工频电场检测探头供电方式的对比研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

从中国的工业实力逐渐发展壮大以来,国内的电网建设、电力运输设备、电力转换设备越来越发达,与此同时形成了更加复杂的电磁环境,而生活在其中的人们随着科学意识的不断加深和对生活品质的更高要求,人们开始逐渐关注周围的电磁环境,在这种情况下,对于电磁辐射检测的需求也日益增大,我将要研究的工频电场检测探头是用于检测电场强度的核心部件,其原件的结构对于检测结果的精度有比较大的影响,特别是不同的供电方式和接线方式,本毕业设计旨在寻找出相对最合适的供电方法和接线方式,从而大幅提高工频电场检测探头的检测准确性,使其在应用中能够高效准确的完成任务,节约人力物力成本。在不同的电磁环境和应用环境下,根据仿真和实践总结出相应应该选择的工作模式,从而起到类似工作指南的作用。

电场测量在科研和工程技术中的应用非常广泛,为了保障航天器的安全升空和降落,航天部门对于电场的检测要求就很高,与此同时在医疗,国防,生物等领域的应用也是非常广泛。在电力工业中的应用就更加关键,电力设备周围的空间电场变化决定了设备能否安全的运行,而现在日益引人关注的电力系统电磁兼容问题也离不开电场检测。

高压输电线路输送的交流电为 50Hz,在输电线路周围空间就会产生 50Hz 的工频电场。总体上来讲,距离输电线路越近则电场强度越高,随着距离的增加电场强度呈现递减的趋势,电场强度与电压成正比,可以利用空间的电场信号的计算与测量来确定与高压输电线的距离,以此来判断空间位置点的电磁场强度是否超标,是否安全。基于此可见,能够精确测量输电线路周围的工频电磁场非常重要。准确地计算线路附近的电场强度和精确地测量出工频电场的测量装置能够有效解决人员、设备进入工频电场后对安全距离的判断问题,及时给出人员、设备安全与否的告警提示,可以有效降低安全事故的发生率。

目前加拿大IREQ研究院应用电荷感应式交变电场仪测量了高压线路绝缘子电场的分布,国内则是用自行研制的一维球形电场仪测量了球板电极之间的直流非均匀电场分布[1-2]

电磁环境是存在于给定场所的所有电磁现象的总和,按照原因来分类的话可以将对人类有危害的电磁辐射分为天然电磁环境和认人为电磁环境[3]

地磁场和来自太阳的电磁波构成了天然电磁环境,人类在电磁真空环境中生活会有不适,从长期在太空生活的宇航员的身体表现来看,返回地球之后要在特殊的电磁环境里生活几天后才恢复正常。人为的电磁环境则包括了广播电视、交通工具、家用电器、电力系统等等。自上个世纪三十年代开始,人们逐渐意识到了电磁波对人类的危害性,期初是许多高频加热工人出现了乏力的症状。在二战期间,雷达的广泛应用令不少人接受了微波照射,战后报导了第一例微波白内障病人,美国调集各方专家通过长期观察计算得出是安全上限[4]

当人体周围的电磁场强度超过一定的限度,对人体会形成伤害,有研究表明高频电磁辐射对人体的作用机理主要是热效应、非热效应、累积效应等。

热效应意为人体吸收电磁场能量产生的效应,当电磁场的频率越高,人体的热作用越明显,有可能造成的损伤也越大,但在10GHz以上随频率升高而降低。

非热效应意为人体在电磁环境中所产生的感应电流,虽然人体的温度并不升高,但是产生的感应电流会刺激到人体的组织细胞和神经细胞,从而产生一系列的生理反应,例如产生神经衰弱,白细胞减少等症状,由此所产生的失眠焦虑现象和免疫力下降是所造成的普遍危害。一般而言,人体遭受了低功率的电磁辐射后所受的伤害在几天之后就可以恢复,但是如果在完全恢复之前就遭受第二次辐射就会产生伤害的累积。经常暴露在400KV、500KV以下的变电站工作人员常出现神经系统症状并伴有食欲不振、脉搏加快和血压偏高等症状,血象有轻微的变化。主要临床表现为:头痛、头晕、视力减退、睡眠障碍等神经系统和消化系统症状等近期效应,并出现癌症或遗传性障碍等远期效应。

长期以来,关于工频电磁场对人体健康的影响人们作了大量的研究,一些实验提示,工频电磁场辐射可能与促癌或协同促癌过程有关,可能增加肿瘤的发生风险,尤其是白血病、淋巴系统肿瘤和神经系统肿瘤。

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