【摘要】本文主要分析了超高壓直流輸電線路相關(guān)的電場環(huán)境中常見的一些問題和因素，闡述了在當前形勢下，加強超高壓直流輸電線路電場環(huán)境研究的重要性。針對目前超高壓直流輸電線路中電場環(huán)境進行研究。筆者通過研究，總結(jié)和歸納自身多年的工作和實踐經(jīng)驗，提出一些對電場環(huán)境多方面研究對策，希望通過本文的分析能幫助相關(guān)電場環(huán)境研究機構(gòu)提供一些幫助，能更好的了解超高壓直流輸電線路相關(guān)的電場環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】超高壓直流輸電;電場環(huán)境;電場標準

輸電線路運行時產(chǎn)生電磁波、無線電干擾和電暈噪聲等環(huán)境問題，本文主要的研討對象是電場環(huán)境問題。直流輸電線路運行會改變周圍的電場環(huán)境，由于電場不具備擴散性，因此對環(huán)境的污染比較小。但是直流輸電線路運行后，空間環(huán)境中的電場強度會增加，導電電暈產(chǎn)生的空間電荷在電場力的作用下向極間區(qū)運移而形成的離子流并在人體沉積，因此會產(chǎn)生不良的環(huán)境和生物問題，輸變電工程產(chǎn)生的環(huán)境問題以開始進入人們的視線。

一、直流輸電線路的環(huán)境分析

（一）形成原因

高壓直流輸電線路在正常的情況下進行運行時，同樣會出現(xiàn)一定程度上的電暈放電現(xiàn)象。而且導致導線周圍的電場強度增大的主要原因是直流輸電線路的兩級導線之間、極導線和地面之間存在的離子電荷在電場的作用下進行移動產(chǎn)生離子流。因此，直流輸電線路導線周圍非電離區(qū)的空間電場由兩部分產(chǎn)生：一是導線上離子電荷直接產(chǎn)生的電場，我們稱之為標稱電場或靜電場。二是由于空間離子電荷在電場的作用下進行定向運動，形成離子流。離子流場與導線本身產(chǎn)生的靜電場進行疊加而形成合成電場。

（二）電場監(jiān)測方法及場強限值比較

我國對于直流輸電線路環(huán)境電場強度監(jiān)測規(guī)范主要有《直流換流站與線路合成場強、離子流密度測量方法》，主要用于±800kV及以下的換流站和直流輸電線路的合成場強、離子流密度的測量，為直流輸電環(huán)境提供了數(shù)據(jù)參考和依據(jù)。并對直流輸電項目合成場強的測量儀器和方法做了明確的規(guī)定。對于直流輸電線路電場環(huán)境管理，主要的依據(jù)是《±800kV特高壓直流線路電磁環(huán)境參數(shù)限值》。從實際工作情況來看，針對±500 kV直流架空輸電線路的電場環(huán)境一般會參考上述標準規(guī)定的穿越居民區(qū)的限值水平進行監(jiān)督和管理。

輸電線路途經(jīng)的居民區(qū)或住宅附近時，直流輸電線路采用的是累積概率的數(shù)據(jù)處理方法，因此不僅有25kV/m的限值，而且規(guī)定80%的測量值不得超過15kV/m。從限值標準來看，我國目前針對直流架空線路下方地面合成場強制定的限值標準值遠高于工頻電場強度推薦值。

直流輸電線路環(huán)境問題可以分為兩類：一類是短期的生物效應(yīng)，主要涉及人體對電擊和電場的直接感受以及電流對人體的影響的研究;另一類是電場的長期生物效應(yīng)。

（三）輸電線路對人體的影響研究

隨著輸電線路電壓的提高導致電場強度增加，而這種增加對人體有無影響、影響有多大，是人們普遍關(guān)注的問題。國外對直流輸電線路的生物影響進行了廣泛的研究，但是得出的結(jié)論卻是矛盾的。有些認為沒有影響，另外一些則認為有很大的影響。而對于離子流電場的生物效應(yīng)，還沒有定論。

二、超高壓單極、雙極直流輸電線路電場橫向分布及衰減規(guī)律

超高壓進行直流輸電線路運行，由于導線表面的電場強度非常高以此產(chǎn)生電暈使電荷充滿四周并影響電場的分布。我們首先要對導線的電暈機理進行說明。

（一）標稱場、合成場強橫向分布

超高壓直流輸電線路的電場由標稱電場和電荷電場共同作用。因此，我們首先對標稱場強的分布進行研究。對標稱場強分布和衰減的影響主要有以下幾個方面：

1.次導線半徑的影響。次導線半徑對標稱場強橫向分布影響很小，次導線半徑增大，導線附近的標稱場強略有增大。

2.次導線布置形式的影響。次導線布置形式對標稱場稍有影響。

3.次導線分裂間距的影響。次導線隨著運行電壓的升高分裂間距對最大標稱場強的影響略有增大。

4.導線高度的影響。導線高度對標稱場強的影響非常明顯，導線高度越低，標稱場強受電壓影響越顯著。

（二）超高壓單極直流輸電線路電場橫向分布及衰減規(guī)律

通過以上的研究我們可以看出，導線高度對電場強度的衰減有較大影響，衰減率隨著導線高低而變化，而其他的則對電場的衰減影響較小。從工程角度來說，增大導線的半徑提高導線起暈電壓從而減小電暈損失，而增大導線高度可以減小導線電場強度的橫向分布，從而減輕輸電線路對環(huán)境的影響。

（三）超高壓雙極直流輸電線路電場衰減規(guī)律

受導線電荷屏蔽效應(yīng)的影響，單極導線的標稱場強衰減率低于雙極，而單極導線起暈電壓較雙極高，空間電荷的影響比較顯著，所以合成場強的衰減率反而高于雙極。因此，建議超高壓直流輸電線路地面最大合成場強標準限值為20KV/m。

三、超高壓直流輸電線路工頻電場環(huán)境

超高壓直流輸電線路導線極性的變化，導線電暈電荷不會形成離子流電場。在進行超高壓直流輸電線路工頻電場強度分布的研究時，通過對導線高度、次導線分裂間距、次導線布置形式、次導線半徑等方面的分析，得到以下結(jié)果：

1.超高壓直流輸電線路的工頻電場強度受導線高度的影響，導線越高，工頻電場強度越小，反之，亦然。而且相間電壓越高，導線高度對工頻電場強度的影響越明顯。

2.不同次導線布置形式下，相間電壓越高，工頻電場強度的影響越明顯。

3.次導線半徑和次導線分裂間距對工頻電場強度影響不大，影響結(jié)果相同。

4.相間距對工頻電場強度的影響也比較明顯，相間距越大，工頻電場強度越大。

因此，對于直流線路，減小電場影響主要可以從以下兩個方面：一是增加導線高度;二是增大次導線半徑以提高導線起暈電壓。

四、超高壓直流輸電線路的運維管理策略和電場標準

（一）超高壓直流輸電線路運維管理策略

1.定期巡視檢修策略

定期檢修又被稱作計劃檢修，主要是以時間為依據(jù)，對檢修工作的內(nèi)容和周期進行提前設(shè)定。定期檢修在對重大機械設(shè)備的正常運行中起著重要作用。但是，這種模式也具有一定的局限性，只能按照預(yù)定的時間間隔對設(shè)備進行一定程度上的解體檢修方式，而不能對設(shè)備的實際情況進行檢修，因此，不但損失了設(shè)備有效利用時間，同時還會造成人力、物力的消耗和浪費，甚至還會引發(fā)維修故障。

2.狀態(tài)巡視檢修策略

狀態(tài)巡視檢修策略也被叫做預(yù)知性檢修，主要以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷為基礎(chǔ)、根據(jù)對設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷為依據(jù)，進行檢修。設(shè)備的日常檢查、定期重點檢查、在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷所提供的數(shù)據(jù)信息，通過分析總結(jié)進而判斷設(shè)備的運行狀態(tài)和發(fā)展趨勢進行相應(yīng)的檢修維護工作。但是這種方式，不僅安裝監(jiān)測設(shè)備造價高，而且對故障診斷技術(shù)要求較高。

（二）電場環(huán)境標準

高壓電場的生物效應(yīng)已經(jīng)得到證實，但是直流輸電線路的生物效應(yīng)因為所研究的電場環(huán)境不同因此沒有達到統(tǒng)一的認識。由于高壓直流輸電線路中的電場強度和離子流密度受電暈現(xiàn)象的影響一直存在著變化，并且輸電線路中的導體可以使電場產(chǎn)生畸變引起屏蔽作用，因此并不能說明高壓直流輸電線路會對人體產(chǎn)生影響。

國內(nèi)外文獻中關(guān)于直流輸電線路電場環(huán)境標注限值都不一樣，根據(jù)我國的實際情況，加上高壓直流輸電線路的電場強度和離子流密度受電暈現(xiàn)象的影響不是一成不變的，所以本文僅推薦20KV/m為地面最大合成場強標準限值。

（三）減緩輸電線路電場生物效應(yīng)的工程措施

減緩輸電線路電場生物效應(yīng)的工程措施主要有：

1.增加建筑物與導線間的距離。

2.增加導線高度來達到減小電場強度的目的。

3.減小極間距使電場強度減小，增加次導線半徑可以減小地面離子流密度，減輕電場的生物效應(yīng)，調(diào)整次導線布置形式減小工頻電場強度

（四）運行維護建議

1.在有特高壓換流站相對集中的地區(qū)，建立就地維護中心，能夠?qū)Υ笮驮O(shè)備進行就地維修和快速檢修工作。

2.要提高運行維護管理，提高保護裝置、回路的巡視檢查工作，對于裝置、回路受潮、破損等情況要有合理有效的保護措施，確保設(shè)備運行狀態(tài)和運行環(huán)境良好的狀態(tài)，規(guī)范裝置檢修管理技術(shù)和要求，實現(xiàn)對非電量保護裝置檢修標準化。

3.加快特高壓換流變壓器、平波電抗器等設(shè)備套管國產(chǎn)化進程，對于套管的選擇，應(yīng)盡量選擇環(huán)氧樹脂浸紙干式套管，而油浸紙?zhí)坠軇t需要結(jié)合具體的機器進行使用。

五、進一步工作建議

直流輸電線路是一項復(fù)雜系統(tǒng)，而直流的輸電線路電場參數(shù)計算同樣也是一個十分繁復(fù)的工作。桿塔附近的電場分布應(yīng)建立相關(guān)的三維模型，能更好的加強和掌握對輸電線路沿線的分布情況。而且本文研究的是正常情況下超高壓直流輸電線路的電場環(huán)境問題，還應(yīng)加強對其他天氣諸如暴雨、大風、雪天等狀況下的風力、濕度等對直流輸電線路電場分布及其周圍的環(huán)境影響。

六、結(jié)束語

綜上所述，通過本文的分析和研究，我們可以發(fā)現(xiàn)直流電場的應(yīng)用和效應(yīng)分析非常重要，超高壓直流輸電在經(jīng)濟效益方面優(yōu)于大多種其他輸電方式。由于輸電線路電場生物效應(yīng)的研究較少，本文分別分析了電場在各個方面的應(yīng)用，分析歸納了電場的生物效應(yīng)為超高壓直流輸電地面電場強度限值的確定提供依據(jù)。

筆者希望通過本文的分析研究，更多的專業(yè)人士能投入到該課題研究中，針對文章中存在的不足，指出指正意見，為提高我國超高壓直流輸電線路研究工作做出重要貢獻。

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作者簡介：朱云峰（1986—），男，吉林通化人，大學本科，中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局助理工程師，研究方向：高電壓技術(shù)。