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        關(guān)于高壓輸電線路跨越建筑物環(huán)保距離要求的研究

        2015-10-19 03:38:06王飛郭星王炎李媛
        河南科技 2015年21期

        王飛 郭星 王炎 李媛

        (河南恩湃高科集團(tuán)有限公司,河南 鄭州 450052)

        關(guān)于高壓輸電線路跨越建筑物環(huán)保距離要求的研究

        王飛 郭星 王炎 李媛

        (河南恩湃高科集團(tuán)有限公司,河南 鄭州 450052)

        針對(duì)220kV高壓輸電線路跨越建筑物的情況進(jìn)行線路下方工頻電場(chǎng)強(qiáng)度分布的分析,從環(huán)保角度對(duì)比滿足設(shè)計(jì)規(guī)程時(shí)的環(huán)保達(dá)標(biāo)情況,參照現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提出環(huán)保距離要求,為設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理、環(huán)保監(jiān)測(cè)人員提供技術(shù)參考。

        電磁環(huán)境; 工頻電場(chǎng); 建筑物跨越; 架設(shè)高度

        0 引言

        高壓輸電線路架設(shè)時(shí),受線路走廊、地形地貌等因素的限制,不可避免的會(huì)在線路下方產(chǎn)生導(dǎo)線跨越建筑物的情況,安全事故也時(shí)有發(fā)生。根據(jù)《110kV~750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50545-2010)的要求,220kV輸電線路與建筑物之間最小垂直距離為6m,邊導(dǎo)線與建筑物之間最小凈空距離為5.0m。該設(shè)計(jì)規(guī)范主要從電氣安全的技術(shù)角度提出對(duì)跨越高度及距離的要求,從環(huán)保角度而言,對(duì)跨越高度的要求并未做出明確的規(guī)定,本文旨在通過對(duì)220kV高壓輸電線路的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度分布計(jì)算,參照現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)分析線路走廊周圍工頻電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)情況,提出環(huán)保距離要求,為設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理、環(huán)保監(jiān)測(cè)人員提供技術(shù)參考,加強(qiáng)公眾對(duì)輸電線路工頻電場(chǎng)的正確認(rèn)識(shí),消除公眾疑慮。

        1 計(jì)算方法

        根據(jù)大量的工程實(shí)例,數(shù)學(xué)模式計(jì)算可以準(zhǔn)確反映出輸電線路工頻電場(chǎng)分布情況,計(jì)算方法采用《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T24-1998)中規(guī)定的等效電荷法。

        工頻電場(chǎng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法

        A1 單位長(zhǎng)度導(dǎo)線等效電荷的計(jì)算

        高壓輸電線上的等效電荷是線電荷,由于高電壓輸電線半徑r遠(yuǎn)小于架設(shè)高度h,因此等效電荷的位置可以認(rèn)為是在輸電導(dǎo)線的幾何中心。

        設(shè)輸電線路為無(wú)限長(zhǎng)并且平行于地面,地面可視為良導(dǎo)體,利用鏡像法計(jì)算輸電線上的等效電荷。多導(dǎo)線線路中導(dǎo)線上的等效電荷由下列矩陣方程計(jì)算:

        式中:Ui—各導(dǎo)線對(duì)地電壓的單列矩陣;

        Qi—各導(dǎo)線上等效電荷的單列矩陣;

        λij—各導(dǎo)線的電位系數(shù)組成的n階方陣(n為導(dǎo)線數(shù)目);

        [U]矩陣可由輸電線的電壓和相位確定,從環(huán)境保護(hù)考慮以額定電壓的1.05倍作為計(jì)算電壓。[λ]矩陣由鏡像原理求得。

        A2 計(jì)算由等效電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)

        為計(jì)算地面電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值,通常取夏天滿負(fù)荷最大弧垂時(shí)導(dǎo)線的最小對(duì)地高度。因此,所計(jì)算的地面場(chǎng)強(qiáng)僅對(duì)檔距中央一段(該處場(chǎng)強(qiáng)最大)是符合的。

        當(dāng)各導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的等效電荷量求出后,空間任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度可根據(jù)疊加原理計(jì)算得出,在(x,y)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度分量Ex和Ey可表示為:

        式中:Xi、Yi ——導(dǎo)線i的坐標(biāo)(i=1、2、…m);

        m——導(dǎo)線數(shù)目;

        Li、Li分別為導(dǎo)線I及鏡像至計(jì)算點(diǎn)的距離。

        由于接地架空線對(duì)于地面附近場(chǎng)強(qiáng)的影響很小,通稱情況下不計(jì)架空地線影響而使計(jì)算簡(jiǎn)化。

        本文首先針對(duì)《110kV~750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50545-2010)中220kV輸電線路跨越建筑物最小凈空距離為5.0m的要求進(jìn)行計(jì)算,分析線路下方工頻電場(chǎng)強(qiáng)度的分布情況和達(dá)標(biāo)情況,再根據(jù)《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)中4kV/m的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度限值要求逆推出線路跨越建筑物的凈空距離,結(jié)合線路跨越情況提出線路架設(shè)高度的要求。

        2 計(jì)算模型的選擇

        本次計(jì)算選取最為常見的220kV同塔雙回路高壓線路作為計(jì)算模型,影響程度較大的同相序架設(shè)方式進(jìn)行計(jì)算。桿塔選用SZ1型雙回路直線塔,導(dǎo)線為L(zhǎng)GJ-630/45型鋼芯鋁絞線,模型參數(shù)見表1所示。

        表1 計(jì)算模型參數(shù)一覽表

        3 計(jì)算結(jié)果分析

        將計(jì)算模型參數(shù)代入至計(jì)算公式,得出計(jì)算結(jié)果如表2所示,工頻電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線如圖2、圖3所示。

        表2 計(jì)算結(jié)果

        5 8.484 3.787 6 8.677 3.924 7 7.970 3.856 8 6.700 3.616 9 5.290 3.259 10 4.024 2.846 11 3.011 2.425 12 2.253 2.030 13 1.707 1.679 14 1.322 1.380 15 1.050 1.130

        圖2 凈空距離5m工頻電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線

        圖3 凈空距離8.2m工頻電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線

        由以上計(jì)算結(jié)果可知,當(dāng)220kV高壓線路跨越建筑物,與建筑物凈空距離為5m時(shí),在建筑物頂部所產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度值最大可達(dá)到8.677kV/m,位于距線路投影中心6m(邊導(dǎo)線下方),遠(yuǎn)超出4kV/m的公眾暴露限值要求;在同樣位置,當(dāng)凈空距離為8.2m時(shí),在建筑物頂部所產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度值為3.924kV/m,可以滿足4kV/m的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度限值要求。

        4 結(jié)論

        根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示,當(dāng)220kV高壓架空線路跨越建筑物時(shí),滿足5m的凈空距離,僅僅能夠達(dá)到電氣安全距離要求,且在此時(shí)不考慮建筑物頂端有人員活動(dòng)的情況。若要滿足《電磁環(huán)境控制限值》中4kV/m的要求則需要將架空線路進(jìn)一步抬高,使之與建筑物間的凈空距離達(dá)到8.2m以上,此時(shí),建筑物頂端外部則可以滿足要求??紤]到線路下方建筑物可能為長(zhǎng)期有人居住的情況,參考中國(guó)電力科學(xué)研究院對(duì)建筑物屏蔽工頻電場(chǎng)模擬試驗(yàn)的研究結(jié)論,建筑物內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度值為外部的10%~25%之間,若僅滿足凈空安全距離,則建筑物頂部不宜有人員活動(dòng);若凈空距離達(dá)到8.2m以上,對(duì)于建筑物內(nèi)部而言,工頻電場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)限值的要求,不會(huì)影響正常的生產(chǎn)生活,且在建筑物外部房頂,也可滿足《電磁環(huán)境控制限值》的有關(guān)規(guī)定。

        [1]GB8702-2014,電磁環(huán)境控制限值;

        [2]GB50545-2010,110kV~750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范;

        [3]HJ/T24-1998,500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范;

        [4]鄔雄,萬(wàn)保權(quán),輸變電工程的電磁環(huán)境 北京:中國(guó)電力出版社,2009;

        [5]蔣虹,焦景慧,林志和等,超高壓線路工頻電場(chǎng)超限值對(duì)策的研究 高電壓技術(shù) 2006,32;

        [6]楊新村,沈江,傅正財(cái)?shù)?,輸變電設(shè)施的電場(chǎng)、磁場(chǎng)及其環(huán)境影響 北京:中國(guó)電力出版社,2007.

        王飛(1983.11-),男, 碩士學(xué)位,電氣工程師,主要研究方向:輸變電工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)。

        X820.3

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        1003-5168(2015)11-065-02

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