[00070882]超、特高压交流输变电工程电磁环境关键技术及工程应用

电网具有跨区域、远距离输电的特点,我国超、特高压线路在全国范围内连接成网,其环境影响范围极广,已成为当前社会关注的焦点。由于电场和磁场“看不见、摸不着”、低频噪声烦恼度高等特点,容易引起公众的担忧和恐慌,甚至可能引发群体性社会事件。在我国很多地区,输变电工程的环保纠纷长期存在,电网建设受阻现象时有发生,对电网的安全稳定运行、建设和发展造成了很大影响,也给社会的和谐稳定带了不利影响,因此必须解决好电网电磁环境问题。 立项前,我国缺乏完善的交流输变电工程电磁环境测量方法和评价体系,没有输电线路可听噪声、无线电干扰和电晕损失的准确预测方法,缺乏满足电磁环境指标要求的导线结构和金具设计方案,缺乏有效的变电站噪声和电磁骚扰控制技术,难以科学指导交流输变电工程的设计和建设,保障工程的技术经济性和环境友好性。 为从根本上控制高压交流输变电工程的电磁环境,需要系统解决测量评价技术、预测方法、控制技术和瞬态干扰防护等四个方面的技术难题： （1）建立输变电工程电磁环境测量及评价体系。电磁环境容易受到温度、湿度、风速、海拔等多种因素的影响,准确测量电磁环境评价因子难度大;测量设备需要定期校准,但用于测试设备量值溯源的大均匀域、高精度的校准平台研制困难;电磁环境评价涉及评价因子、范围、方法等多种因素,缺乏统一规范的评价体系。 （2）提出准确的可听噪声、无线电干扰和电晕损失预测方法。电晕笼试验中,多点电晕随机放电产生的电晕电流沿导线传播过程中,在导线末端发生折反射,导致波过程复杂,准确测量电晕放电特征量难度大;电晕笼、试验线段和实际线路三者之间可听噪声和无线电干扰的等效关系复杂,波动方程解耦困难;电晕笼、试验线段试验和实际线路常年实测数据量大,背景剔除、有效数据甄别难,提出准确的预测公式困难。 （3）提出经济可靠的输电线路和变电站电磁环境控制措施。多导体电磁耦合机理复杂,电磁环境影响因素多,提出经济合理、环境友好的导线结构和排列方式困难;大尺寸、复杂结构的金具表面电场分布精确计算困难,不同海拔、气象条件下的金具真型试验复杂,环保型金具优化设计困难;变电站内强噪声源多、声功率级大、声波频率低,传播过程中反射、干涉、衍射现象相互叠加,噪声控制及治理难度大。 （4）提高变电站二次设备瞬态电磁骚扰防护能力。变电站开关操作和雷电冲击等瞬态电磁骚扰幅值大,频带宽,容易对继电保护等二次设备造成干扰,是变电站故障的首要原因。恶劣电磁环境下瞬态电压、电流、电场和磁场等多物理量同步测量难度大,对测量系统的要求更高;瞬态电磁骚扰分散性大,耦合机理复杂,考虑波动效应、辐射效应等因素的精确建模困难,难以准确预测瞬态电磁骚扰强度;原有的保护手段防护高频电磁骚扰能力一般,变电站瞬态电磁干扰故障频繁发生,提出经济可靠的二次设备电磁兼容抗扰度要求困难。 为解决上述四大难题,本项目采用微观机理研究、数学建模、试验测量、新产品研制与新技术开发相结合的技术路线,构建了交流输变电工程电磁环境测量、预测、控制的完整技术体系,主要包括确定电磁环境测量及评价方法,提出可听噪声、无线电干扰和电晕损失预测公式和电磁环境与电磁骚扰控制措施,研发工频电场、磁场测量设备校准平台、低噪声金具和瞬态电磁骚扰测量系统等新设备。该技术体系的全面实施,有效改善了交流输变电工程电磁环境,形成了四大自主创新成果。（1）提出了交流输变电工程电磁环境测量方法,建立了工频电场、工频磁场、无线电干扰测量装置校准平台,研制了输电线路可听噪声和无线电干扰全天候自动测试系统。（2）提出了我国交流输电线路可听噪声、无线电干扰和电晕损失预测公式,揭示了电晕笼、试验线路和实际长线路三者之间可听噪声和无线电干扰的等效关系。（3）提出了交流输变电工程线路和变电站电磁环境控制方法。（4）提出了变电站二次设备的电磁兼容试验与防护方法。公开了宽频带、全过程和多点同步的瞬态骚扰测量技术,首次获取了特高压变电站和智能变电站二次设备端口电磁骚扰的统计特性。 2016年12月19日,在中国电机工程学会组织的项目技术鉴定会上,由潘垣院士及高电压与输变电行业专家组成的鉴定委员会一致认为,项目提出了具有自主知识产权的可听噪声声功率计算公式和无线电干扰激发函数公式,获得实际特高压交流线路电晕特性的统计规律。项目解决了我国交流输电线路可听噪声、无线电干扰准确预测的难题,为我国特高压交流输电线路的线路结构设计和导线选型提供了重要的技术支撑。研究成果已广泛应用于我国特高压交流输电工程的设计和建设,经济和社会效益显著。该项目推动了我国特高压交流输电技术的发展,具有良好的实用价值和广阔的应用前景,项目总体成果达到国际领先水平。该项目在揭示交流输电线路可听噪声、无线电干扰、电晕损失的影响规律、构建电磁环境测量方法和评价体系、提出可听噪声、无线电干扰准确预测公式和变电站二次设备的电磁兼容试验与防护方法,以及研发保型仅仅和降噪材料和极声结构等关键技术上,取得了新突破和自助创新成果,改变了以往电磁环境测量方法和评价标准的不同意的局面,提高了我国可听噪声、无线电干扰和电晕损失预测水平与变电站二次设备防护电磁干扰能力。该项目成果在我国电网工程建设中得到了广泛应用,实现了测量方法,预测手段及控制措施的全面升级。项目研究成果被环保部门、电力部门和设计院等单位广泛应用,在1000kV晋东南-南阳-荆门、华中环网、皖电东送、浙北-福州、淮南-南京-上海、西蒙-山东、蒙西-天津南、榆横-潍坊等多个超特高压交流输电工程中应用。提出的电磁环境测量方法、预测方法和控制方法为输变电工程的设计、环境影响评价和竣工环评验收提供了额技术依据,保证二楼电网工程建设的经济性与环境友好性,具有积极显著的社会效益和经济效益。交流输电线路可听噪声和无线电干扰预测技术,2016年度中国电力科学研究院科学技术一等奖;交、直流电场测量技术研究,2010年度国家电网公司科学技术进步奖一等奖。