【摘要】：為解決我國(guó)能源資源與負(fù)荷中心逆向分布的矛盾,近年來(lái),我國(guó)正大力發(fā)展跨區(qū)域的特高壓輸電聯(lián)網(wǎng)工程,這對(duì)于促進(jìn)地區(qū)間的協(xié)調(diào)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)能源資源在全國(guó)范圍內(nèi)的優(yōu)化配置具有十分重要的意義。與此同時(shí),特高壓交流輸電線路的電磁暴露問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注和擔(dān)憂。針對(duì)鮮有文獻(xiàn)研究電磁場(chǎng)與人體相互作用等問(wèn)題,本文運(yùn)用電磁劑量學(xué)方法分別對(duì)典型單回路和同塔雙回路特高壓交流輸電線路對(duì)人體的工頻磁場(chǎng)與工頻電場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行仿真計(jì)算研究,并結(jié)合國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)制定的電磁暴露安全防護(hù)導(dǎo)則進(jìn)行安全評(píng)估。為對(duì)單回路及同塔雙回路1000kV特高壓交流輸電線路的電磁暴露進(jìn)行安全評(píng)估,論文首先運(yùn)用SolidWorks建立總身高1.75m三維的成年人人體站姿模型,其次采用四階Cole-Cole模型對(duì)人體各主要組織的相對(duì)介電常數(shù)和電導(dǎo)率進(jìn)行計(jì)算,單回路桿塔采用晉東南-南陽(yáng)-荊門(mén)1000kV特高壓交流示范工程中典型的酒杯塔和貓頭塔,雙回路桿塔采用淮南-上海(皖電東送)1000kV特高壓交流輸變電工程中典型的鼓形塔和傘形塔,然后采用基于有限元法的軟件COMSOL Multiphysics逐個(gè)建立起單回路酒杯塔與貓頭塔輸電線路、考慮線路弧垂影響的同塔雙回鼓形塔與傘形塔輸電線路的工頻磁場(chǎng)及工頻電場(chǎng)共計(jì)8個(gè)三維的電磁暴露安全評(píng)估數(shù)學(xué)模型,依次計(jì)算出各模型下人體頭皮、顱骨、腦組織和軀干中的磁感應(yīng)強(qiáng)度、感應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度和感應(yīng)電流密度的大小及分布規(guī)律,最后將計(jì)算結(jié)果與國(guó)際通用ICNIRP電磁暴露安全防護(hù)導(dǎo)則進(jìn)行對(duì)比并進(jìn)行安全評(píng)估。結(jié)果表明:單回路酒杯塔線路與貓頭塔線路、同塔雙回鼓形塔與傘形塔線路的工頻磁場(chǎng)暴露均不會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成威脅;對(duì)單回路酒杯塔線路的工頻電場(chǎng)暴露,職業(yè)人員是安全的,處于輸電線路走廊寬度之內(nèi)的公眾需要注意小腿及腳踝處超標(biāo)的感應(yīng)電流密度的防護(hù);對(duì)單回路貓頭塔、同塔雙回鼓形塔與傘形塔線路的工頻電場(chǎng)暴露,處于輸電線路走廊寬度之內(nèi)的職業(yè)人員和公眾均需采取一定的措施以防護(hù)小腿及腳踝處超標(biāo)的感應(yīng)電流密度;從電磁暴露劑量學(xué)的角度出發(fā),單回路酒杯塔線路要優(yōu)于貓頭塔線路,同塔雙回傘形塔線路要優(yōu)于鼓形塔線路。
【圖文】：

圖 2.3 人體模型尺寸示意圖組織電參數(shù)的提取織的介電特性（相對(duì)介電常數(shù)和電導(dǎo)率）是研究生物體與電磁場(chǎng)。同一頻率下的不同生物組織具有不同的介電特性，，同一生物組不同的介電特性。1996 年，Gabriel 根據(jù) 17 種不同人體生物組織在 10Hz~20GHz 的

面向?qū)Ь�的傳輸方向，設(shè)置人體腳底接地，并設(shè)置空氣域的最外圍為磁絕緣，仿真電流的有效值取4000A，酒杯塔下磁場(chǎng)暴露安全評(píng)估模型總的網(wǎng)格剖分自由度數(shù)約為210萬(wàn)，貓頭塔下磁場(chǎng)暴露安全評(píng)估模型總的網(wǎng)格剖分自由度數(shù)約為 213 萬(wàn)，在內(nèi)存為 12G 的計(jì)算機(jī)上完成兩種模型的求解需要的時(shí)間均為 10 分鐘左右。3.2.1 人體磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及分布(1) 人體及其周?chē)鸥袘?yīng)強(qiáng)度分析1000kV 特高壓交流輸電線路帶電運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)線內(nèi)的電流將周?chē)欢ǹ臻g范圍內(nèi)產(chǎn)生交變的工頻磁場(chǎng)，交流輸電線路產(chǎn)生的工頻磁場(chǎng)是三相電流共同作用的結(jié)果。由于人體不屬于磁性類(lèi)物質(zhì)，因此，導(dǎo)線下方的人體不會(huì)對(duì)磁場(chǎng)的傳播產(chǎn)生明顯的干擾。人體周?chē)鸥袘?yīng)強(qiáng)度分布對(duì)比如圖 3.2 所示，左側(cè)為導(dǎo)線“IVI”水平排列的酒杯塔下仿真結(jié)果，右側(cè)為導(dǎo)線“IVI”三角排列的貓頭塔下仿真結(jié)果，以下皆同。從圖 3.2看出，人體的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布規(guī)律與周?chē)諝庀嗤�，并沒(méi)有因?yàn)槿梭w的生物組織特性而產(chǎn)生任何畸變，磁感應(yīng)強(qiáng)度的等位分布為圓弧形。而對(duì)于具體塔型下人體內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，則與人體站位和人體相對(duì)于導(dǎo)線的位置有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM75

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本文編號(hào)：2631955