1、子課題一導線電磁干擾抑制涂層材料與屏蔽網開發驗收報告南方電網科學研究院清華大學電機系2012-11目錄1、主要研究內容2、特高壓直流線路電磁環境參數研究3、屏蔽線抑制效果及建筑物內外電磁環境參數差異研究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 、結論1 主要研究內容研究內容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外的電磁環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指標研究南方電網已投運直流輸電線路的沿線電磁環境各參數分析研究昆明特高壓國家工程實驗室720mm2導線電磁環境各參數測量統計分析研究2

2、 特高壓直流線路電磁環境參數研究2.1 實驗平臺參數2.2 6x720mm2導線電磁環境參數統計特性研究2.3 導線半徑對電磁環境影響研究2.4 云廣實際線路電磁環境參數測試2.1 實驗平臺參數 試驗線段全長800m，共分為3個檔距，中間檔410m距用于現場測試。2.1 實驗平臺參數 2 特高壓直流線路電磁環境參數指標研究2.1 實驗平臺參數2.2 6x720mm2導線電磁環境參數統計特性研究2.3 導線半徑對電磁環境影響研究2.4 云廣實際線路電磁環境參數測試2.2 LGJ-6720/50導線電磁環境參數統計特性研究測試共進行12個月200余天，獲得測試數據點近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 無線電干擾統計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 地面合成場強統計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 地面離子流密度統計值離子流5%8.4910%11.6950%49.4280%94.5095%127.122.2.5 電暈損耗統計值正極負極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境參數指標研究2.1 實驗平臺參數2.2 6x720mm2導線電磁環境參數統計特性研究2.3 導線半徑對電磁環境影

5、響研究2.4 云廣實際線路電磁環境參數測試2.3.1 電磁環境參數對比導線類型50%80%LGJ-6630/4557.058.5LGJ-6720/5054.557.3表 2- 14 兩種導線下RI的統計值（dBV/m）導線類型50%LGJ-6630/4546.4LGJ-6720/5045.3表 2- 15兩種導線AN的統計值（dBA）導線類型50%95%LGJ-6630/4523.1027.60LGJ-6720/5018.4026.50表 2- 16 兩種導線下ES峰值的統計值（kV/m）導線類型50%LGJ-6630/455.17LGJ-6720/503.68表 2- 17 兩種導線下CL的

6、統計值（W/m）2.3.2 RI及AN的經驗計算方法海拔為2100m處特高壓直流輸電線路RI及AN計算公式如下：導線半徑為1.68cm以及1.8115cm。在標準工況下極間距S=22m，最小對地高度Hmin=18m，分裂間距D=0.45m2.3.2 RI及AN的經驗計算方法通過結果可以看出，6630mm2導線及6720mm2導線在雙極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境參數指標研究2.1 實驗平臺參數2.2 6x720mm2導線電磁環境參數統計特性研究2.3 導線半徑對電磁環境影響研究2.

7、4 云廣實際線路電磁環境參數測試2.4.1 測點線路段選取沿線7個不同海拔地點進行了電磁環境實測2.4.2 電磁環境參數測試結果2.4.2 電磁環境參數測試結果電磁環境參數測點線路段測點高度(m)試驗線段值實際線路值ES (kV/m)舊縣鎮2219.813.79越望鎮26越州鎮3012.610.04AN (dBA)舊縣鎮2242.847.27越望鎮2638.848.37越州鎮3032.347.47RI (dBV/m)舊縣鎮2257.660.69越望鎮2651.550.64越州鎮3045.753.193 屏蔽線抑制效果及建筑物內外EME參數差異研究3.1 屏蔽線縮尺模型試驗3.2 屏蔽線測試方案

8、3.3 屏蔽線對直流輸電線路周圍電磁環境的影響研究3.4 建筑物附近電磁環境差異研究3 屏蔽線抑制效果及建筑物內外EME參數差異研究3.1 屏蔽線縮尺模型試驗3.2 屏蔽線測試方案3.3 屏蔽線對直流輸電線路周圍電磁環境的影響研究3.4 建筑物附近電磁環境差異研究3.1.1 屏蔽線縮尺模型試驗平臺調整幅度以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，旋轉伏特計安裝在金屬板中，用以測量地面合成電場3.1.2 屏蔽線縮尺模型試驗測試結果3.1.3 含有屏蔽線的直流線路電暈電場計算方法3.1.3 屏蔽線原理屏蔽線在導線下方形成低電位區域-降低地面標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外EME參數差異研究3.1 屏蔽線縮尺模型試驗3.2 屏蔽線測試方案3.3 屏蔽線對直流輸電線路周圍電磁環境的影響研究3.4 建筑物附近電磁環境差異研究3.2.1 屏蔽線位置3.2.2 屏蔽線塔架及懸掛點結構桿塔上（不同高度）裝有3層水平橫擔，橫擔總長7m，桿塔每側橫擔長度為3m，橫擔上每1m距離設有屏蔽線懸掛點，設計屏蔽線在兩個支撐桿塔間弧垂為6m，和上方正極導線距離保持至少6m。3.2.3 測試主要內容單根屏蔽線線路兩端阻抗影響對側極導線影響極導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測試3 屏蔽線抑制效果及建筑物內外EME參數差異研究3.1 屏蔽線縮尺模型試驗3.2 屏蔽線測試方案3.3 屏蔽線對直流輸電線路周圍電磁環境的影響研究3.4 建筑物附近電磁環境差異研究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，分別進行雙極電壓800kV和單極電壓+800kV以及-800kV測試。測試結果表明，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]比較嚴重的情況，后續測試中采取雙極800kV的電壓。3.3.3 單根屏蔽線半徑對屏蔽效能的影響序號線型半徑（cm）1LGJ-70/400.682LGJ-120/250.793LGJ-120/700.904LGJ-240/401.095LGJ-300/701.26參數根數位置懸掛點高度（m）弧垂（m）最小對地高度（m）值14下13763.3.

12、3 單根屏蔽線半徑對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 單根屏蔽線半徑對屏蔽效能的影響序號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 單根屏蔽線位置對屏蔽效能的影響序號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屏蔽效能的影響3.3.4 多根屏蔽線不同布置方式對屏蔽效能的影響序號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-橫向分布時最下層為好，縱向分布時7點為好。但統籌觀察AN及RI可發現，7點縱向分布3根屏蔽線AN及RI過大，故認為3跟LGJ-300/70屏蔽線橫向分布與最下層橫擔屏蔽效果最優。3.3.5 不同屏蔽線水平間距對屏蔽效能的影響3.3.5 不同屏蔽線水平間距對屏蔽效能的影響序號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-測試結果表明，屏蔽線水平間距為1m時屏蔽效能為2.56dB，2m時為8.99dB，3m時為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AN及RI相對過大，故認為水平間距為2m時效果最優。3.3.6 不同屏蔽線根數3.3.6 不同屏蔽線根數序號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 屏蔽線優化方案屏蔽線最優方案：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ES的極值正下方，約為14m左右，懸掛點高度為16m，弧垂7m。以與本項目相同的線路參數為例，當采用該布置方式時，線路正方向ES均不超過15kV/m的拆遷標準線，RI及AN均不超標。當無屏蔽線時，經測試得拆遷寬度為正極外27m。考慮正極外7m的強制拆遷范圍，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外EME參數差異研究3.1 屏蔽線縮尺模型試驗3.2 屏蔽線測試方案3.3 屏蔽線對直流輸電線

17、路周圍電磁環境的影響研究3.4 建筑物附近電磁環境差異研究3.4.1 實驗方案3.4.2 建筑搭建3.4.3 ES測試結果3.4.4 RI及AN測試結果建筑物外立面RI (dBV/m)AN (dBA)屋外屋內屋外屋內復合木板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。復合木板結構下RI在房屋內外相差7.8dBV/m，AN相差11.5dBA。水泥磚結構下RI在房屋內外相差9.0 dBV/m，AN相差17.0dBA。鋼板包水泥磚結構下RI在房屋內外相差8.0 dBV

18、/m，AN相差8.5dBA。相比較而言，鋼板結構對RI的衰減較大，復合木板對RI的衰減較小。水泥磚結構對AN的衰減較大，復合木板結構對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步驟：(1) 配料(a) 球磨法根據配方計算

19、出所需各種原料粉末的質量，經分析天平稱出后，加入適量無水乙醇，在聚酯罐內球磨8小時。球磨后的漿料倒入蒸發皿，在烘箱中烘干12小時后，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，詳細內容在后面介紹。4.1 ZnO非線性材料的制備方法、工藝燒結、粉碎(2) 燒結將粉料放入坩堝，在箱式爐，空氣氣氛中燒結即可。燒結是壓敏電阻制備中最關鍵的一步，不同的燒結升溫速度曲線、保溫時間和燒結溫度的選取，對壓敏電阻結構和性能都將產生不同的影響。通常ZnO陶瓷的燒結溫度在1200，保溫時間4.5h，但是如果對粉體進行如此處理，會導致粉體結塊，燒成較致密的陶瓷（相對壓片后樣品存在較多氣

20、孔），無法粉碎成適當粒徑的粉體用于和有機物基體混合。因此要適當降低燒結溫度，為保證非線性晶界結構的形成，還需延長燒結時間。(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證材料對電場的抑制作用，觀察材料對電暈放電的影響是一個可靠的實驗手段，因為電暈放電是由于空間電場不均勻引起的。觀測電暈放電的發光情況和可聽噪聲，比較不同樣品對電暈放電的抑制作用，從而判斷對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 對導線表面的電場仿真4.2 涂敷非線性材料的電暈特性研究導線類型半徑（cm）長度（cm）光滑導線0.19236絞線0.151364.2 涂敷非線性材料的電暈特性研究測試結