【摘要】：近年來,海上風(fēng)電發(fā)展迅速,海洋輸電工程也有向特高壓發(fā)展的趨勢,海底電纜的電壓等級和額定運行電流也隨之增大,海底電纜電磁環(huán)境對海洋生態(tài)環(huán)境的影響日趨明顯。世界各國和海洋保護(hù)組織都十分關(guān)注海底電纜的工頻電磁場問題,因此海底電纜電磁環(huán)境問題成為制約海洋輸電和海上風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵因素,研究海底電纜的電磁環(huán)境問題對海上輸電工程的建設(shè)有重要意義。本文基于一根10km的35kV海底三芯光電復(fù)合纜,采用解析計算,COMSOL Multiphysics有限元仿真和實驗測量三種研究手段,對海底電纜的工頻電磁場進(jìn)行了分析;為了研究工頻電磁場對海洋生物的影響,本文對海底電纜周邊海生物的行為影響進(jìn)行了實驗研究,說明了海底電纜工頻電磁場對海洋生態(tài)環(huán)境有一定的影響。本文主要開展如下幾方面的研究:(1)根據(jù)靜電屏蔽原理證明海底電纜外部工頻電場為零,基于鏡像法計算了海底電纜上方的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度,并分析了海底電纜上方磁場的影響因素。(2)利用COMSOL Multiphysics有限元仿真軟件對海底電纜內(nèi)外部電磁場進(jìn)行仿真,對海底電纜的感應(yīng)電壓、電場強(qiáng)度、感應(yīng)電流、損耗和磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行了深入分析,以得出海底電纜外部電磁場的量級及影響因素。重點對鎧裝的材料屬性對海底電纜外部磁場的影響進(jìn)行了詳細(xì)的仿真,以確定材料屬性對海底電纜內(nèi)外部電磁場的影響。結(jié)合解析計算和有限元仿真,提出了海底電纜工頻磁場的減弱方案。(3)完整設(shè)計了海底電纜電磁環(huán)境的模擬實驗,從安裝、運行和測量都給出相應(yīng)方案,并實施了方案。測量了模擬裝置不同位置的溫度變化,外部工頻電場和工頻磁場值,將測量值和計算仿真值進(jìn)行對比,獲得相關(guān)電磁場的輻射值大小。對可實現(xiàn)的減弱電磁場的方案實測,并進(jìn)行了分析。(4)結(jié)合海洋生態(tài)學(xué)的有關(guān)知識,分別對菲律賓蛤仔、蝦夷扇貝和美洲鰻鱺在海底電纜電磁輻射環(huán)境下行為情況進(jìn)行了實驗。結(jié)合海洋生物實驗的實驗現(xiàn)象,對比現(xiàn)有工頻電磁場輻射限值進(jìn)行分析,得出海底電纜電磁場的輻射限值。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2607836