143道亨送电线路电磁环境计算系统操作说明V10.docx
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143道亨送电线路电磁环境计算系统操作说明V10
北京道亨公司
www
WWW.SLCAD.COM
电磁环境计算系统
操作说明
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目录
第一章系统概述1
1.1功能简介1
1.2系统需求1
1.3注意事项1
第二章操作流程2
第三章操作步骤3
3.1启动道亨送电线路电磁环境计算软件3
3.2设置回路信息4
3.3导地线库6
3.4计算工频电场6
3.5计算工频磁场8
3.6计算无线电干扰9
3.7计算可听噪声11
3.8计算自然功率12
3.9计算电晕损失12
3.10计算雷电跳闸率12
3.11查看计算结果13
3.12设置绘图参数14
3.13设置计算参数14
3.14显示和隐藏曲线线条15
3.15导出DXF图15
第四章加载演示算例和正确性自测试16
第五章附加工具17
第六章电磁环境相关说明18
第七章附录21
第一章系统概述
1.1功能简介
《电磁环境计算程序》是北京道亨公司开发的一个能够计算工频电场、工频磁场、无线电干扰可听噪声、波阻抗、自然功率和雷击跳闸率的计算软件。
本系统适用于单回路、多回路，多种导线分裂方式、多种相序组合排列的送电线路的任意地面处的工频电场强度、电势、磁感应强度、无线电干扰强度和可听噪声强度的计算，能够输出指定高度处的电场强度变化曲线图、磁感应强度变化图、无线电干扰强度变化图和可听噪声变化图，并且标识出规定限值，计算结果一目了然。
能出图，能导出dxf。
操作简单，界面友好。
1.2系统需求
操作系统：
WindowsXP/7/8
硬件：
通用流行配置计算机
CPU：
1GHz以上
内存：
1GB以上
硬盘：
500MB以上空闲磁盘空间
显示器：
1024×768分辨率以上
第二章操作流程
第三章操作步骤
3.1启动道亨送电线路电磁环境计算软件
选择【道亨三维设计平台】中【电磁环境计算程序】启动系统。
系统运行后界面如下：
3.2设置回路信息
点击界面上【增加回路】来增加一个新回路，在线路架设情况表格中选中新增加的回路所在的行，修改当前回路的额定电压、计算电压系数、输送容量、功率因数、导线型号、分裂数、分裂间距、子导线半径、各相导线坐标、相序和是否通电。
注意，各相导线的Y坐标是指导线的挂点Y坐标。
程序提供了两种快速输入回路的方法：
1、同塔双回垂直排列、双导线。
2、选择塔型，程序自动计算可挂回路。
1）打开同塔双回垂直排列、双地线界面后只要输入相关的数据即可，如图：
2）使用选择塔型，程序自动计算可挂回路的方法可以从导入的CBY文件中获得，打开选择塔型的界面，如下：
在左面的塔型录目录下用鼠标选择其中的一个CBY，右面图形窗口将显示出对应的塔型及导地线挂点，下方的表格显示了当前所有导线的挂点位置及回路数，点击【确定】按钮，回路表格中的导线位置信息将自动填写到电磁环境软件主界面上的线路架设情况表格中，如下图：
由于塔型录中的CBY文件提供的是三维坐标值，而电磁环境计算软件是采用二维平面坐标法，因此程序只导入和换算了三维坐标值中的X和Z坐标。
注：
CBY文件没有提供串长和导线弧垂，因此，导入回路后，还需要手动修改各相导线的Y坐标和弧垂。
3.3导地线库
软件提供了默认的导地线库，在【数据准备】菜单下的“导地线库”中可以查看所有导线信息。
用户也可以在我的文档下的系统数据库中添加、修改或删除导地线，修改完后点击【编辑】后，表格中的“导线型号”和“地线型号”下拉列表会自动更新，这样用户就可以直接选择对应的导地线型号。
3.4计算工频电场
设置完所有回路的信息后，点击【计算工具栏】中的【工频电场计算】，计算完电场强度后，在“等值线”页面下可以查看绘制出的等势线，同时也绘制了按照我国环境指标规定的工频电场强度限值曲线，即电场强度等于4kV/m，如下图：
上图中黑色曲线是标准电场强度限值。
如果用户查看关于当前计算项目电场强度的有关说明，可以在图形中点击鼠标右键，选择“显示相关说明”，相关的说明会显示出来。
点击【任意高度处强度曲线】，切换到此页面可以查看指定高度处的电场强度变化曲线，对应的最大电场强度值等信息。
用户还可以自己输入“地面高度”来查看当前输入高度处的电场强度变化曲线。
在【显示设置】框中可以选择想要查看的选项，包括“强度值的水平分量”、“强度值的垂直分量”、“强度值的合成分量”、“规程规定的限值曲线”、“导线投影位置”、“回路中心位置标识”和“最外侧导线”。
图形下方，还输出了电场强度的安全范围。
工频电场计算部分还包括了：
导地线表面最大电场强度、导地线起晕场强、Em/E0和地面最大电场强度的值，如下图结果表：
3.5计算工频磁场
点击【计算工具栏】中的【工频磁场计算】，计算完磁场后，在“等值线”页面下查看磁感线，如下图：
切换到“任意高度处强度曲线”页面，查看当前输入地面高度处的磁感应强度变化曲线图。
同样也可以在【显示设置】中设置要显示的项目结果。
3.6计算无线电干扰
点击【计算工具栏】中的【无线电干扰计算】，计算完无线电干扰后，同样切换到“等值线”页面查看无线电干扰曲线图，如下图：
同样，切换到“任意高度处强度曲线”查看当前输入高度处的无线电干扰强度变化曲线图：
3.7计算可听噪声
点击【工具栏】中的【可听噪声】计算，计算出可听噪声后，切换到“等值线”界面上查看可听噪声的曲线图：
点击“任意高度处强度曲线”查看当前输入高度处的可听噪声变化图：
3.8计算自然功率
在回路设置完成后，点击计算工具栏中的【计算自然功率】按钮，计算线路自然功率，程序自动切换到“结果表”界面，显示出计算的自然功率和波阻抗值。
3.9计算电晕损失
点击计算工具栏中的【计算电晕损失】按钮，计算线路电晕损失，程序自动切换到“结果表”界面，显示出计算的电晕损失的值。
如下图：
3.10计算雷电跳闸率
点击计算工具栏中的【计算雷击跳闸率】按钮，程序自动打开“雷击跳闸率”界面。
在此界面中可以设置相关的计算参数，如塔的总高度、杆塔电感、杆塔接地电阻、绝缘子串长、绝缘子串50%冲击放电电压、地线金具长、杆塔分流系数、电晕效应校正系数等。
设置相关的参数信息后，点击界面中的【计算雷击跳闸率】按钮，便可分别计算出山区和平原的雷击跳闸率，如下图：
3.11查看计算结果
查看计算结果有两种方法：
一种是在程序界面下方的输出栏中查看，如果当前界面下方没有显示出输出栏，可在【查看】菜单下将“输出窗口”设置为选中状态，将其显示出来。
另一种方法是通过点击左侧“计算工具”栏中的【TXT计算书】或【WORD计算书】来查看计算结果。
下面是在输出栏中显示的电场强度计算结果：
3.12设置绘图参数
如果用户对自动绘制出的曲线图形的完整性或者背景网格的长、宽和坐标轴上的标注等不满意，可以在【设置】菜单点击【设置等值线图、任意高度处强度曲线图】打开的窗口中进行重新设置。
3.13设置计算参数
用户还可以设置计算参数，点击设置菜单下的计算参数按钮，进入【计算参数】界面，如下图：
3.14显示和隐藏曲线线条
在“等值线”界面，如果用户不需要显示“等值线”或“限值等值线”可以在工具栏中设置对应按钮的选中状态，来显示或隐藏曲线线条。
工具栏上的图标为：
3.15导出DXF图
用户可以将计算生成的各个图形，通过在图形窗口中选择鼠标右键中的【导出dxf…】，将图形导出到AutoCAD中，方便保存。
第四章加载演示算例和正确性自测试
软件添加了15个演示算例，考虑到各个较高电压等级的情况，方便用户在使用程序时便捷的取出数据来学习和应用，打开方法为：
点击【文件】菜单下的【加载演示算例】或点击工具栏中的【演示】按钮来打开界面：
用户可以选择其中一个，点击【确定】来加载到软件中进行计算和查看结果。
程序添加了15个正确性自测试算例，考虑到电磁各项计算的各种情况，添加了一些典型的算例。
其作用是当程序更新时，来验证程序这个版本的正确性，如果计算能通过证明版本计算正确，反之程序有错误。
如下图：
第五章附加工具
软件还自带了其它的附加工具，打开方法为：
在【辅助工具】菜单中点击【导线间距计算】来打开“导线间距计算”界面，如下图：
用户可以通过下面的【添加】和【删除】进行回路的新建或删除，增加完回路后，用鼠标选中要修改的回路所在的行，对三相导线的位置进行修改，输入完所有回路的位置后，点击【计算】按钮，程序会计算出各个回路的几何均距值，供用户参考。
第六章电磁环境相关说明
一、工频电场部分
1.国家对工频电场限制规定
工频电场和工频磁场在我国是控制输电线路走廊的重要参数，尤其是工频电场。
在我国的500kV输电线路设计建设中，工频电场是邻近的民房拆迁的主要依据。
目前各国或电力公司对线路下最大地面电场强度的限制规定各不相同，但是各个限制规定都有比较一致的地方：
线下最大电场强度（或农业地区）为10-15kV/m，跨越公路处的电场强度为7-10kV/m，公众活动区域或邻近民房处电场强度小于5kV/m。
我国环境指标HJ/T24-1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》规定，“……暂以4kV/m作为居民区工频电场评价标准”。
2.工频电场的计算原理
根据“国际大电网会议第36.01工作组”推荐的方法，利用等效电荷法计算高压架空送电线（单相和三相高压送电线）下空间工频电场强度。
等效电荷法的抽象假设为：
将高压送电线上的等效电荷看成是线电荷，其位置认为是在送电导线的几何中心；假设送电线路为无限长并且平行于地面，地面视为良导体。
由于静电感应现象，在地面上会有感应电荷产生，这部分感应电荷也会对空间的电场分布产生影响。
此时根据静电场边值问题的唯一性定理，在计算空间的电场时，感应电荷可以用等量异号的镜像电荷代替。
空间中一点的电场即为实际送电线上的电荷产生的电场和镜像电荷产生电场的矢量叠加。
需要注意的是，由于实际中三相交流线路的电压为时间变量，计算时各相导线的电压和相应的电荷都要用复数表示，因此最终计算结果的电场强度也为复数表示，这说明了工频电场也是随时间变化的。
3.工频电势的计算原理
软件的工频电场计算部分还可以计算给定一个点的电势，与电场强度一样，三相交流输电线路的电势也是复数值，表示电势也随时间变化。
4.主要计算依据及来源
（1）、工频电场强度：
A、中华人民共和国环境保护行业标准《环境影响评价技术导则--输变电工程（征求意见稿）》。
B、中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T24-1998。
C、《特高压交流输电工程电磁环境》。
（2）、导线表面电场强度：
A、《电力工程高压送电线路设计手册》第二版。
B、论文《特高压输电线路分裂导线表面电位梯度的分析计算》。
（3）、导线临界起晕场强：
《电力工程高压送电线路设计手册》第二版
二、工频磁场部分
1.国家对工频磁场的限制规定
我国环境指标HJ/T24-1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》规定，“……推荐应用国际辐射防护协会关于对公众全天辐射的工频限值0.1mT作为磁感应强度的评价标准”。
但一般情况下即使是1000kV输电线路的工频磁场也远低于标准，所以工频磁场部分与限值的矛盾并不突出。
2.工频磁场的计算原理
根据“国际大电网会议第36.01工作组”的推荐方法计算高压架空送电线下的空间工频磁场强度。
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，所以根据安培定律可以计算出每条导线在定点的磁场强度，再将计算结果按矢量叠加，就可以得出架空送电线路周围的磁场强度。
和电场强度计算不同的是关于镜像导线的考虑，由于与导线所处高度相比这些镜像导线位于地下很深的距离，所以在很多情况下，计算磁场强度时可以只考虑处于空间的实际导线，而忽略它的镜像，其结果已足够符合实际
3.主要计算依据及来源
（1）、中华人民共和国环境保护行业标准《环境影响评价技术导则--输变电工程（征求意见稿）》。
（2）、中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T24-1998。
（3）、《特高压交流输电工程电磁环境》。
三、无线电干扰部分
1.国家对无线电干扰的限制规定
我国现行国家标准GB15707-1995《高压交流架空送电线无线电干扰限值》规定的限值（0.5MHz）如下表所示，限值的参考距离是边相导线投影20m。
电压（kV）
110
220-330
500
限值[dB（μV/m）]
46
53
55
2.无线电干扰的计算原理
输电线路的无线电干扰主要是由导线、绝缘子或线路金具等的电晕放电产生，电晕形成的电流脉冲注入导线，并沿导线向注入点两边流动，从而在导线周围产生磁场，即无线电干扰场。
这类由电晕放电产生的无线电干扰的频率基本上就在30MHz以内，而大于30MHz的无线电干扰到目前国内外均无可用的测试数据。
由于电晕放电会因天气的变化而强弱变化，所以送电线路的无线电干扰水平会随天气变化而有很宽范围的变化。
根据气象条件的影响，对长期连续无线电干扰的测量结果进行统计分析，可以得到不同统计意义的无线电干扰水平值，计算时一般取的是全天候80%值。
3.主要计算依据及来源
（1）、中华人民共和国环境保护行业标准《环境影响评价技术导则--输变电工程（征求意见稿）》。
（2）、规程dlt691-1999（M）。
（3）、《特高压交流输电工程电磁环境》。
四、可听噪声部分
1.国家对可听噪声的限制规定
交流输电线路的可听噪声也来自于导线的电晕现象。
在好天气下，由交流输电线路电晕产生的可听噪声并不大，在雨天，由于导线下方的水珠使电晕放电强度增加，可听噪声会增大15-20dB（A），因此，对于交流输电线路，可听噪声的限值重点要考虑雨天情况。
根据国家标准GB3096-1993《城市区域环境噪声标准的要求》，我国1000kV级交流特高压输电线路距边相投影外20m处可听噪声的设计限制值为55dB（A），此限制值的意义为在规定的测量时间内所测得的声级中，有50%的时间超过55dB（A）。
2.可听噪声的计算原理
目前，世界各国对可听噪声的预测都是通过电晕笼模拟或仿真试验线段上长期实测数据的统计、分析、回归而演绎出来的，通常导线的可听噪声用A记权声级来表示。
我们采用美国BPA推荐的预测公式来计算可听噪声，该公式是根据各种不同的电压等级、分裂方式的实际试验线路上长期实测数据推导出来的，并利用这下预测公式的结果与其他输电线路的实测结果作了比较，其绝对误差大多数在1dB之内。
该预测公式对于分裂间距为30-50cm，导线表面梯度为10-25kV/cm的常规对称导线均是有效的。
3.主要计算依据及来源
《特高压交流输电工程电磁环境》。
五、电晕损失、波阻抗和自然功率
1.主要计算依据及来源
《电力工程高压送电线路设计手册》第二版。
第七章附录
SLEF错误编号意义
一、说明
1.错误消息定义
SLEF每种错误消息的定义由五部分组成：
编号、是否通知用户、级别、错误信息和详细错误信息。
第一项编号为不重复的整数，每种错误消息都有一个唯一的编号，根据该编号可以查出该种错误消息的所有信息。
第二项是否通知用户定义了该错误是否在弹出框中显示。
第三项级别目前只有两种：
Error和Warning。
其中Error表示出错，计算过程中出错会导致计算第失败；Warning只是一些提示性的消息，不会导致计算失败。
第四项错误信息是对该错误消息的简单描述，一般指明了该种错误的种类和出现原因。
第五项详细错误信息则比错误信息包含更多的内容，包括一些用于进一步说明该条错误的参数。
举例：
以可听噪声计算类错误E_AN_FORMULAR_SPLITDISNOTSUITABLE为例，该种错误编号为902；是否通知用户为是；级别为Warning，说明其不影响计算是否成功；错误信息为“分裂间距超出BPA公式适用范围（30-50cm），计算结果可能不准确”，说明当前线路的某个回路中的导线分裂间距不在30~50cm之间。
详细错误信息为“分裂间距超出经验公式适用范围（30-50cm），计算结果可能不准确[回路号（从0开始），分裂间距mm]”，其中[]外的内容与该错误的错误信息相同，[]内则是参数，它说明了该错误包含2个参数：
回路号和分裂间距，其中回路号是从0开始的，分裂间距数值的单位是mm。
2.错误信息字符串和详细错误信息字符串
错误消息字符串和详细错误信息字符串是最后呈现给用户的信息，它由所有发生过的错误消息根据各自的错误消息定义合成得到。
每种错误的错误消息字符串由序号、该种错误的编号和该种错误的错误信息三部分组成。
而详细错误信息字符串由序号、该种错误的编号、该种错误的详细错误信息和详细错误信息参数×出现次数组成。
举例：
错误消息字符串格式如下：
详细错误消息字符串格式如下：
以详细错误消息字符串中第一条消息为例：
从上可以看出，该错误编号为902，级别为Warning，错误原因是导线分裂间距不在30~50cm范围，实际错误出现在：
0号回路、分裂间距100.000mm、出现次数196614；1号回路、分裂间距60.000、出现次数196614。
二、错误消息定义与意义
1．系统
编号：
-1（E_SLEF_UNKNOWN）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“未知错误”
详细错误信息：
“未知错误[不应该会出现]”
原因：
程序内部错误，此错误不应该会出现
2．输入参数无效
编号：
12（E_INVALID_CIRCUIT_STDU）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中电压等级设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中电压等级设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的额定电压小于等于0
编号：
13（E_INVALID_CIRCUIT_UCOEFF）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中计算电压系数设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中计算电压系数设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的计算电压系数小于等于0
编号：
14（E_INVALID_CIRCUIT_STDC）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中输送容量设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中输送容量设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的输送容量小于等于0
编号：
15（E_INVALID_CIRCUIT_POWERFACTOR）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中功率因数设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中功率因数设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的功率因数小于等于0
编号：
16（E_INVALID_CIRCUIT_SPLITCOUNT）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中导线分裂数设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中导线分裂数设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的导线分裂数为0
编号：
17（E_INVALID_CIRCUIT_SPLITDX）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中导线分裂间距设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中导线分裂间距设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的导线分裂间距小于子导线直径
编号：
18（E_INVALID_CIRCUIT_SUBDXRADIURS）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中子导线半径设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中子导线半径设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的子导线半径小于等于0
编号：
19（E_INVALID_CIRCUIT_SPLITRADIUS）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中子导线分裂半径不正确”
详细错误信息：
“回路信息中子导线分裂半径不正确[]”
原因：
计算得到的某回路导线分裂半径小于0
编号：
20（E_INVALID_CIRCUIT_SUBDXR）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中子导线电阻率设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中子导线电阻率设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的子导线电阻率小于等于0
编号：
21（E_INVALID_CIRCUIT_SUBDXMUR）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中子导线相对磁导率设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中子导线相对磁导率设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的子导线相对磁导率小于等于0
编号：
22（E_INVALID_CIRCUIT_SAG）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中导线弧垂设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中导线弧垂设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的导线弧垂小于0
编号：
23（E_INVALID_CIRCUIT_PHASEORDER）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中相序设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中相序设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的相序不是“ABC”“ACB”“BAC”“BCA”“CAB”“CBA”中的一种
编号：
24（E_INVALID_GDL_RADIUS）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“地线信息中地线半径设置不正确”
详细错误信息：
“地线信息中地线半径设置不正确[]”
原因：
地线表中输入的地线半径小于等于0
编号：
25（E_INVALID_GDL_R）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“地线信息中地线电阻率设置不正确”
详细错误信息：
“地线信息中地线电阻率设置不正确[]”
原因：
地线表中输入的地线电阻率小于等于0
编号：
26（E_INVALID_GDL_MUR）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“地线信息中地线相对磁导率设置不正确”
详细错误信息：
“地线信息中地线相对磁导率设置不正确[]”
原因：
地线表中输入的地线相对磁导率小于等于0
编号：
27（E_INVALID_GDL_SAG）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“地线信息中地线弧垂设置不正确”
详细错误信息：
“地线信息中地线弧垂设置不正确[]”
原因：
地线表中输入的地线弧垂小于0
编号：
28（E_INVALID_CIRCUIT_STRANDCONST）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中绞合常数设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中绞合常数设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的绞合常数小于等于0
编号：
29（E_INVALID_CIRCUIT_STRANDRADIUS）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“回路信息中单股铝线半径设置不正确”
详细错误信息：
“回路信息中单股铝线半径设置不正确[]”
原因：
回路表中输入的单股铝线半径小于等于0
编号：
30（E_INVALID_GDL_STRANDCONST）
是否通知用户：
是
级别：
Error
错误信息：
“地线信息中绞合常数设置不正确”
详细错误信息：
“
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