1. 研究目的与意义（文献综述）

变电站是电力系统的重要组成部分，面对竞争的电力市场和信息经济的发展，变电站的建设和更新改造面临降低成本、提高可靠性、改善电能质量和减少占用土地的新挑战。“西电东送”是我国西部大开发发展战略的重要组成部分，提高西部电力送往东部的市场竞争力，必须降低输变电成本，因此，变电站的建设在“西电东送”战略中还面临降低投资的紧迫挑战和新的发展机遇。变电站由众多的一次和二次设备组成，其集成技术，新材料和现代电力电子、计算机、通信、光电子、人工智能等技术的发展给变电站技术发展提供了新的发展机遇。利用高新技术，研究变电站未来的技术发展，建立新的变电站技术体系已成为世界电力几大重要技术的研究内容。目前，变电站新技术的开发和应用主要集中在以下几方面：① 新材料制成的节能型变压器；② 新型电子电压/电流变换器及由其构成的数字光电量测系统；③开关设备集成技术，包括智能断路器和智能开关设备系统；④ 数字控制和保护集成技术——变电站集成自动化系统；⑤ 人工智能和光纤网络通信技术在变电站的应用；⑥ 基于以上技术的现代紧凑型变电站以及新的变电站设计理念。比如上海市220kv变电站的设计和建设就取得了很好的结果。

近年来，随着我国现代化城市的建设，城市用电负荷也随之快速增长，尤其是我国一二线城市市中心的用电负荷非常大。将变电站建设在城市负荷中心，必须通过高野电缆，从市外引进电能，这样才能解决许多一线二线城市电力供应的难题。在城市中建设变电站，便成为日益亟待解决的问题。

由于城市中心的负荷较大，新建变电站必须建设在城市中心。由此便有两种方案可供选择：一是将变电站建设在地下；二是建设地上紧凑型变电站。地下变电站的施工难度大，难于维护，成本较高，由于开挖退界要求和设备运输要求，实际占地不比紧凑型变电站有优势，所以一般情况下不作为首选方案。紧凑型变电站由于位于地上，不太占用城市面积，又便于维护、成本低，故当在城市中心建设变电站时作为首选方案。由此变电站一旦建成，便能解决许多大中型城市用电量过大，负荷供应不足的问题，意义重大。

2. 研究的基本内容与方案

内容：了解紧凑型220kv变电站在城市中心建设的重要意义。高压变电站作为电力系统中一次设备和二次设备最集中的场所，其电磁环境也受到越来越多的关注。同时，社会舆论对工频电磁场影响的关注及对其神秘感的误导，给人们造成了极大地心理阴影，比如高压输变电站附近的商品房销售清淡，说明人们在选择住房时更多的是害怕高压线、变电站、配电房等的电磁干扰，而不愿意住在高压、大电流电力设备附近。所以要熟悉紧凑型220kv变电站的建设要考虑的各种因素，如磁场强度和电场强度、占地面积、噪声等。当然，实现对电磁量和电场量的模拟需要用到相关的仿真软件，这里我选择的是cdegs软件包。首先是掌握电磁场仿真软件cdegs的使用，并利用cdegs软件建立变电站中主要设备的三维模型。并根据软件所建立的三维模型来分析电场磁场数据，分析变电站不同位置的电场强度，以及这样的电场强度和磁场强度是否影响到周边居民的身体健康安全，以此来研究布置方案的合理性。

目的：通过对参考文献的搜集和阅读，提高自身的文献查找能力和专业文献尤其是英文文献的阅读能力和水平；通过对文献的阅读与思考，提高自身的学习能力和知识水平；通过对变电站的仿真分析，提高自身的专业软件的学习能力和应用水平；通过毕业设计过程获得的实际问题分析能力的提升，提高对所学基础理论和专业知识的综合运用，提高对实际科学与工程问题的解决能力；提高自身创新能力和意识。

拟采用的技术方案及措施：目前，应用较多的对高压变电所内的工频电场分布情况的计算方法包括：模拟电荷法（csm）、有限元法（fem）、边界元法（bem）。国外目前的计算通常只采用一种方法，常忽略变电站内设备的影响，即只考虑变电站内母线产生的电场。国内目前关于变电站电磁场的研究主要集中在对已有变电站的工频电场和磁场的测量和分析，根据测量数据总结其分布规律，为电力工程提供数据参考。基于边界元法与模拟电荷法 (bem-csm) ，可研究考虑变电站内关键设备影响时，变电站工作走廊内的工频电场计算模型与方法。根据 bem 基本原理与设备的结构特性， 推导变电站内设备表面的边界积分方程， 包括悬浮导体与介质分界面的边界积分方程。采用 csm 计算变电站内母线的自由电荷产生的电场强度。以一个220 kv 变电站内单相开关场设备为例，计算其周围工作区域的工频电场，并采用软件对其进行仿真，验证文中计算方法的有效性。 由于特高压变电站内设备与 220 kv 变电站内设备材料与结构的相似，因此文中的计算方法同样可以计算特高压变电站内工频电场分布，从而为特高压变电站的设计，提供了站内工频电场分布的估算方法。

3. 研究计划与安排

2018.2.20—2018.3.4 研究题目，查阅相关资料，确定报告方向。

2018.3.5—2018.3.12 确定论文方向，写出开题报告。

2018.3.13—2018.3.20 翻译并提交英文文献。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]饶章权,郭启贵.500kv变电站工频电磁场分布测量[j].高电压技术.2004,30(9):41-43.

[2] 杜志叶，干喆渊，阮江军，等. 基于 3d 模拟电荷法的变电站工频电场计算[j].高电压技术，2011，37(10)：2587-2593.

[3] 熊长寿，陈涛，杨帆，等. 考虑变电站内开关设备影响时站内工频电场的计算方法[j]. 高压电器，2012，48(11)：50-57.