[发明专利]高压交流输电线路下钢架大棚对人体电击效应的计算方法

说明书

本发明提供了一种高压交流输电线路下钢架大棚对人体电击效应的计算方法，使用COMSOL软件建立人体和钢架大棚的有限元模型，并通过有限元法计算出人体与钢架大棚在输电线路下的感应电压；建立人体接触钢架大棚模型，在频域场和稳态场中通过有限元法分别计算人体接触钢架大棚瞬间的暂态感应电压、感应电流密度及稳态感应电压、感应电流密度，并计算出暂态电击电流及稳态电击电流。本发明提供的高压交流输电线路下钢架大棚对人体电击效应的计算方法，建模简单、计算结果精确、应用广泛，利用有限元软件不同物理场的设定，得出稳态电击电流及暂态电击电流，计算得出的结果值准确且直观，对预防线下人体遭受钢架大棚的暂态电击具有一定指导意义。

技术领域

本发明涉及电网技术领域，特别是涉及一种高压交流输电线路下钢架大棚对人体电击效应的计算方法。

背景技术

若一个导体在电场中处于悬空的状态，那该导体是对地绝缘的，同时，另有一个导体是接地的或者是同样对地绝缘且与前一个导体有不同的对地电位，在两导体接触的一瞬间，这两个导体之间的电位差就会形成一个冲击电流流过人体，造成电击。

这种由静电感应产生的电击可分为两类，一类为暂态电击，一类为稳态电击。暂态电击是指人接触受到物体的瞬间发生的电荷的转移，由暂态电流造成的电击。稳态电击是指人接触被感应物体后，由于被感应物体与高压带电体的电容耦合，产生流过人体的持续工频电流所造成的电击。

长期以来，由于超高压输电线所产生的电场干扰比较明显，人们对电场问题的研究已比较成熟，关于电场问题也有各种解法。目前，国内外关于输电线下人体所受电击的情况已有一定的研究。国内有一些学者用模拟电荷法计算并得到高压输电线下的电场分布和有人体存在时周围电场的畸变情况；用三维阻抗理论法计算输电线下人体内的诱导电流。但大多数的学者主要是对高压输电线下附近建筑物的电场畸变、特高压工频电磁场对人体影响的曝露限值进行研究。

当前对于人体暂态电击的计算问题，大多采用MATLAB编程计算或者SIMULINK搭建仿真电路来完成。这些计算方法操作起来比较复杂，程序语言的编写和理解难度较大，不能直观的反映问题。而且这些方法在计算时忽略了一些不利条件，只能解决较为单一且理想化的实际问题，计算结果不够精确，也不方便修改线路或物体的位置等参数。因此设计一种建模简单、计算结果精确、应用广泛的高压交流输电线路下方钢架大棚对人体暂态电击的计算方法是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压交流输电线路下钢架大棚对人体电击效应的计算方法，建模简单、计算结果精确、应用广泛，利用有限元软件不同物理场的设定，可以得出稳态电击电流及暂态电击电流，计算得出的结果值准确且直观，对预防线下人体遭受钢架大棚的暂态电击具有一定指导意义。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高压交流输电线路下钢架大棚对人体电击效应的计算方法，包括以下步骤：

步骤1，建立高压交流输电线路下人体、钢架大棚的有限元模型，并计算感应电压：

根据实际物体的尺寸，在有限元软件中分别建立高压交流输电线路下人体、钢架大棚的有限元模型，设定人体、钢架大棚的计算参数，进行网格划分，通过有限元法计算人体、钢架大棚分别在高压交流输电线路下的感应电压；

步骤2，建立人体接触钢架大棚的有限元模型：

根据步骤1中建立的人体与钢架大棚的有限元模型，在有限元软件中建立人体接触钢架大棚的有限元模型；

步骤3，计算钢架大棚对人体的暂态电击效应：

根据步骤2中的人体接触钢架大棚的有限元模型，在频域场通过有限元法计算人体接触钢架大棚瞬间的暂态感应电压、感应电流密度，分析接触前后感应电量的变化情况，根据感应电流密度计算暂态电击电流，并根据暂态电击电流计算钢架大棚对人体的暂态放电能量；