電磁學(xué)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、電磁學(xué)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用任何一門科學(xué)的誕生和開展都離不開科學(xué)內(nèi)部知識(shí)的繼承和外部社會(huì)歷史條 件的制約，19世紀(jì)電磁學(xué)的崛起正是科學(xué)開展的內(nèi)在邏輯與當(dāng)時(shí)電力技術(shù)革命相 互影響相互推動(dòng)的結(jié)果。近年來，傳統(tǒng)的電工理論、電磁場(chǎng)理論與電子科學(xué)、信息科學(xué)、控制科學(xué)、材料科學(xué)以及生命科學(xué)的交義融合，產(chǎn)生了許多對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì) 開展和人類生活有重大影響的新興學(xué)科，如生物電工學(xué)、生物電磁學(xué)、納米磁學(xué) 等。其中電磁兼容技術(shù)是一門迅速開展的交義學(xué)科，涉及電子、計(jì)算機(jī)、通信、 航空航天、鐵路交通、電力、軍事以至人民生活各個(gè)方面。另一方面，高頻電磁 場(chǎng)在電廠中的除垢技術(shù)也是當(dāng)前重點(diǎn)研發(fā)的工程之一。本文將主要討論電磁兼容 技術(shù)

2、和高頻電磁場(chǎng)除垢技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。一、電磁兼容技術(shù)電磁兼容(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在所處的電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán) 境中任何其他事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。在當(dāng)今信息社會(huì)，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展，一個(gè)系統(tǒng)中采用的電氣及電子設(shè)備數(shù)量大大增加，而 且電子設(shè)備的頻帶日益加寬，功率逐漸增大，靈敏度提高，聯(lián)接各種設(shè)備的電纜 網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜，因此，電磁兼容問題日顯重要。電力系統(tǒng)電磁兼容的主要內(nèi)容包括:(1)電磁環(huán)境評(píng)價(jià)。 即通過實(shí)測(cè)或數(shù)字仿真等手段，對(duì)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)可能受到的 電磁十?dāng)_水平(幅值、頻率、波形等)進(jìn)行估計(jì)。例如，利用可移動(dòng)的電磁兼容測(cè) 試車對(duì)高壓輸電線路或變電站產(chǎn)生

3、的各種十?dāng)_進(jìn)行實(shí)測(cè)，或通過電磁暫態(tài)計(jì)算程 序?qū)赡墚a(chǎn)生的瞬變電磁場(chǎng)進(jìn)行數(shù)字仿真。電磁環(huán)境評(píng)價(jià)是電磁兼容技術(shù)的重要 組成局部，是抗十?dāng)_設(shè)計(jì)的根底。(2)電磁十?dāng)_耦合路徑。弄活十?dāng)_源產(chǎn)生的電磁搔擾通過何種路徑到達(dá)被十?dāng)_的對(duì) 象。一般來說，十?dāng)_可分為傳導(dǎo)型十?dāng)_和輻射型十?dāng)_兩大類。傳導(dǎo)十?dāng)_是指電磁 搔擾通過電源線路，接地線和信號(hào)線傳播到達(dá)對(duì)象所造成的十?dāng)_，例如，通過電 源線傳入的雷電沖擊源產(chǎn)生的十?dāng)_；輻射十?dāng)_是指通過電磁源空間傳播到達(dá)敏感 設(shè)備的十?dāng)_。例如，輸電線路電暈產(chǎn)生的無(wú)線電十?dāng)_或電視十?dāng)_即屆于輻射型的 十?dāng)_。研究十?dāng)_的耦合途徑，對(duì)制定抗十?dāng)_的措施，消除或抑制十?dāng)_有重要的意 義。(3)電磁抗擾性

4、評(píng)價(jià)。 研究電力系統(tǒng)中各種敏感的設(shè)備儀表，如繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電能計(jì)量?jī)x表等耐受電磁十?dāng)_的能力。一般是采用試驗(yàn)來模擬運(yùn)行中可能出現(xiàn)的十?dāng)_并在設(shè)備盡可能接近工作條件下，試驗(yàn)被試設(shè)備是否會(huì) 產(chǎn)生誤動(dòng)或永久性損壞。設(shè)備的抗擾性決定于該設(shè)備的工作原理，電子線路布置、 工作信號(hào)電平，以及所采取的抗十?dāng)_措施。隨著電力系統(tǒng)中各種自動(dòng)化系統(tǒng)和通 信系統(tǒng)的廣泛采用，隨著強(qiáng)電設(shè)備與強(qiáng)電設(shè)備集成為一體的趨向，如何評(píng)價(jià)這些 設(shè)備耐受十?dāng)_的能力、研究實(shí)用和有效的試驗(yàn)方法，制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將成為電力系 統(tǒng)電磁兼容技術(shù)的重要課題。(4)抗十?dāng)_措施，電磁十?dāng)_的產(chǎn)生和耦合。敏感設(shè)備是不可能完全防止電磁搔擾的。因此，往

5、往比擬經(jīng)濟(jì)合理的解決方法是在敏感設(shè)備上應(yīng)用抗十?dāng)_措施。例如， 電力調(diào)度大樓遭受雷擊是不可防止的。但通往系統(tǒng)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的平安運(yùn)行 可通過正確的接地、屏蔽、隔離措施加以保證。研究有效經(jīng)濟(jì)和適用的抗十?dāng)_措 施也是未來電磁兼容領(lǐng)域的重要任務(wù)。 電能質(zhì)量。研究頻率變化、諧波、電壓閃變、電壓驟降等對(duì)用戶設(shè)備性能的影 響。二、高頻電磁場(chǎng)除垢技術(shù)高頻電磁場(chǎng)水處理技術(shù)是一種完全新型的水處理方法，它利用高頻電磁場(chǎng)改 變水分子結(jié)構(gòu)的排列方式，破壞它的結(jié)晶過程來實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的目的。水和水系統(tǒng)屆于開放的空間，不僅與外部空間交換能量，而且也交換物質(zhì)， 是最難研究的對(duì)象。法拉第的電磁學(xué)說是現(xiàn)代物理最重要的奠基理論：磁

6、性是所 有物質(zhì)的固有屆性，并與物質(zhì)的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)密不可分，磁場(chǎng)和電場(chǎng)是物質(zhì)特 性的兩個(gè)方面，在電荷移動(dòng)或電流強(qiáng)度隨時(shí)間變化時(shí)，會(huì)發(fā)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度隨 時(shí)間的變化會(huì)引起電場(chǎng)發(fā)生。高頻電磁場(chǎng)具有一定頻率范圍的電磁波譜和電磁性 質(zhì)的輻射作用。高頻電磁場(chǎng)技術(shù)的開展產(chǎn)生了磁化學(xué)一磁靜力學(xué)和磁共振學(xué)，它 可以用以研究物質(zhì)，乂可以加速各種物質(zhì)的化學(xué)反響。水通過高頻電磁場(chǎng)時(shí)，水分子作為偶極子被不斷反復(fù)極化后，與外加電磁場(chǎng) 共振，使分子活動(dòng)加劇、活性增加，原締合成鏈狀、團(tuán)狀的大分子團(tuán)破裂成小分 子團(tuán)或單個(gè)水分子，水的活性和溶解能力增強(qiáng)，同時(shí)也改變了水與水中離子、微 晶問的水合狀態(tài)。如水中鈣離子Ca(吒0)2+

7、中的水分子數(shù)量n相應(yīng)增加，鹽在 其中溶解度增大，水的粘度、滲透力、外表張力、透光率等都發(fā)生變化，影響和破壞了水垢的結(jié)晶過程，使其形不成堅(jiān)硬的針狀結(jié)晶體，而極化前的水化高子極化后的水化高子高濃度灰漿和大流量循環(huán)冷卻水是電廠水處理專業(yè)的瓶頸，高頻電磁場(chǎng)水處 理技術(shù)在水力除灰系統(tǒng)的應(yīng)用說明了它在技術(shù)上的可行性、經(jīng)濟(jì)性和對(duì)被處理水 質(zhì)廣泛的適應(yīng)性，這也正是循環(huán)冷卻水需要解決的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)難點(diǎn)，意味著濃縮 比率這個(gè)概念不再是一個(gè)控制指標(biāo)。300M組循環(huán)冷卻水量約為4萬(wàn)m3/h左右。 除蒸發(fā)損失外，如濃縮比率為3,補(bǔ)充水量那么為1000ri3/h左右，系統(tǒng)消耗水損失 為12吮25%年損耗水量為800萬(wàn)n3/

8、h左右，沒有二次化學(xué)污染，大幅度的降低 運(yùn)行本錢，年節(jié)約水量500萬(wàn)m3以上，折合資金100多萬(wàn)元，并可大量減少水資 源消耗。水在高頻電磁場(chǎng)作用下，不單純僅是物理作用，同時(shí)還伴生電化學(xué)反響。在 有氧條件下，能產(chǎn)生一定量的過氧化氫H2Q,過氧化氫在堿性條件下或紫外線光 輻射下，乂能分解生成活性羥基自由基OH.,化學(xué)反響如下：Q+ 2eT HS+ OHH5 + H2 2e t H2Q+ OH-由丁過氧化氫H2O和羥基OH具有比氯殺菌速度快600-3000倍的極強(qiáng)殺 菌能力。經(jīng)高頻電磁場(chǎng)處理后的水中，微量新生態(tài)的活性氧包括H2Q單線態(tài)氧O超氧陰離子自由基C2-等的濃度發(fā)生了顯著變化，它們可以破壞構(gòu)成

9、生物體細(xì) 胞壁的不飽和脂肪酸，能使微生物膜過氧化，使之成為醛、埃酸、二埃酸，其中 醛乂是強(qiáng)的殺菌劑，可進(jìn)一步強(qiáng)化滅菌效果，最終使這些有機(jī)物被無(wú)機(jī)化。高頻電磁場(chǎng)技術(shù)是隨電子工業(yè)的進(jìn)步而開展起來的高新技術(shù)，在建設(shè)節(jié)約型 社會(huì)和節(jié)約型企業(yè)的今天，我們面臨著淡水資源緊張、水質(zhì)資源惡化的局面，積 極的研發(fā)和推廣這項(xiàng)技術(shù)，有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義 。是形成細(xì)小松軟的粒狀沉淀參考文獻(xiàn)1張桂華.電磁十?dāng)_及抑制與防護(hù)J.淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006,(03).2潘林.電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)與分析J.渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué) 版),2006,(02).3劉京林.方興未艾的電磁兼容技術(shù)J.世界科學(xué)，1993,(12).4張作剛.計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用分析J.廣東科 技,2021,(04).5王白朋，李彩蓮，張朝臨.計(jì)算機(jī)機(jī)房的電磁屏蔽J.陜西氣象，2021,(01).6(蘇)B