电场分析15

2.1 输电线路二维工频电场计算15

2.2 计及弧垂的输电线路三维工频电场计算17

2.2.1 悬挂点等高架空输电线的相关力学计算17

2.2.2 输电线路三维工频电场计算19

2.3 输电线路工频电场分布22

2.4 输电线路工频电场影响因素分析24

2.4.1 特高压交流杆塔和线路基本参数24

2.4.2 不同线路结构输电线下电场比较26

2.4.3 控制场强下的导线最低架设高度和线路走廊宽度研究27

2.4.4 气象条件和挡距的影响28

2.4.5 导线类型及分裂导线数的影响31

2.4.6 相导线间距的影响33

参考文献33

第3章 超特高压交流输电线路工频磁场分析35

3.1 输电线路二维工频磁场计算35

3.2 计及弧垂的输电线路三维工频磁场计算35

3.2.1 输电线路电流计算36

3.2.2 计及导线弧垂的三维工频磁场计算模型37

3.3 输电线路工频磁场分布38

3.4 输电线路工频磁场影响因素分析40

3.4.1 不同线路结构输电线下电场比较40

3.4.2 气象条件和挡距的影响41

3.4.3 导线类型及分裂导线数的影响43

3.4.4 导线架设高度的影响44

3.4.5 相导线间距的影响44

参考文献45

第4章 超特高压直流输电线路合成电场分析46

4.1 直流输电线路合成电场计算方法概述46

4.1.1 解析法46

4.1.2 半经验公式法48

4.1.3 有限元法50

4.1.4 伽辽金最小二乘无网格法51

4.2 基于伽辽金最小二乘无网格法的合成电场计算60

4.2.1 场域大小的求解及输电线等效半径的确定60

4.2.2 起始电晕场强及起始电晕电压的确定61

4.2.3 直流输电线路无网格法计算模型的建立61

4.3 ±800kV直流线路的合成场强计算63

4.3.1 基于无网格法的离子流场迭代计算63

4.3.2 合成场强计算结果及分析65

参考文献70

第5章 交直流并行输电线路耦合干扰分析71

5.1 并行输电线路的耦合干扰途径71

5.1.1 电容性耦合71

5.1.2 电感性耦合72

5.2 耦合干扰模型73

5.2.1 耦合干扰计算模型73

5.2.2 输电线路参数计算74

5.3 正常运行的交流线路对并行直流线路的耦合干扰分析78

5.3.1 交流输电线路采用单回紧凑型排列78

5.3.2 交流输电线路采用大截面导线输电方式80

5.3.3 交流输电线路采用同塔双回排列81

5.3.4 交、直流输电线路同杆塔83

参考文献88

第6章 超特高压变电站工频电场与磁场分析90

6.1 超特高压变电站工频电场计算90

6.1.1 高压变电站工频电场计算方法概述90

6.1.2 变电站设备工频电场计算97

6.1.3 变电站设备工频电场分布100

6.2 超特高压变电站工频磁场计算103

6.2.1 变电站大电流母排工频磁场计算103

6.2.2 变电站设备工频磁场分布104

参考文献105

第7章 超特高压输电线路无线电干扰和噪声分析106

7.1 超特高压架空输电线路电晕起始场强及影响因素106

7.1.1 导线表面起晕场强106

7.1.2 电晕过程影响因素107

7.2 超特高压架空输电线表面最大场强108

7.2.1 模拟电荷位置寻优算法109

7.2.2 高压输电线表面电场分布特征109

7.3 超特高压架空输电线无线电干扰及其计算111

7.3.1 交流输电线路无线电干扰计算111

7.3.2 直流输电线路无线电干扰计算114

7.4 超特高压架空输电线可听噪声及其计算115

7.4.1 交流输电线路可听噪声计算115

7.4.2 直流输电线路可听噪声计算116

参考文献117

第8章 高压输电线路工频电场的逆问题118

8.1 研究背景和意义118

8.2 高压输电线工频电场逆问题的定义与数学模型118

8.2.1 问题的提出及定义118

8.2.2 计算模型与方程119

8.2.3 逆问题的病态特性120

8.2.4 Tikhonov正则化121

8.2.5 非线性逆问题的最小二乘解122

8.2.6 全局正则化与阻尼高斯一牛顿法123

8.2.7 计算实例125

8.3 绝缘子电场逆问题研究134

8.3.1 逆问题方程134

8.3.2 计算实例135

参考文献137

第9章 工频电场测量原理和系统设计138

9.1 研究背景和意义138

9.2 工频电场测量的原理139

9.2.1 电场测量概述139

9.2.2 球形电场传感器测量方向与电力线方向一致时的测量原理146

9.3 测量系统硬件设计153

9.3.1 传感器及信号处理单元153

9.3.2 单片机综合分析单元158

9.3.3 输出单元161

9.3.4 电源单元163

9.3.5 PCB电路整体设计166

9.4 测量系统软件设计168

9.4.1 开发环境及主程序流程168

9.4.2 AD变换程序169

9.4.3 输出单元170

9.5 工频电场测量系统的试验174

9.5.1 传感器信号的测量与获取174

9.5.2 传感器线性度的校正176

9.5.3 系统测试性能的比较179

参考文献183

第10章 直流合成电场测量原理和系统设计184

10.1 研究背景和意义184

10.2 考虑风速影响的合成场强旋转测量仪的设计与制作184

10.2.1 合成场强旋转测量仪原理184

10.2.2 合成场强测量仪的设计要点186

10.2.3 系统硬件设计与调试190

10.3 测量装置实物图照片及测试197

10.3.1 实物照片197

10.3.2 测量装置测试200

参考文献202

第11章 高压放电光学测量原理和测量系统设计203

11.1 研究背景和意义203

11.2 气体放电光辐射的光谱和功率分析204

11.2.1 气体放电光辐射的光谱分析204

11.2.2 气体放电光辐射功率与放电功率的关系207

11.3 紫外辐射的基本传播原理与光学计量208

11.3.1 电磁波谱与光辐射208

11.3.2 光辐射测量的基本定律209

11.3.3 紫外测量三种模式辐照度计算211

11.3.4 紫外辐射测量方法216

11.4 紫外辐射测量技术和系统设计217

11.4.1 日盲区紫外检测与传感器217

11.4.2 基于紫外脉冲测量原理和系统设计222

11.4.3 基于紫外脉冲计数的放电测量与应用226

11.4.4 紫外光功率测量原理和装置231

11.5 基于光功率的放电紫外特征量的提取及故障检测241

11.5.1 放电强度变异性241

11.5.2 放电强度变异性时域分析方法242

参考文献243

第12章 超特高压工频环境电磁场的生物效应245

12.1 电磁场的生物效应245

12.1.1 生物效应简介245

12.1.2 超特高压工频电磁场生物效应国内外的研究现状246

12.1.3 生化指标的生物特性248

12.2 超特高压环境电磁场对人体影响的仿真研究251

12.2.1 仿真软件及原理251

12.2.2 仿真设计253

12.2.3 仿真结果254

参考文献256

第13章 环境电磁场生物效应实验257

13.1 实验场与实验设计257

13.1.1 实验场分区257

13.1.2 实验动植物选择258

13.1.3 实验方案258

13.2 动物实验259

13.2.1 鸡实验结果及分析259

13.2.2 兔实验结果及分析265

13.2.3 超特高压电磁场对动物影响的结论273

13.3 植物实验274

13.3.1 白菜实验结果及分析274

13.3.2 茄子实验结果及分析277

13.3.3 辣椒实验结果及分析282

13.3.4 玉米实验结果及分析286

13.3.5 超特高压电磁场对植物影响的结论289