基于有限元的输电导线电磁环境评估与预测
电力高压设备高性能有限元电磁仿真方法综述与展望
电力高压设备高性能有限元电磁仿真方法综述与展望
邹军;杨帅;程启问
【期刊名称】《南方电网技术》
【年(卷),期】2022(16)12
【摘要】有限元方法是一种通用的偏微分方程求解技术,是目前工程领域的主流数值求解方法,也是CAD和CAE等工业软件的基础。
回顾了有限元技术的发展历史,讨论了有限元技术发展方向和当前的瓶颈问题。
认为高性能技术将成为提升有限元计算效率的重要推力之一,能够推动有限元技术的发展。
介绍了在高性能计算技术框架下的有限元技术,讨论了单元分析、刚度阵装配和方程组求解的关键问题,对高性能有限元技术发展路线图进行了总结。
最后,结合电力系统电气设备电磁仿真特点讨论了目前国内设备电磁仿真存在的问题和可能的解决途径,对新型计算技术的发展进行了展望。
【总页数】8页(P1-8)
【作者】邹军;杨帅;程启问
【作者单位】清华大学电机系
【正文语种】中文
【中图分类】TM743
【相关文献】
1.大规模电力电子设备接入的电力系统混合仿真接口技术综述
2.基于有限元-无限元法的高压输电线路电磁环境仿真研究
3.电力电子设备及含电力电子设备电力系
统实时仿真研究综述4.适应新型电力系统的高性能电磁暂态仿真技术及其应用5.电力系统电磁暂态仿真算法研究综述
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常见工程结构分析软件介绍
常见工程结构分析软件介绍1. 概述工程结构分析软件是用来模拟和分析各种建筑、桥梁、高速公路、塔楼等工程结构的行为和性能的计算机软件。
这些软件通常基于有限元法（Finite Element Method, FEM）进行建模和分析，能够预测结构在各种负载和环境条件下的变形、应力和振动等参数，从而为工程设计和评估提供依据。
在本文中，我们将介绍几种常见的工程结构分析软件。
2. ANSYSANSYS是一种广泛使用的工程结构分析软件，它提供了强大的模拟和分析功能，可以用来研究和优化各种工程结构的性能。
ANSYS可以用于建立复杂的三维模型，应用包括结构力学、流体力学、电磁场分析等。
它的有限元分析求解器可以精确地模拟结构的行为，并提供详细的应力和变形分析结果。
ANSYS的用户界面友好，容易上手，支持多种模型导入和导出格式。
它还提供了丰富的预处理和后处理工具，包括模型几何修改、网格生成、结果可视化等，能够满足工程师对于结构分析的各种要求。
3. ABAQUSABAQUS是另一个常用的工程结构分析软件，它也基于有限元法进行建模和分析。
ABAQUS提供了强大的物理建模和求解功能，可以用于分析多种结构，如建筑物、桥梁、航空航天器等。
ABAQUS的求解器可以处理复杂的非线性问题，如接触、材料非线性和大变形等。
ABAQUS的用户界面清晰简洁，支持脚本编程，可以通过Python脚本实现自动化分析任务。
它还提供了各种后处理功能，包括曲线绘制、动画生成和结果可视化等，方便用户对分析结果进行进一步的分析和展示。
4. SAP2000SAP2000是一种广泛应用于结构分析和设计的软件，它可用于各种建筑和土木工程结构的模拟和分析。
SAP2000提供了丰富的建模和分析功能，包括静力分析、动力分析和频率分析等。
SAP2000的用户界面简单直观，支持多种模型导入和导出格式。
它提供了强大的网格生成功能，能够快速生成复杂结构的网格模型。
此外，SAP2000还具备丰富的分析和设计工具，例如钢筋设计、模态提取和地震响应分析等，可以帮助工程师更好地完成结构的设计和评估。
电磁场问题的有限元分析
ANSYS电磁场分析首先求解出电磁场的磁势和电势， 然后经后处理得到其他电磁场物理量，如磁力线分布、磁 通量密度、电场分布、涡流电场、电感、电容以及系统能 量损失等
● 电力发电机 ● 变压器 ● 电动机 ● 天线辐射 ● 等离子体装置
9.1 电磁场基本理论
（4）ANSYS电磁场分析简介 2. ANSYS电磁场分析方法 (2)建立分析模型。 在建立几何模型后，对求解区域用选定的单元进行划分， 并对划分的单元赋予特性和进行编号。 单元划分的疏密程度要根据具体情况来定，即在电磁 场变化大的区域划分较密，而变化不大的区域可划分得稀 疏些。 (3)施加边界条件和载荷。 (4)求解和后处理。
过滤图形用户界面进入电磁场 分析环境。在ANSYS软件的 Multiphysics模块中，执行：Main Menu>Preferences，在弹出的对话 框中选择多选框“Magnetic-Nodal” 后，单击[OK]。
9.2 二维静态磁场分析
（2）二维静态磁场分析实例 (2) 建立模型 ①生成大圆面：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Area >Circle>By Dimensions弹出如对话框，在对 话框中输入大圆的半径“6”．然后单击 [OK]。 ②生成小圆： MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Ci rcle>Solid Circle，弹出一个对话框，在“WP X”后面 输入“1”，在“Radius”后面输入“2”，单击[OK]， 则生成第第二个圆。 ③布尔操作： MainMenu>Preprocessor>Modeling>Cr eate>Booleans>Overlap>Area，在弹出 对话框后，单击[Pick All]。
电磁场计算中的有限元方法教程
电磁场计算中的有限元方法教程引言电磁场计算是电磁学领域中重要的研究内容之一，广泛应用于电气工程、通信工程、电子技术等领域。
而有限元方法（Finite Element Method，简称FEM）是一种常用的数值计算技术，可以解决电磁场计算中的复杂问题。
本文将介绍有限元方法在电磁场计算中的基本原理、步骤和应用。
一、有限元方法简介有限元方法是一种通过将待求解区域划分成有限数量的小单元，利用单元上的近似函数构造整个区域上的解的数值计算方法。
有限元方法的基本思想是在每个小单元内近似解以建立一个代数方程组，通过将这些方程组联立得到整个区域上的解。
有限元方法具有处理复杂几何形状、边界条件变化和非线性问题的优势，因此被广泛应用于工程和科学计算中。
二、电磁场方程建立在电磁场计算中，关键是建立合适的电磁场方程。
常见的电磁场方程包括静电场方程、恒定磁场方程、麦克斯韦方程等。
根据具体情况选择适用的方程，并根据材料的性质和边界条件确定相应的方程形式。
三、有限元网格划分有限元方法需要将计算区域划分为有限数量的小单元。
在电磁场计算中，通常采用三角形或四边形单元来进行划分，这取决于计算区域的几何形状和分辨率要求。
划分过程需要考虑电场变化的特点和计算精度的需求，合理划分网格对精确计算电磁场起着重要的作用。
四、有限元方程的建立有限元网格划分完成后，需要建立相应的有限元方程组。
以求解静电场问题为例，我们可以利用能量最小原理、偏微分方程等方法建立有限元方程组。
有限元方程组的建立需要考虑电场的连续性、边界条件和材料特性等。
五、有限元方程求解有限元方程组的求解是求解电磁场分布的核心任务。
根据具体的方程形式和计算区域的几何形状，可以采用直接法、迭代法、近似法等方法来求解方程。
在电磁场计算中，常用的求解算法包括高斯消元法、迭代法、有限元法和有限差分法等。
六、计算结果的后处理在得到有限元方法计算的电磁场分布结果后，需要进行相应的后处理，进行数据分析和可视化。
有限元Comsol-Multiphysics的输电杆塔模态分析
有限元Comsol-Multiphysics的输电杆塔模态分析本科毕业设计（论文）基于Comsol Multiphysics的输电杆塔模态分析摘要随着社会的发展，输电线路作为电网的大动脉，其安全稳定的运行关乎着国民经济的稳定。
作为支撑输电线的骨骼，输电铁塔的安全可靠运行是电网安全稳定运行的重要保证。
但近年来，在各种极端情况下，倒塔断线事故时有发生，严重危害了电网安全。
因此，研究输电塔架在各种复杂极端情况下的静动力特性对提高输电线路的安全可靠性有着重要的研究以及工程价值。
本文以有限软软件COMSOL Multiphysics为研究平台，根据已有的设计资料，研究了输电塔架的有限元模型的建立方法，建立了酒杯型直线塔的有限元分析模型，并提出了塔架在风载荷、覆冰载荷、基础沉降等工况下的研究处理办法。
根据设计规程，通过分析计算得出了输电塔架在大风作用下的风载荷，并分段施加在输电塔架以实现风载荷的准确施加。
风载荷下，最大的位移出现在塔身。
然后研究了输电塔架在覆冰、基础沉降等工况下的静力学特性。
最后重点研究了输电塔架的动力特性，对有限元模型进行了模态分析，得到了输电塔架的前10 阶振型以及相对应的自振频率，通过研究发现在塔腿和塔身部分容易过早的出现局部模态。
关键词：输电杆塔；输电塔线体系；静力特性；动力特性AbstractWith the development of society, the security an stability of electric transmission line system is important to national economy. As the artery of electric network, electric transmission line is a vital implement. Recently, the happening of the collapsing accidents of tower-line system threatened the security of electric network. Therefore, the study of static and dynamic characteristics of the transmission tower has important value both in theory and engineering to improve the safety and reliability of power system.The finite software COMSOL Multiphysics is used as the analyzing platform in this paper. Based on design information，transmission tower as the glass-shaped tangent tower for analyses is established. In the meantime, the paper advanced the processing methods of different loading cases, such as in wind , ice, foundation settlement.According to the design standards, the subsection wind load of solo tower under maximum wind design are calculated and loaded. The maximum displacement appears in the windward side of tower body.Then the paper studied the mechanical property of transmission tower under extreme cases such as ice, foundation settlement and other working conditions.Moreover, the mode analyses are carried out considering tangent tower, obtaining its former ten self vibration frequency and vibration mode correspondingly. According to the frequency and vibration mode, finding that part of tower leg and body are tend to appear partial mode.Key words:Transmission tower; Transmission line system;Static characteristic; Dynamic characteristic;目录第一章绪论 (1)1.1 选题的意义和目的 (1)1.2 输电杆塔在国内外的发展与研究 (2)1.3 论文研究主要内容 (3)第二章输电杆塔体系的建模及分析 (5)2.1 输电杆塔概况 (5)2.2 有限元分析软件Comsol Multiphysics (6)2.1.1 有限元理论概述 (6)2.1.2 Comsol Multiphysics软件的主要功能和分析过程实现 (7)2.1.3 有限元建模要求 (7)2.2 输电杆塔体系模型的建立 (8)2.2.1 仿真模块的选取 (8)2.2.2 输电杆塔模型的建立 (8)101112121214151516161717 3.3 基础沉降作用下的静力学分析 (18)3.3.1 基础沉降 (18)3.3.2 输电单塔基础沉降作用下的静力学分析 (18)3.3.3 输电塔线在基础沉降作用下的静力学分析 (20)3.4 本章小结 (20)第四章基于COMSOL Multiphysics输电杆塔模态分析 (21)4.1 输电杆塔模态分析理论 (21)4.1.1 输电单塔的自振模态分析 (22)4.2 模态分析在COMSOL Multiphysics中的实现 (23)4.3 输电塔线体系的模态分析 (26)4.3.1输电塔塔模态分析 (26)4.3.2输电塔线耦合模态分析 (29)4.4 本章小结 (30)结论和展望 (31)总结 (31)展望 (31)参考文献 (32)致谢 ....................................................... 错误!未定义书签。
输变电项目电磁环境影响预测要点分析
dB《资源节约与环保》2019年第8期输变电项目电磁环境影响预测要点分析杨文燕(深圳市宗兴环保科技有限公司广东深圳518000)摘要：本文以某110kV输变电项目为例，探讨了输变电项目电磁环境澎响预测餉范围、模式、参数选择和预测结果，并提出了环境保护对策措施，为环评单位、电力设计部门及环保部门提供参考。
关键词：电磁环境；输变电项目；环境彩响预测引言近年来,随着国家电力事业的快速发展,为保障区域经济社会发展需求,110kV、220kV输变电项目陆续开工建设,高压配电网结构得到了优化,有效提升了供电的可靠性。
但，输变电项目工程电磁环境影响投诉增多，成为关注的问题之一。
因此，开展输变电项目电磁环境影响评价，提出合理的环境保护措施,为环评单位、电力设计部门及环保部门提供参考。
1项目简介为提升供电容载比,缓解区域供电矛盾,满足辖区范围内新建项目的用电需求，提高供电稳定性和可靠性，在某市拟新建110kV输变电项目。
工程(本期)建设规模为:主变2X80MVA同塔双回，设备安装方式为全户内.GIS设备，评价规模为主变2x 80MVA同塔双回。
2输变电项目电磁环境影响预测2.1预测范围输变电项目电场、磁场评价范围为围墙外500m范围内区域，其中，围墙100m为重点监测区。
此外，输电线路边导线外50m带状区域为电路工频电场和工频磁场评价范围，输变电线路两侧2km带状区域为无线电干扰评价区域,其中，输变电线路两侧100m带状是重点评价范围。
2.2预测标准根据《环境影响评价技术导则输变电工程》(HJ24-2014)、《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)、《110kV-750kV架空输电线路设计规范XGB50545-2010)等相关技术导则及规章的规定，llOkV输变电电磁环境影响监测的标准为：50Hz公众暴露控制限值为工频磁感应强度100)jl T,工频电场强度为4000V/m o2.3预测模式根据预测标准(HJ24-2014)、GB8702-2014)、(GB50545-2010),预测输变电线路下空间工频电磁场强度计算模式，分别计算各种线路架设方式下，不同净空高度(Om-5Om)工频磁场和工频电磁数值。
基于ANSYS的输电导线找形方法研究与分析
式 中 ： 一
ｒｏ 芸； 。为最低 ； 。 ２ｃ ｙ
的初应 变 ，划分 网格 形成 有 限模 型 。 ② 施 加 约束 及 荷 载 ：在 Ａ点处 施 加 完 全 约束 ，在
点处轴 向应力 ；ｙ为输电导线比载 ； 为高差 ；，为档距 。 Ｂ１点处 通过旋转节 点坐标系对 ＢＩ施加不完全约束 ，·——．．
翠 翳 兽 基 于 ＡＮＳＹＳ的输 电导线找形 方法研 究与分 析
陈 昌 隆 ，陈佳 昊 ，张晨 晟 ，王 佳 伟
（合 肥工 业大 学 宣城 校 区 建筑 工程 系 ，安徽 宣 城 ２４２０００）
摘 要 ：导线找 形结果的精 确程度 直接 影响着后续动 力分析 的 准确性。针对输 电导线找形 本研 究对 已有 的悬链线 法、直接 迭 代 法、找形 分析 法进行 了回顾 ，并根据 输 电塔 线施 工 中的牵 引 导 线 的过 程 提 出 了一种 新 的 导 线找 形 方 法 即 滑移 加 栽 法 。文 章 以 某 架 空 输 电 导 线 为例 ，对 不 同方 法 计 算得 到 的 模 拟 值 与 理 论 值进行 了对比分析 。通过结果可知 ，有 限元找 形方法所得结 果 与理论解 十分接近 ，验证 了有限元找形 的可靠性 ，以及 滑移加 载 法在 输 电导 线 找 形 中的 有 效 性 。 关 键 词 ：输 电导 线 ；找 形 ；ＡＮＳＹＳ；滑 移 加 载 法
节点移动到输电塔悬挂导线处 ，即可得到导线重力作 用 下 的初 始形 态 。ＡＮＳＹＳ软件 具 有较 强 的非 线 性处 理 能力 ，是 目前 进行 非 线性 结 构有 限元 分 析 中使 用 最 为广泛 的软件之一ｆ２ｊ。因此 ，结合现场施工技术研究输 电导线 找形 在 ＡＮＳＹＳ上 的实现 更有 现 实意 义 。
A-65. 输电线路工频电磁场仿真软件开发
电场强度E/(V.m-1)
6000 5000 4000 3000 2000 1000
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40 45 50 距线路中心线的距离X/(m)
图 8 330kV 徐川双回线电场数据
计算值 测量值
图 6 330kV 徐川双回线
电位取为零，各相导线表面按相序加电位， 以杆塔中心位置投影为圆心做半圆形计算区 域，地面以上的边界由无穷远单元剖分以模
拟无穷大求解区域。由于电压是正弦变化的，
为了反映电场的有效值，加载时取基准相初 相角为 0 和 90 各计算一次，将两次得到的电 场计算结果合成得到最终的有效值。对于三 相线路，由相位不同形成的电场强度水平和 垂直分量分别按相位矢量来合成，其合成矢 量对时间的轨迹是一个椭圆。具体的合成方 法为：
3 软件设计
(1) 软件总体设计
软件包括四个模块：参数输入模块，模 型生成模块，有限元计算模块，后处理模块， 其功能结构如图 1 所参数输入模块
路参数，建筑物有无标志及建筑物参数，后
利用 Visual C++程序语言开发可视化的 用户参数输入界面[9]。输入的参数包括计算
陈 楠 1，文习山 1，李 晔 2
(1.武汉大学电气工程学院；2.宁夏电力科学研究院)
摘 要：基于参数有限元方法，综合运用参数化设计语言 APDL 和接口调用技术，开发了专用的输电线路电
磁场评价预测软件，能够综合考虑线路参数、杆塔结构、相序布置等因素，计算输电线路下方的工频电磁场 分布。软件包括参数输入模块，模型生成模块，计算模块和后处理模块，能根据用户输入参数动态完成有限 元模型的建立、后台批处理计算和结果的存储与输出。现场实测表明，该软件计算结果与实测数据误差不超 过 10%，能有效地对输电线下的电磁环境进行评估，为输电线路设计提供指导依据。
工程电磁场数值分析(有限元法)
04
有限元法在工程电磁场中的应用
静电场问题
总结词
有限元法在静电场问题中应用广泛，能够准确模拟和预测静电场 的分布和特性。
详细描述
静电场问题是指电荷在静止状态下产生的电场，有限元法通过将 连续的静电场离散化为有限个单元，对每个单元进行数学建模和 求解，能够得到精确的解。这种方法在电力设备设计、电磁兼容 性分析等领域具有重要应用。
单元分析
对每个单元进行数学建模，包 括建立单元的平衡方程、边界 条件和连接条件等。
整体分析
将所有单元的平衡方程和连接 条件组合起来，形成整体的代 数方程组。
求解代数方程组
通过求解代数方程组得到离散 点的场量值。
有限元法的优势和局限性
02
01
03
优势 可以处理复杂的几何形状和边界条件。 可以处理非线性问题和时变问题。
传统解析方法难以解决复杂电磁场问题，需要采用数值分析方法 进行求解。
有限元法的概述
有限元法是一种基于离散化的数值分 析方法，它将连续的求解域离散为有 限个小的单元，通过求解这些单元的 近似解来逼近原问题的解。
有限元法具有适应性强、精度高、计 算量小等优点，广泛应用于工程电磁 场问题的数值分析。
02
静磁场问题
总结词
有限元法在静磁场问题中同样适用，能够有效地解决磁场分布、磁力线走向等问题。
详细描述
静磁场问题是指恒定磁场，不随时间变化的磁场问题。有限元法通过将磁场离散化为有限个磁偶极子，对每个磁 偶极子进行数学建模和求解，能够得到静磁场的分布和特性。这种方法在电机设计、磁力泵设计等领域具有重要 应用。
有限元法的基本步骤
01
基于有限元方法的电磁场分析及其应用研究
基于有限元方法的电磁场分析及其应用研究电磁场分析及其应用研究绪论电磁场是物理学中的一个重要领域，研究电荷和电流在空间中所引起的相互作用。
针对电磁场的研究以及其在不同领域中的应用，有限元方法被广泛采用。
本文将基于有限元方法，对电磁场的分析和应用进行研究。
有限元方法有限元方法是一种数值计算方法，能够对复杂结构进行分析。
它将连续线性问题转化为有限个离散子问题，通过建立模型和求解离散子问题得到结果。
在电磁场分析中，有限元方法可用于求解电磁场分布、电场强度和磁场强度等。
电磁场分析电磁场分析的目标是通过数值计算，获取电磁场的分布情况。
有限元方法在电磁场分析中具有一些优势，如能够处理复杂结构、边界条件的模拟等。
在电磁场分析中，有限元方法可以通过建立合适的网格模型，计算电荷和电流分布，进而求解电磁场的分布。
电磁场分析的应用电磁场分析在众多领域中都有广泛的应用。
以下将介绍其中几个典型的应用领域。
1. 电磁辐射与抗干扰电磁辐射与抗干扰是一项重要的研究领域，用于减小电磁波对周围设备的干扰，提高系统的抗干扰能力。
有限元方法可以模拟并分析电磁辐射场，通过改变电路参数或增加屏蔽措施，提高系统的抗干扰能力。
2. 电磁场感应电磁场感应是指当磁场改变时，产生感应电流。
有限元方法可以通过建立适当的模型，计算电磁感应的情况。
这在电动机、发电机等电磁设备的设计和分析中具有重要作用。
3. 电磁场辐射与传输电磁场辐射与传输是指电磁波在介质中传输和辐射的过程。
有限元方法可以模拟电磁场辐射传输的情况，对无线通信、天线设计等领域起到关键作用。
总结本文基于有限元方法，对电磁场分析及其应用进行了研究。
有限元方法是一种有效的数值计算方法，能够应用于复杂的电磁场分析中。
电磁场分析在电磁辐射与抗干扰、电磁场感应、电磁场辐射与传输等领域具有广泛的应用。
随着科技的发展，有限元方法在电磁场分析中将发挥越来越重要的作用。
高压输电线路的电磁场仿真与分析
高压输电线路的电磁场仿真与分析一、引言高压输电线路是现代电力系统的重要组成部分，它将发电厂产生的电能传送到各个用电地点。
然而，高压输电线路所产生的电磁场会对周围环境和人体健康产生一定的影响。
为了准确评估高压输电线路的电磁场分布情况，科学家们利用电磁场仿真技术进行研究和分析，为相关决策提供科学依据。
二、高压输电线路的电磁场特点高压输电线路的电磁场主要来源于输电电缆中的电流和电压。
电流产生的磁场和电压产生的电场构成了线路周围的电磁场。
这两种场都具有一定的传播特性和衰减特性。
三、电磁场仿真技术的原理电磁场仿真技术是通过数学模型和计算方法来模拟和计算电磁场分布的一种方法。
它基于麦克斯韦方程组和边界条件，在计算机上进行数值计算，并得到电磁场的分布情况。
常用的电磁场仿真方法包括有限元法、有限差分法、矩量法等。
四、高压输电线路电磁场的仿真模型为了准确模拟高压输电线路的电磁场分布，研究者需要建立合适的仿真模型。
首先，他们需要获取输电线路的几何信息和物理参数，如杆塔的高度、导线的直径、电流的大小等。
然后，根据这些参数，利用电磁场仿真软件进行建模和仿真。
五、高压输电线路的电磁场特性分析通过电磁场仿真技术，研究者可以得到高压输电线路的电磁场分布情况。
他们可以分析电磁场的强度、方向和空间分布等特性。
同时，他们还可以研究电磁辐射对周围环境和人体健康的影响，并提出相应的防护措施。
六、高压输电线路电磁场的安全评估在高压输电线路的规划和建设过程中，电磁场的安全问题是一个重要的考虑因素。
利用电磁场仿真技术，可以对不同方案的电磁场进行评估，从而选择最合理和最安全的方案。
同时，在线路运行过程中，也可以通过监测和预测电磁场的变化情况，及时采取措施，确保线路的安全运行。
七、高压输电线路电磁场仿真技术的挑战和发展方向尽管电磁场仿真技术已经取得了一定的成果，但仍面临一些挑战。
首先，仿真模型的建立和参数的获取需要大量的工作和数据，这对研究者的技术水平和资源投入提出了一定要求。
高压输电线路附近电磁环境的预测模型和软件
收稿日期:1998208230高压输电线路附近电磁环境的预测模型和软件Prediction M odel and S oftware for ElectromagneticEnvironment near to HV Transmission Lines邹 澎 侯均衡 周晓萍(郑州大学,郑州市,450052)[摘 要] 作者分析了高压输电线路附近产生的工频电场和电晕放电辐射场,包括工频电场强度和电位的分布,电晕放电辐射场中的导线表面的电位梯度、基准点场强的计算、辐射场强的频率特性和横向距离特性等。
建立了预测高压输电线路附近工频电场和电晕放电辐射场的预测模型,编制了高压输电线路附近电磁环境的预测软件,并通过对实际线路的测量进行了验证。
[关键词] 输电线路 工频电场 电晕放电辐射场 预测模型 预测软件1 高压输电线路附近电磁环境的预测模型111 线路附近工频电场的数学模型计算工频电场采用国际大电网会议第36101工作组推荐的方法[1]。
首先利用矩阵方程(1)式计算输电线路各相导线上的等效电荷:U 1U 2…U n=λ1,1+λ1,2+…+λ1,n λ2,1+λ2,2+…+λ2,n … … …λn ,1+λn ,2+…+λn ,nτ1τ2…τn(1)式中 [U ]———各导线上电压的单列矩阵;[τ]———各导线上等效电荷的单列矩阵;[λ]———各导线的电位系数组成的n 阶方阵(n 为导线的数目)。
[U ]由输电线路的电压和相位给定;[λ]可由镜像法求得,用i ,j ……表示相互平行的实际导线,用i ′,j ′……表示它们的镜像,如图1所示。
电位系数可以写为:λi ,i =12πε0ln 2h i R i (2)λi ,j =12πε0ln D ′i ,j D i ,j (3)λi ,j =λj ,i对于分裂导线,R i 是等效半径[1]。
由[U ]和[λ],利用矩阵方程(1)式即可解出[τ]。
图1 导线i ,j 和它们的镜像i ′,j ′求出等效电荷密度[τ]以后,输电线路附近电场强度的分布可以用高斯定理和叠加原理计算:E →=12πε0∑n i =1τi r i r →i -∑n i =1τi r i ′r →i ′(4)式中 r i ,r i ′———场中任意点到第i 相导线及其镜像的距离。
高压输电线路辐射电磁场计算与风险评估
高压输电线路辐射电磁场计算与风险评估近年来，随着电力设施的建设不断发展，特别是高压输电线路的铺设，人们对其辐射电磁场的影响越来越关注。
因此，对高压输电线路辐射电磁场的计算和风险评估显得尤为重要。
本文将就如何计算高压输电线路辐射电磁场以及相关风险评估进行探讨。
一、高压输电线路辐射电磁场计算高压输电线路辐射电磁场计算的关键是确定电磁场强度和分布。
主要可采用以下方法进行计算：1. 数值模拟法：通过建立高压输电线路的数学模型，运用有限元或有限差分等数值计算方法进行模拟，得出电磁场的分布情况。
这种方法需要依赖大量的电磁参数数据，如输电线路的导线参数、地面导电率等，同时还需对模型进行验证，确保计算结果的准确性。
2. 实测法：通过现场实际测量得出高压输电线路的电磁场强度和分布，然后进行数据分析和处理，得出相关计算结果。
这种方法适用于针对具体高压输电线路的辐射电磁场情况进行评估。
3. 统计推算法：通过对已建成的高压输电线路进行统计调查，获取大量的电磁场数据，然后进行统计分析和推算，得出辐射电磁场的计算结果。
这种方法适用于对大范围、复杂的高压输电网的辐射电磁场进行评估。
不论采用哪种计算方法，都需要考虑诸多因素，如导线高度、线路类型、导线排列形式、接地方式等。
同时，还需要根据不同距离和方向上的电场和磁场强度来进行计算。
二、高压输电线路辐射电磁场风险评估高压输电线路辐射电磁场风险评估的目的是降低电磁场对人体健康的潜在风险，主要从以下几个方面进行评估：1. 国际标准参考：参考国际标准和规范，如国际电工委员会（IEC）和国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）等的相关标准，以确定高压输电线路辐射电磁场的限值水平。
2. 风险评估方法：高压输电线路辐射电磁场的风险评估主要可采用以下方法：根据电磁场的强度和频率，结合人体暴露时间、暴露距离等因素，进行辐射剂量的估算；通过流行病学调查和回顾性研究，分析电磁场暴露与人体健康状况之间的关联性；根据风险评估结果，制定相关的管控措施和防护措施。
高压电力线路中的电磁场计算与分析
高压电力线路中的电磁场计算与分析一、引言高压电力线路是电力传输的重要组成部分，在电力传输过程中扮演着至关重要的角色。
然而，高压电力线路所带来的电磁场也是不可忽视的。
这些电磁场对周围环境和人体健康可能产生负面影响。
为此，需要对高压电力线路中的电磁场进行计算和分析，以评估电磁场的强度和影响范围，并采取必要的措施来减小电磁辐射对周围的影响。
二、高压电力线路电磁场的计算方法在对高压电力线路中的电磁场进行计算时，一般采用有限元法和有限差分法两种方法。
有限元法是一种基于离散化的数值分析方法，将电磁场模型离散化成由有限数量三角形、或四边形等区域组成的网格。
通过对网格内节点的物理量进行求解来得到电磁场的分布情况。
有限差分法是一种常见的数值模拟方法，将电场连续性方程和磁场连续性方程分别离散化，并采用中心差分法或差分网格法等数值方法来求解。
三、高压电力线路电磁场的影响因素高压电力线路中的电磁场受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1.电流强度电力线路的电流强度直接决定了电磁场的强度。
当电流强度增大时，电磁场的强度也会相应增大。
因此，高压电力线路应该尽可能选择合适的电流强度，以减小对周围环境的影响。
2.线路类型不同类型的电力线路会产生不同的电磁场影响范围。
例如，同样电流强度下，直流电力线路的电磁场影响范围比交流电力线路更远。
3.线路高度电力线路越高，其电磁场的影响范围也会增大。
因此，在电力线路设计中需要考虑不同高度下电磁场的影响。
4.线路距离电磁场的强度随着距离的增大而迅速衰减。
因此，保持一定的距离对减小电磁辐射很有帮助。
四、高压电力线路电磁场的影响评估对高压电力线路中的电磁场影响要进行评估。
这可以通过以下几个指标：1.电场强度电场强度是评估电磁辐射程度的关键指标之一。
在电力线路设计时，应该控制电场强度，尽量将其保持在安全范围内。
2.磁场强度磁场强度是另一个评估电磁辐射程度的关键指标。
同样，电力线路设计时也应该尽量控制磁场强度，以减小其对周围环境和人体健康的影响。
电磁兼容性预测与仿真技术在军用电子设备中的应用研究
电磁兼容性预测与仿真技术在军用电子设备中的应用研究在现代军事装备的研发和生产过程中，电子设备是一个不可或缺的组成部分。
这些设备的有效性和可靠性直接影响到军事力量的战斗力，因此在开发和生产过程中，需要综合考虑其电磁兼容性问题。
电磁兼容性预测与仿真技术是解决这个问题的关键技术之一。
电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中正常工作的能力，电磁兼容性问题则主要体现在电磁干扰和电磁辐射两方面。
电磁干扰会导致电磁信号传输到其他设备上，导致其功能错误；电磁辐射则会把电磁辐射场导致接受到其它没有磁场的设备上，影响设备的正常工作。
为了解决这些问题，需要在设备设计和生产过程中采用电磁兼容性预测与仿真技术。
电磁兼容性预测与仿真技术可以分为两类：数学模型和电磁仿真。
数学模型是对电子设备内部结构和外部电磁环境的数学描述，采用数学模型可以通过数值计算等方式对电磁场的行为进行分析。
电磁仿真则是利用计算机技术对电磁场进行模拟和预测的过程，可以更直观地显示电磁场的行为特征，并得到更准确的数据。
数学模型和电磁仿真技术的应用可以在设计和生产过程中发挥重要的作用。
在设计过程中，可以基于数学模型和电磁仿真技术对设备结构和电磁环境进行分析，评估设备工作的稳定性和安全性。
在生产过程中，可以通过电磁兼容性测试和分析对设备的电磁性能进行评估和测试，确保设备的质量和可靠性。
例如，在雷达系统中，电磁辐射问题是一个重要的问题。
为了解决这个问题，需要在设计和生产过程中采用适当的电磁兼容性预测与仿真技术。
利用最新的有限元分析技术，可以对雷达系统的电磁场分布进行仿真、分析和预测。
通过对这些领域进行研究，可以更好地理解电磁辐射问题，确保雷达系统的电磁兼容性。
除了雷达系统以外，电磁兼容性预测与仿真技术也广泛应用于其他军用电子设备。
例如，有动力海洋工程中对于电子系统的防护和间隔、电力电子系统和磁浮交通等方面均需要考虑电磁兼容性问题。
在这些应用中，电磁兼容性预测和仿真技术的综合应用是解决问题的关键。
基于MAXWELL软件的单极特高压直流输电线路参数的计算
基于MAXWELL软件的单极特高压直流输电线路参数的计算本文首先介绍了现有的特高压直流输电线路参数的计算方法，然后针对特高压直流输电线路的具体特点，基于有限元法和场-路耦合原理，采用MAXWELL 软件，研究了单极特高压直流输电线路电场及电容参数、磁场及电感参数的计算方法，大大简化了单极特高压直流输电线路参数的计算，并且提高了计算精度。
标签：特高压；直流输电；MAXWELL；参数0 引言随着电网的发展，特高压开始越来越多的出现在人们的视野中，特高压直流输电线路的参数对线路的设计具有很大的影响，因此对于特高压直流输电线路参数计算方法的研究具有非常重要的现实意义。
线路参数可分为线路电容和线路电感。
线路电容的计算可按以下二步骤进行：1）利用麦克斯韦电位系数法求每极导线单位长度所带电荷Q；2）应用公式C=Q/U求分裂导线对地电容。
对于线路电感的计算，导体中有电流通过，在其周围就会产生磁场，若磁路的导磁系数为常数，与导体交链的磁链与电流呈线性关系，则导体的自感L由L=/I 计算。
以上计算方法均具有一定的不精确性，并且在数据较多的情况下，计算过程非常繁琐。
本文将采用MAXWELL软件，研究单极特高压直流输电线路电场及电容参数、磁场及电感参数的计算方法。
1 单极直流输电线路的电场及电容矩阵参数计算针对特高压直流输电线路的具体特点，基于有限元法和场-路耦合原理，本文采用MAXWELL软件，研究单极特高压直流输电线路电场及电容参数的计算方法。
1.1 计算方法的验证为验证MAXWELL软件计算电场及电容方法的适用性，设有单根导线大地回路模型，以及如下的导线参数：导线半径r =1.0 cm，导线高度H=12.5 m，V=500 kV。
首先利用传统的电容计算方法计算导线对地电容，可得C=7.10061012 F/m；然后再利用MAXWELL/2D软件根据上述参数画出简单导线模型，计算得到C =7.07541012F/m。
500kV输电线路电磁环境实测与计算比较分析
500kV输电线路电磁环境实测与计算比较分析摘要：采用现场实测和仿真计算相结合的方法的研究５００ｋＶ交流输电线路的电磁环境分布规律，并讨论相关参数的设定问题，验证基于规范的计算法的工程实用性，为超高压交流输电线路的初步设计、环境影响评价、竣工环保验收等环节提供技术支持关键词：高压；输电线路；电磁环境1 计算方法HJ 24-2014 《环境影响评价技术导则输变电工程》高压输电线上的等效电荷是线电荷，由于高压输电线半径 r 远远小于架设高度 h，所以等效电荷的位置可以认为是在输电导线的几何中心。
设输电线路为无限长并且平行于地面，地面可视为良导体，利用镜像法计算输电线上的等效电荷。
为了计算多导线线路中导线上的等效电荷，可写出下列矩阵方程:式中:U——各导线对地电压的单列矩阵;Q——各导线上等效电荷的单列矩阵;λ——各导线的电位系数组成的 m 阶方阵(m 为导线数目)。
为计算地面电场强度的最大值，通常取设计最大弧垂时导线的最小对地高度。
当各导线单位长度的等效电荷量求出后，空间任意一点的电场强度可根据叠加原理计算得出，在(x，y)点的电场强度分量Ex 和Ey 可表示为:式中:xi，yi ——导线i 的坐标(i=1、2、...m); m ——导线数目;Li ，L'i ——分别为导线i 及其镜像至计算点的距离，m。
对于三相交流线路，可根据式中求得的电荷计算空间任一点电场强度的水平和垂直分量为: 由于工频情况下电磁性能具有准静态特性，线路的磁场仅由电流产生。
应用安培定律，将计算结果按矢量叠加，可得出导线周围的磁场强度。
和电场强度计算不同的是关于镜像导线的考虑，与导线所处高度相比这些镜像导线位于地下很深的距离 d:式中:ρ——大地电阻率，Ω ⋅ m ; f——频率，Hz。
在很多情况下，只考虑处于空间的实际导线，忽略它的镜像进行计算，其结果已足够符合实际。
不考虑导线 i 的镜像时，可计算在 A 点其产生的磁场强度: 式中:I——导线 i 中的电流值，A;h——导线与预测点的高差，m; L ——导线与预测点水平距离，m。
基于有限元软件COMSOL的电磁环境仿真研究
基于有限元软件COMSOL的电磁环境仿真研究
许维忠;苟明;邓长征;肖遥;刘强
【期刊名称】《电力勘测设计》
【年(卷),期】2017(0)S2
【摘要】为了保障输电线路附近居民的安全,线路电磁环境分析至关重要。
本文依托2016年国家电网公司设计竞赛工程,采用有限元软件COMSOL,通过对输电线路的电场、磁场及其标准限值进行分析,简化模型后,对依托项目场地原有线路、新建线路、两线路叠加时分别对周边环境下进行电磁场仿真分析,得到三种线路不同情况下是否在线路正下方及距离正下方一定距离处限制居民活动,以及建筑物距离线路水平距离需要满足的要求的结果。
【总页数】8页(P245-252)
【关键词】输电线路;电磁场;有限元分析.
【作者】许维忠;苟明;邓长征;肖遥;刘强
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
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帝; 何好; 尚延杰; 李维强
4.井下电磁换能器结构设计与COMSOL有限元仿真 [J], 马海峰; 康伟; 康忠健; 龚大建
SOL有限元软件在井间储层电磁响应分析中的应用 [J], 雷琳;宋汐瑾
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输电线路工频电磁场环境研究
输电线路工频电磁场环境研究
孙自安;姚金雄;吕娜;杨彬;杜涵;王强;王曙鸿
【期刊名称】《陕西电力》
【年(卷),期】2015(043)004
【摘要】针对输电线路的电压等级、塔形、导线对地高度、分裂导线形式等种类
和特点,基于Ansoft有限元分析软件,对输电线路所在空间进行建模,研究交流输电
线路电场分布规律及影响因素.依据相应的电磁环境控制指标,给出不同影响因素下
输电线路对地距离,建立考虑工频电磁场环境的输电线路布置方法,以期为项目环评、输电线路设计提供参考和借鉴.
【总页数】5页(P87-91)
【作者】孙自安;姚金雄;吕娜;杨彬;杜涵;王强;王曙鸿
【作者单位】国网陕西省电力公司,陕西西安710048;国网陕西省电力公司,陕西西
安710048;国网陕西省电力公司,陕西西安710048;西安交通大学电气工程学院,陕
西西安710049;西安交通大学电气工程学院,陕西西安710049;西安交通大学电气
工程学院,陕西西安710049;西安交通大学电气工程学院,陕西西安710049
【正文语种】中文
【中图分类】TM752
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1.相同工况下城市架空式和地埋式输电线路的工频电磁场大小分析 [J], 赵静
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电 力 科 学 与 技 术 学 报
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基 于 有 限元 的输 电导 线 电磁 环 境 评估 与预 测
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导 线 周 围 电磁 环境 的有 效 评 估 和 预 测 ．
关 键 词 ： 限元 ； 电导线 ； 环境 ； 有 输 电磁 评估预测
文章编 号 ：６３ １０２１）３ ０ ８ ７ １７— ４（０ １０— ６— ９ ０ ０
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邢修 武 ， 马孝 平
（． １ 中广 核工 程 有 限 公 司 ， 东 深 圳 ５８ ２ ； ． 南 电力 建 设 监 理 咨 询 责 任 有 限公 司 ， 南 长沙 广 １ １ ４ ２湖 湖 ４００） １０ ４
摘 要 ： 基于有限元方法 ， 计算输 电导线周围的工频 电场 、 工频磁 场 、 线 电干扰 和可 听噪声． 无 通过与传 统计算方