胡家胤 王雪晴 王驊 陳趙飛

摘 ?要：隨著輸變電行業(yè)不斷擴(kuò)容建設(shè)，高壓輸電線路及變電站對環(huán)境電磁輻射影響逐漸增大，近年來公眾環(huán)保意識日益增強(qiáng)，輸變電工程帶來的電磁環(huán)境問題也逐漸成為民眾關(guān)注的焦點(diǎn)問題。文章選取湖州長興地區(qū)作為研究對象，通過對輸變電線路、變電站周圍的電磁場監(jiān)測及理論預(yù)測，了解分析輸變電工程對環(huán)境的具體貢獻(xiàn)值。

關(guān)鍵詞：輸變電;工頻電磁場;電磁輻射環(huán)境影響

中圖分類號：TM72 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）19-0077-02

Abstract： With the continuous expansion of power transmission and substation construction， the influence of high-voltage transmission lines and substations on environmental electromagnetic radiation is gradually increasing and public awareness of environmental protection has been increasing in recent years; therefore， the problem of electromagnetic environment caused by power transmission and transformation projects has gradually become the focus of public concern. Based on the monitoring and theoretical prediction of the electromagnetic field around the transmission line and substation， the contribution of the transmission and transformation project to the environment is analyzed.

Keywords： transmission and transformation; power frequency electromagnetic field; electromagnetic radiation environmental impact

1 概述

隨著社會經(jīng)濟(jì)和電力行業(yè)的發(fā)展，社會用電的需求越來越大，輸變電行業(yè)不斷擴(kuò)容建設(shè)，高壓輸變電線路和變電站所帶來的電磁場稱為工頻電磁場。工頻電場和工頻磁場是控制輸變電線路走廊的重要參數(shù)，輸變電工程帶來的電磁環(huán)境問題也逐漸成為民眾關(guān)注的焦點(diǎn)問題。本文選取湖州長興地區(qū)作為研究對象，通過對輸變電線路、變電站周圍的電磁場監(jiān)測及理論預(yù)測，了解分析輸變電工程對環(huán)境的具體貢獻(xiàn)值。

2 分析方法及調(diào)查范圍

本文采取理論預(yù)測與實(shí)際調(diào)查測量的方法，分析湖州市長興縣轄區(qū)內(nèi)的輸變電線路的電磁環(huán)境影響，理論預(yù)測部分選取220kV雙回路輸電線路作為研究對象。實(shí)際調(diào)查測量范圍包括3座110kV變電站，11條220kV輸電線路，15條110kV輸電線路，涵蓋了長興絕大部分地區(qū)。在2019年7月～2019年11月期間，對本次調(diào)查研究變電站及輸電線路周圍的民房、住宅、辦公場所等環(huán)境保護(hù)目標(biāo)進(jìn)行工頻電磁場監(jiān)測。調(diào)查范圍包括110kV變電站站界外30m范圍內(nèi);220kV架空輸電線路邊導(dǎo)線地面投影外兩側(cè)各40m的帶狀區(qū)域;110kV架空輸電線路邊導(dǎo)線地面投影外兩側(cè)各30m的帶狀區(qū)域;電纜管廊兩側(cè)邊緣各外延5m（水平距離）。監(jiān)測滿足《交流輸變電工程電磁環(huán)境檢測方法（試行）》（HJ 681-2013）的相關(guān)方法及要求，并且檢測期間無論是輸電線路還是變電站都運(yùn)行正常。

3 工頻電場強(qiáng)度

3.1 理論預(yù)測

按照HJ/T-1998《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范》附錄中推薦的相關(guān)模式來進(jìn)行工頻電場實(shí)際強(qiáng)度的計(jì)算。首先，通過驚嚇法來進(jìn)行送電線等效電荷的計(jì)算，然后再通過等效電荷來進(jìn)行高壓線路下空間工頻電場強(qiáng)度的計(jì)算。

多導(dǎo)線線路中導(dǎo)線上的等效電荷可由下列矩陣方程計(jì)算得出：

式中：[U]：各導(dǎo)線對地電壓的單列矩陣，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;[Q]：各導(dǎo)線上等效電荷的單列矩陣;[λ]：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）。

空間任意一點(diǎn)的電場強(qiáng)度可根據(jù)迭加原理計(jì)算得出，在（x，y）點(diǎn)的電場強(qiáng)度分量Ex和Ey可表示為：

選擇導(dǎo)線分裂距離為400mm的220kV雙回路典型塔型進(jìn)行理論預(yù)測，若是導(dǎo)線最大弧垂高度是離地面6.5m，那么逆向序列導(dǎo)線所產(chǎn)生最大工頻電場強(qiáng)度則是6.914kV/m;若是離線路中心位置距離為15m，若是導(dǎo)線最大弧垂離地面的距離是9m，那么最大工頻電場的強(qiáng)度則是3.5kV/m;若是離線路中心位置距離為十五米，若是導(dǎo)線最大弧垂離地面的距離是9m，那么最大工頻電場的強(qiáng)度則是3.721kV/m。

3.2 實(shí)際測量結(jié)果

本研究對長興地區(qū)工頻電場強(qiáng)度共測得247組監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測值最低為0.134V/m，監(jiān)測值最高為2171V/m，對監(jiān)測數(shù)據(jù)分段統(tǒng)計(jì)見圖1。

從圖1看出，監(jiān)測值處于0.2～0.5kV/m的監(jiān)測點(diǎn)位最多，占比26%，監(jiān)測值處于0.02～0.5kV/m的監(jiān)測點(diǎn)位占比達(dá)到76.1%，因此可認(rèn)為，長興地區(qū)的民房、住宅、辦公場所等環(huán)境保護(hù)目標(biāo)工頻電場強(qiáng)度普遍處于0.02～0.5kV/m范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)高于4kV/m的監(jiān)測點(diǎn)。

4 工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度

4.1 理論預(yù)測

按照HJ/T-1998《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范》附錄中推薦的相關(guān)模式來進(jìn)行工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算，因?yàn)楣ゎl情況下，電磁場可能是準(zhǔn)靜態(tài)的，線路磁場產(chǎn)生的原因是電流，在空間任何一點(diǎn)中，輸電線路出現(xiàn)的工頻磁場都能夠根據(jù)安培定律，根據(jù)矢量疊加的原理來計(jì)算。在空間任何一點(diǎn)中，輸電線路出現(xiàn)的工頻磁場感應(yīng)強(qiáng)度公式如下：

式中：B：磁感應(yīng)強(qiáng)度，T;H：磁場強(qiáng)度，A/m;μ0：真空中的磁導(dǎo)率（μ=4π×10-7A/m）;I：導(dǎo)線i中的電流值，A;r：第i相導(dǎo)線至計(jì)算點(diǎn)處的直接距離，m。

按照以上方法，選擇導(dǎo)線分裂距離為400mm的220kV雙回路典型塔型進(jìn)行理論預(yù)測，當(dāng)導(dǎo)線最大弧垂處離地高度為6.5m時(shí)，那么線路最大工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度則是7.137×10-3mT，出現(xiàn)在距線路中心15m處;若是導(dǎo)線最大弧垂離地面的高度是7.5m，那么線路最大工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度則是6.263×10-3mT，出現(xiàn)在距線路中心15m處;若是導(dǎo)線最大弧垂離地面的高度是7.5m，那么線路最大工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度則是5.376×10-3mT，出現(xiàn)在距線路中心14m的位置。

4.2 實(shí)際測量結(jié)果

本研究對長興地區(qū)工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度共測得247組監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測值最低為0.005？滋T，監(jiān)測值最高為6.27？滋T，對監(jiān)測數(shù)據(jù)分段統(tǒng)計(jì)見圖2。

從圖2及監(jiān)測數(shù)據(jù)看出，監(jiān)測值處于0.1～0.5？滋T的監(jiān)測點(diǎn)位最多，占比27.9%，監(jiān)測值處于0.005～5？滋T的監(jiān)測點(diǎn)位占比達(dá)99.6%，因此可認(rèn)為，長興地區(qū)的民房、住宅、辦公場所等環(huán)境保護(hù)目標(biāo)工頻電場強(qiáng)度普遍處于0.005～5？滋T范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)高于100？滋T的監(jiān)測點(diǎn)。

5 結(jié)論分析

《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）要求頻率為50Hz輸變電線路，公眾曝露控制限值電場強(qiáng)度4000V/m、磁感應(yīng)強(qiáng)度100？滋T，長興地區(qū)線路沿線環(huán)境保護(hù)目標(biāo)處工頻電場強(qiáng)度為（3.8×10-3～4.0×10-3）kV/m，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度為（0.032×10-3～0.036×10-3）mT，與理論計(jì)算結(jié)論吻合，均滿足《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）要求。并且根據(jù)理論分析結(jié)果，新建220kV及以下電壓等級線路的在滿足電力設(shè)施保護(hù)要求的情況下，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度基本都能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但是新建線路經(jīng)過居民區(qū)附近時(shí)，以及220kV同塔雙回路逆相序排列、鐵塔架設(shè)，導(dǎo)線最大弧垂處對地高度不小于9.0m時(shí)，線路運(yùn)行產(chǎn)生的工頻電場強(qiáng)度才能夠充分滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

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