摘 要：超高壓交流輸電線(xiàn)路產(chǎn)生的電磁輻射可能會(huì)對(duì)生物體造成危害。為探究超高壓輸電線(xiàn)路下方電磁場(chǎng)環(huán)境的問(wèn)題，依據(jù)有限元仿真軟件ANSYS Maxwell搭建500 kV單回和雙回輸電線(xiàn)路的三維模型分析主要影響因素，重點(diǎn)仿真研究導(dǎo)線(xiàn)在不同的距地高度、排列方式、相序分布、相間距離、相導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)及子導(dǎo)線(xiàn)半徑情況下對(duì)輸電線(xiàn)路下方工頻電場(chǎng)和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度分布規(guī)律的影響，并探討了林地和墻體對(duì)磁場(chǎng)的抑制作用。

關(guān)鍵詞：超高壓交流輸電線(xiàn)路；ANSYS Maxwell；工頻電場(chǎng)；工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度

中圖分類(lèi)號(hào)：TM752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-0318（2024）06-0072-09

電能作為新的清潔能源，在當(dāng)今世界各國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)電力需求的不斷增長(zhǎng)，相應(yīng)的輸變電工程建設(shè)得到飛速發(fā)展。但超高壓線(xiàn)路的大電壓、大電流會(huì)在廊道周?chē)a(chǎn)生工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)，工頻電磁場(chǎng)的短長(zhǎng)期生態(tài)效應(yīng)會(huì)對(duì)長(zhǎng)期生活在廊道周?chē)木用窈推渌矬w帶來(lái)危害[1]-[5]。電磁污染已成為人類(lèi)廣泛討論和關(guān)注的話(huà)題，其擔(dān)心多大強(qiáng)度的輻射值會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生影響，人們?cè)诖藛?wèn)題上缺少相關(guān)的認(rèn)識(shí)。在電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)方面，電力行業(yè)依據(jù)相應(yīng)規(guī)范及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，制定《電力行業(yè)作業(yè)場(chǎng)所工頻電磁場(chǎng)安全防護(hù)規(guī)定》（試行），明確規(guī)范工頻電磁場(chǎng)的暴露限值，推薦限制在5 kV/m和100 μT以下[6]，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）中的工頻電磁強(qiáng)度推薦值為4 kV/m和100 μT[7]。

為探究降低線(xiàn)路下方電磁場(chǎng)強(qiáng)度值，學(xué)者們對(duì)線(xiàn)路周?chē)姶怒h(huán)境進(jìn)行了大量研究。DEIN等人從中心線(xiàn)位置和屏蔽線(xiàn)架設(shè)兩方面探討降低電磁場(chǎng)的措施[8]。黃學(xué)良等人分析布線(xiàn)方式以及線(xiàn)路高度對(duì)電磁場(chǎng)的影響[9]。于利佳等人探究了屏蔽線(xiàn)數(shù)量位置對(duì)電磁場(chǎng)的影響并提出加權(quán)TOPSIS法對(duì)工頻電場(chǎng)屏蔽線(xiàn)優(yōu)化[10]。姜雨澤等人從導(dǎo)線(xiàn)的對(duì)地高度、子導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑和分裂數(shù)三個(gè)方面來(lái)降低電磁場(chǎng)[11]。潘茜雯等人探究導(dǎo)線(xiàn)不同對(duì)地距離、導(dǎo)線(xiàn)間距以及各型號(hào)導(dǎo)線(xiàn)下對(duì)500 kV雙回線(xiàn)路周?chē)姶艌?chǎng)的影響[12]。王廣周等人分析居民區(qū)房屋對(duì)輸電線(xiàn)路工頻電磁場(chǎng)的影響，并提出優(yōu)化電磁場(chǎng)的具體措施[13]。馬明智等人針對(duì)交叉跨越超高壓線(xiàn)路，分析了線(xiàn)路不同夾角及導(dǎo)線(xiàn)相序不同排列下對(duì)電磁場(chǎng)分布影響，提出混沌變粒子群算法優(yōu)化屏蔽線(xiàn)架設(shè)位置[14]。楊彬等人分析了高壓輸電線(xiàn)路架設(shè)高度以及與建筑物水平間距對(duì)建筑物處電場(chǎng)強(qiáng)度的影響[15]。李立峰等人重點(diǎn)研究特高壓線(xiàn)路在民房金屬晾衣架上感應(yīng)電場(chǎng)電勢(shì)的大小，分析不同屏蔽線(xiàn)架設(shè)方案對(duì)其感應(yīng)電的降低效果[16]。

上述文獻(xiàn)研究大多主要從導(dǎo)線(xiàn)位置和屏蔽線(xiàn)方面優(yōu)化線(xiàn)路下方電磁場(chǎng)強(qiáng)度，從多角度、多因素來(lái)綜合探討優(yōu)化電磁場(chǎng)的措施仍少見(jiàn)。本文采用有限元法建模分析線(xiàn)路的工頻電磁場(chǎng)特性，從導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)高度、導(dǎo)線(xiàn)布置方式、相間距離、相導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)以及子導(dǎo)線(xiàn)截面積等多方面研究。文章分析了500 kV單回和雙回線(xiàn)路在上述不同因素下的電磁場(chǎng)分布，對(duì)比在不同架設(shè)高度、導(dǎo)線(xiàn)布置方式、相間距離、相導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)以及子導(dǎo)線(xiàn)截面積下電磁場(chǎng)的差別。為有效降低線(xiàn)路磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響，還探討墻體和林地對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的抑制作用。

一、超高壓輸電線(xiàn)路模型

（一）線(xiàn)路等效模型計(jì)算

在本文的研究中采用有限元建立三維模型，建模中需要把導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行等效處理。本算例中超高壓交流輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)主要采用4×LGJ-400/35分裂導(dǎo)線(xiàn)，分裂間距400 mm，次分裂導(dǎo)線(xiàn)半徑r=0.013 m[17]。處理分裂導(dǎo)線(xiàn)，需要將每個(gè)相的n根分裂導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行等效，等效如圖1所示，等效半徑計(jì)算由式（1）給出[18]：

通過(guò)上述計(jì)算得到的電壓和電流值作為仿真分析時(shí)的激勵(lì)源。在線(xiàn)路的建模中忽略端部效應(yīng)，簡(jiǎn)化塔架、絕緣子等部位，并把地面視為良導(dǎo)體，在計(jì)算電場(chǎng)分布時(shí)取大地電位為零[20]，并在線(xiàn)路下方距地面1.5 m處設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

二、仿真分析

（一）導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)高度對(duì)工頻電磁場(chǎng)的影響分析

圖2表示500 kV輸電線(xiàn)路仿真模型圖。在模型圖中x軸表示水平地面，y軸表示導(dǎo)線(xiàn)分布中心所在的垂直線(xiàn)，（a）中相間距離D保持不變，只改變線(xiàn)路的距地高度H，對(duì)圖2所建模型進(jìn)行仿真分析，可得出不同高度下電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線(xiàn)如圖3，磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線(xiàn)如圖4所示。表1和表2分別表示單回、雙回排列時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度最大值。

由圖3可知，（a）表示單回水平排列線(xiàn)路的電場(chǎng)強(qiáng)度值隨著距離的增加呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，在-50 m至50 m的監(jiān)測(cè)區(qū)間內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度曲線(xiàn)呈現(xiàn)馬鞍形，最大場(chǎng)強(qiáng)值出現(xiàn)在距離線(xiàn)路中心13 m處。另外，從圖中可以看出，電場(chǎng)強(qiáng)度值隨著線(xiàn)路距地距離的增大不斷減少。（b）為雙回垂直排列時(shí)線(xiàn)路下方電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線(xiàn)，隨著距線(xiàn)路中心的距離增加而逐漸減少，最大電場(chǎng)強(qiáng)度出現(xiàn)在線(xiàn)路正下方中心處。導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)高度為20 m時(shí)，此時(shí)最大電場(chǎng)強(qiáng)度值為7.23 kV/m；當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)高度增加到30 m處，最大電場(chǎng)強(qiáng)度值降為4.08 kV/m。可以看出導(dǎo)線(xiàn)距地高度對(duì)最大電場(chǎng)強(qiáng)度值的影響是非常明顯的。因此，采用提高輸電線(xiàn)路距地高度的措施對(duì)降低線(xiàn)路下方電場(chǎng)強(qiáng)度值是非常有效的。

由表1可知，當(dāng)單回水平輸電線(xiàn)路距地高度從15 m提高到20 m時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度最大值減少26.3%左右。從表2可以看出，雙回垂直輸電線(xiàn)路距地高度從20 m提高到30 m時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度最大值減少43.6%左右。另外，從電場(chǎng)強(qiáng)度最大值與距地高度的分布情況可得出：導(dǎo)線(xiàn)距地高度越高，線(xiàn)路下的場(chǎng)強(qiáng)最大值越小，但隨著輸電線(xiàn)路距地高度的增加，電場(chǎng)強(qiáng)度最大值的減少程度變緩。

由圖4（a）可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線(xiàn)關(guān)于線(xiàn)路中心的對(duì)稱(chēng)分布，且最大磁感應(yīng)強(qiáng)度值位于線(xiàn)路中心。在表3中給出線(xiàn)路不同距地高度下磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，在導(dǎo)線(xiàn)距地15 m時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為60.96 μT，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)升高到20 m時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值降為52.03 μT，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值降低14.7%左右。圖4（b）表示同塔雙回垂直線(xiàn)路的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線(xiàn)成單峰形，且關(guān)于線(xiàn)路中心對(duì)稱(chēng)，線(xiàn)路四種高度的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線(xiàn)最大值均小于100 μT，滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)和國(guó)際相關(guān)限制標(biāo)準(zhǔn)。從分布曲線(xiàn)可以看出，當(dāng)距離線(xiàn)路中心50 m處，磁感應(yīng)強(qiáng)度值已經(jīng)降為10 μT左右，遠(yuǎn)低于限制標(biāo)準(zhǔn)無(wú)需擔(dān)心電磁輻射。另外，從表4可知，導(dǎo)線(xiàn)距地高度從24 m升高到30 m時(shí)，最大磁感應(yīng)強(qiáng)度值降低17.52 μT，下降率達(dá)到19.4%左右。

（二）導(dǎo)線(xiàn)排列對(duì)工頻電磁場(chǎng)的影響分析

輸電線(xiàn)路不同排列方式也是影響線(xiàn)路下方電場(chǎng)強(qiáng)度大小的重要因素?；诖朔抡娣治鰡位睾屯p回線(xiàn)路不同導(dǎo)線(xiàn)排列方式下工頻電磁場(chǎng)的分布，仿真模型如圖5、圖6所示。

使用ANSYS Maxwell仿真軟件分別對(duì)單回和雙回線(xiàn)路模型進(jìn)行仿真研究，分析線(xiàn)路不同排列方式對(duì)距地1.5 m高度處的電場(chǎng)強(qiáng)度變化情況，分別得出單回和雙回線(xiàn)路的電場(chǎng)強(qiáng)度變化曲線(xiàn)，如圖7所示；磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線(xiàn)如圖8所示。另外，表5、表6分別給出單回、雙回下的最大場(chǎng)強(qiáng)值；表7、表8分別為單回、雙回下的最大磁感應(yīng)值。

從圖7（a）可知，單回線(xiàn)路水平排列時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度值最大，倒三角時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度值最小，且電場(chǎng)強(qiáng)度最大值出現(xiàn)在距線(xiàn)路中心13 m處，倒三角排列時(shí)最大場(chǎng)強(qiáng)出現(xiàn)在線(xiàn)路中心處。通過(guò)仿真分析發(fā)現(xiàn)，單回線(xiàn)路在倒三角排列時(shí)，最大電場(chǎng)強(qiáng)度值最小，對(duì)線(xiàn)路周?chē)h(huán)境的影響最小。圖7（b）表示雙回線(xiàn)路電場(chǎng)強(qiáng)度的曲線(xiàn)分布情況。從曲線(xiàn)分布可以看出，三種線(xiàn)路排列方式的場(chǎng)強(qiáng)最大值都出現(xiàn)在線(xiàn)路中心處，場(chǎng)強(qiáng)最大值由大到小的排列方式依次為雙垂直、倒三角和正三角，其值分別為5.57 kV/m、5.00 kV/m、4.02 kV/m。因此，對(duì)雙回輸電線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，僅考慮場(chǎng)強(qiáng)值的情況下，雙回正三角排列是最好的架設(shè)方式。

從表5中可知，單回輸電線(xiàn)路的排列方式不同，對(duì)最大電場(chǎng)強(qiáng)度有較大的影響。線(xiàn)路水平排列時(shí)，最大場(chǎng)強(qiáng)值為4.43 kV/m；倒三角排列時(shí)，最大場(chǎng)強(qiáng)值為2.55 kV/m，最大場(chǎng)強(qiáng)值降低42.4%左右。從表6中知同塔雙回線(xiàn)路時(shí)，正三角排列的架設(shè)方式是最合理有效的，相對(duì)雙垂直的架設(shè)方式，電場(chǎng)強(qiáng)度最大值降低27.8%左右。因此，合理的導(dǎo)線(xiàn)排列方式，對(duì)降低線(xiàn)路下方的電場(chǎng)強(qiáng)度是非常有效的。

由圖8（a）可知，單回輸電線(xiàn)路下，線(xiàn)路水平排列時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，正三角排列次之，倒三角排列時(shí)是最小的。線(xiàn)路的三種方式排列下其磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值都出現(xiàn)在線(xiàn)路下方中心處，且圖形分布都是關(guān)于線(xiàn)路中心對(duì)稱(chēng)。表7中列出單回線(xiàn)路三種排列方式下的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度值，倒三角、正三角和水平排列下的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值分別為52.88 μT、55.88 μT、59.78 μT，倒三角和水平排列的磁感應(yīng)強(qiáng)度值相差6.9 μT，降低11.6%。對(duì)比三種排列方式下磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線(xiàn)分布知，線(xiàn)路倒三角排列下的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小。圖8（b）給出同塔雙回輸電線(xiàn)路不同排列方式下的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線(xiàn)，從分布曲線(xiàn)圖可看出正三角排列相對(duì)垂直排列和倒三角排列時(shí)的覆蓋區(qū)域更大，但磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值出現(xiàn)在垂直排列方式下。從表8可知，雙回倒三角、正三角和垂直排列下的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值分別為77.45 μT、86.15 μT、90.53 μT，相較線(xiàn)路倒三角排列來(lái)說(shuō)，正三角和垂直排列時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值分別上升11.2%、16.9%。從電、磁強(qiáng)度兩個(gè)綜合指標(biāo)分析，單回線(xiàn)路采用倒三角排列時(shí)電磁場(chǎng)強(qiáng)度值都是最低的；雙回線(xiàn)路正三角排列時(shí)電場(chǎng)值最小，倒三角排列時(shí)磁感應(yīng)值最小，對(duì)比兩指標(biāo)值的降低率發(fā)現(xiàn)，正三角排列時(shí)最優(yōu)。輸電線(xiàn)路在不同排列方式下磁感應(yīng)強(qiáng)度值都滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)和國(guó)際的相關(guān)限制標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)線(xiàn)路架設(shè)方案既要考慮環(huán)境要求，更要考慮安全經(jīng)濟(jì)性要求。

（三）導(dǎo)線(xiàn)間距對(duì)工頻電磁場(chǎng)的影響分析

對(duì)單回水平線(xiàn)路模型其進(jìn)行仿真計(jì)算得出各不同間距情況下的電場(chǎng)強(qiáng)度分布和磁感應(yīng)強(qiáng)度分布如圖9所示。另外，表9給出不同間距下電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值，表10中給出各情況下磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值。

從圖9（a）看出場(chǎng)強(qiáng)曲線(xiàn)關(guān)于中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，且電場(chǎng)最大值隨著相間距的增大而增大。在表9中可看出相間距10 m時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度最大值為4.33 kV/m，相間距增加到15 m時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度最大值為4.7 kV/m，相間距減少5 m，電場(chǎng)強(qiáng)度值僅降低0.37 kV/m。在實(shí)際工程中，由于廊道寬度和相序間的絕緣要求，相間距不能無(wú)限減少，在線(xiàn)路規(guī)劃設(shè)計(jì)中我們應(yīng)對(duì)線(xiàn)路各因素綜合考慮。從圖9（b）知，磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線(xiàn)圖呈單峰型分布，并且最大值出現(xiàn)在線(xiàn)路正中心處。線(xiàn)路兩邊的磁感應(yīng)值隨著距離的增加而減少。當(dāng)距離線(xiàn)路中心50 m時(shí)，其強(qiáng)度已降至3 μT左右。表10中給出各間距下最大磁感應(yīng)強(qiáng)度值，其中導(dǎo)線(xiàn)間距9 m時(shí)最小為50.34 μT，相間距12 m時(shí)最大為55.58 μT，最大磁感應(yīng)強(qiáng)度場(chǎng)強(qiáng)峰值下降10.4%左右。因此，合理布置相間距離既能保證線(xiàn)路間的絕緣性，又能很好降低線(xiàn)路下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

（四）導(dǎo)線(xiàn)相序?qū)ゎl電磁場(chǎng)的影響分析

分別對(duì)同塔雙回線(xiàn)路的正序、逆序和混序進(jìn)行仿真，得出電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線(xiàn)如圖10所示，表11表示不同相序排列下電場(chǎng)強(qiáng)度最大值。

由圖10和表11知，仿真分析ABC-ABC、BAC-ABC、BAC-CBA、CBA-ABC、CBA-CAB、CBA-CBA等6種相序排列方式，各相序下的電場(chǎng)強(qiáng)度曲線(xiàn)都是關(guān)于中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。從表中可以看出相序CBA-CBA排列時(shí)出現(xiàn)最大場(chǎng)強(qiáng)，電場(chǎng)值為7.2 kV/m，相序CBA-ABC排列時(shí)出現(xiàn)最小場(chǎng)強(qiáng)，電場(chǎng)值為3.73 kV/m，最大電場(chǎng)強(qiáng)度值降低48.2%左右。分析發(fā)現(xiàn)：當(dāng)相序?yàn)檎蚺帕袝r(shí)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，逆序排列時(shí)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度最小，混序排列時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度最大值介于兩者之間。因此，對(duì)同塔雙回線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，相序?yàn)槟嫘蚺帕袝r(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度值最小。

（五）相導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)、子導(dǎo)線(xiàn)截面積對(duì)工頻電磁場(chǎng)的影響分析

在模型中分別選取子導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)4、6、8、10根，子導(dǎo)線(xiàn)半徑4×LGJ-400/35、4×LGJ-500/45、4×LGJ-630/45、4×LGJ-720/50，通過(guò)仿真求解可得出不同子導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)和不同子導(dǎo)線(xiàn)半徑下的電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線(xiàn)，如圖11所示。表12和表13分別給出不同分裂數(shù)、子導(dǎo)線(xiàn)截面積下電場(chǎng)強(qiáng)度最大值。

從圖11（a）中可知，在子導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)為4時(shí)，其電場(chǎng)強(qiáng)度值最低。從表12中可知，子導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)為4、6、8、10時(shí)，最大電場(chǎng)強(qiáng)度值分別為4.43 kV/m、4.60 kV/m、4.71 kV/m、4.76 kV/m，對(duì)比子導(dǎo)線(xiàn)的10根分裂數(shù)，4根時(shí)場(chǎng)強(qiáng)最大值降低4.38%。從圖11（b）可知，當(dāng)子導(dǎo)線(xiàn)截面積增大時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度曲線(xiàn)是依次降低的，表明場(chǎng)強(qiáng)的變化很小。表13給出不同子導(dǎo)線(xiàn)截面積對(duì)應(yīng)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度值，400 mm2時(shí)對(duì)應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)4.43 kV/m，720 mm2時(shí)對(duì)應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)4.14 kV/m，場(chǎng)強(qiáng)最大值僅降低6.55%，效果甚微。因此，從仿真結(jié)果可以看出，子導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)和導(dǎo)線(xiàn)截面積可對(duì)線(xiàn)路下方電場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生影響但影響很小。

（六）結(jié)果分析

通過(guò)ANSYS Maxwell對(duì)超高壓輸電線(xiàn)路仿真分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)的架設(shè)高度、導(dǎo)線(xiàn)排列方式以及導(dǎo)線(xiàn)間距是影響線(xiàn)路下方電磁場(chǎng)強(qiáng)度值的主要原因。分析導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)高度時(shí)，保持其他因素不變，增加導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)高度。如圖12所示，隨著線(xiàn)路架設(shè)高度增加電場(chǎng)強(qiáng)度最大值逐漸減少，單回架設(shè)高度超過(guò)18 m、雙回架設(shè)高度超過(guò)26 m時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)最大值降低到5 kV/m以下。由此可見(jiàn)，導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)高度是影響線(xiàn)路電磁場(chǎng)分布的關(guān)鍵性因素。

仿真對(duì)比導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)高度、導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)和子導(dǎo)線(xiàn)截面積對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度最大值的影響如圖13所示。從圖中可以看出，架設(shè)高度對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度值的變化率明顯高于導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)和面積，且導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)與電場(chǎng)值呈正相關(guān)。

仿真模擬結(jié)果可為輸電線(xiàn)路的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供重要參考，輸電線(xiàn)路在經(jīng)過(guò)民房、工廠(chǎng)等區(qū)域時(shí)，可以通過(guò)增加導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)高度、合理規(guī)劃相序排列方式來(lái)降低區(qū)域電磁場(chǎng)值。導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)和子導(dǎo)線(xiàn)截面積對(duì)電磁場(chǎng)值的分布也有影響，但是效果微小，相比較其成本可以忽略。

三、降低輸電線(xiàn)路下方磁感應(yīng)強(qiáng)度的措施

上節(jié)已分析影響線(xiàn)路下方磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的內(nèi)在因素，本節(jié)分析墻體和樹(shù)木對(duì)工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的抑制作用。在距離線(xiàn)路中心20 m處分別設(shè)置長(zhǎng)30 m寬0.3 m高5 m墻體，樹(shù)林地帶長(zhǎng)為30 m，對(duì)兩種情況進(jìn)行分析，可得到有墻體屏蔽和樹(shù)木屏蔽時(shí)的磁感應(yīng)分布情況，如下圖14所示。

從圖14可以看出，墻體和林帶對(duì)線(xiàn)路下方的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度有抑制作用，但抑制效果一般。墻體對(duì)磁感應(yīng)的最大抑制值為3.2 μT，降低10.5%左右；樹(shù)木對(duì)磁感應(yīng)的最大抑制值為2.1 μT，降低6.9%左右。墻體和樹(shù)木對(duì)磁感應(yīng)值的抑制效果一般，因?yàn)閴w和樹(shù)木的磁導(dǎo)率、介電常數(shù)與空氣中的值相差不大，對(duì)磁感應(yīng)值的削弱較差。

根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的限值要求，一般情況下輸電線(xiàn)路的磁感應(yīng)強(qiáng)度值都不會(huì)超過(guò)規(guī)定的限值要求，但在一些對(duì)磁感應(yīng)值要求嚴(yán)格的區(qū)域中是需要對(duì)其進(jìn)行削減。因此，需要選取專(zhuān)門(mén)的磁屏蔽材料進(jìn)行有效的屏蔽。材料磁導(dǎo)率越大對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽效果越好。在實(shí)際工程應(yīng)用中，需綜合考慮屏蔽效果和架設(shè)成本雙重因素。

四、結(jié)論

本文主要研究導(dǎo)線(xiàn)距地高度、排列方式、相序分布、相間距離、相導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)和子導(dǎo)線(xiàn)截面積對(duì)超高壓輸電線(xiàn)路電磁場(chǎng)強(qiáng)度影響。仿真分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)距地高度，對(duì)電磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響非常大，導(dǎo)線(xiàn)距地越高，電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。單回線(xiàn)路中倒三角排列時(shí)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度值最小，水平排列時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，倒三角排列時(shí)最小。同塔雙回線(xiàn)路架設(shè)時(shí)，正三角排列時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度值最小，雙垂直排列時(shí)電場(chǎng)和磁感應(yīng)的值最大，倒三角排列時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度值最小。同塔雙回線(xiàn)路中相序逆序排列時(shí)最大電場(chǎng)強(qiáng)度值最小，正序排列時(shí)最大電場(chǎng)強(qiáng)度值最大。線(xiàn)路間距、子導(dǎo)線(xiàn)分裂根數(shù)和子導(dǎo)線(xiàn)的截面積也可對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度值產(chǎn)生影響，但這種影響效果很小，相對(duì)高度、相序等因素的影響可忽略不計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高騰，宋福根.基于A(yíng)nsoft Maxwell的不同地形下輸電線(xiàn)路電場(chǎng)分布研究[J].電工電氣，2022（7）：28-30+68.

[2] GAO S， CHANG G， CHEN H， et al. Analysis on electromagnetic environment from 750 kV transformer substation in gansu power network[C]. IOP Conference Series： Earth and Environmental Science， 2021，687（1）：012011.

[3] 崔翔.2002年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議系列報(bào)道-電力系統(tǒng)電磁兼容研究進(jìn)展[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003（4）：1-5.

[4] 江進(jìn)波，沈駿峰，黃國(guó)良，等.220kV輸電線(xiàn)路工頻電磁場(chǎng)計(jì)算與分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2022（31）：13787-13793.

[5] 曹碧波，姜梅.輸變電工程電磁環(huán)境研究現(xiàn)狀綜述[J].電力安全技術(shù)，2020（1）：46-51.

[6] 中電聯(lián)[2004]6號(hào)文件.電力行業(yè)作業(yè)場(chǎng)所工頻電磁場(chǎng)安全防護(hù)規(guī)定（試行）[S].北京：中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)，2004.

[7] 國(guó)家質(zhì)檢總局.電磁環(huán)境控制限值：GB 8702-2014[S]. 2014：2.

[8] DEIN A Z E， GOUDA O E， LEHTONEN M， et al. Mitigation of the electric and magnetic fields of 500-kV overhead transmission lines[J]. IEEE Access， 2022，10：33900-33908.

[9] 黃學(xué)良，王瑜，聞楓.1000kV/500kV同桿混壓四回輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境影響因素及優(yōu)化措施分析[J].高電壓技術(shù)，2015（11）：3642-3650.

[10] 于利佳，田瑾，吳飛，等.基于加權(quán)TOPSIS的輸電線(xiàn)路電場(chǎng)屏蔽線(xiàn)優(yōu)化研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2021（9）：60-65.

[11] 姜雨澤，劉士強(qiáng)，謝連科，等.山東電網(wǎng)高壓直流輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境測(cè)量分析[J].電測(cè)與儀表，2021（10）：125-132.

[12] 潘茜雯，羅日成，唐祥盛，等.500kV同塔雙回緊湊型輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境分析[J].高壓電器，2017（11）：183-190.

[13] 王廣周，張嵩陽(yáng)，閆東，等.500kV超高壓輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境影響因素分析及其防護(hù)對(duì)策[J].高壓電器，2010（8）：93-96+100.

[14] 馬明智，楊昌杰.超高壓交叉線(xiàn)路空間電磁環(huán)境分析[J].四川電力技術(shù)，2022（3）：53-56+88.

[15] 楊彬，韓文，吳健，等.交流輸電線(xiàn)下建筑物鄰近區(qū)域電場(chǎng)分布及其影響因素研究[J].智慧電力， 2020（11）：92-96+102.

[16] 李立峰，梁利輝，李秦，等.特高壓交流輸電線(xiàn)路下方民房晾衣架感應(yīng)電特性及改善措施研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2021（8）：39-47.

[17] 汪茹，田瑾，吳飛，等.一種基于有限元法的超高壓輸電線(xiàn)路三維電場(chǎng)計(jì)算方法[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2019（4）：103-110.

[18] 于利佳.500kV同塔雙回輸電線(xiàn)路電場(chǎng)及其影響因素的研究[D].上海工程技術(shù)大學(xué)，2021：24-25.

[19] 華楓.特高壓同塔雙回交流輸電線(xiàn)路電磁暴露安全評(píng)估研究[D].蘭州交通大學(xué)，2020：9-10.

[20] 王思華，付園淋，劉陽(yáng)，等.降雨對(duì)絕緣子表面污穢的沖刷機(jī)理與模型研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2020（3）：741-749.

Research on Power Frequency Electromagnetic Field Distribution of UHV Transmission Lines Based on ANSYS Maxwell Modeling

SHAO Zhi-min1， ZHANG Hai-yang1，2， QU Zheng-li3， GONG En-zhong1

（1. College of Automotive and Transportation， Shenzhen Polytechnic University， Shenzhen， Guangdong 518055， China； 2. College of Electronic and Information Engineering， University of Science and Technology Liaoning， Anshan， Liaoning 114051， China； 3. Department of Medical Nursing， Heze Urban Construction Technical School， Heze， Shandong 274100， China）

Abstract： The electromagnetic radiation generated by ultra-high voltage alternating current transmission lines may pose hazards to biological organisms. To investigate the electromagnetic field environment beneath ultra-high voltage transmission lines， a three-dimensional model of 500kV single loop and double loop transmission lines was constructed using the finite element simulation software ANSYS Maxwell to analyze the main influencing factors. The study primarily focused on simulating and researching the effects of different ground heights， arrangement methods， phase distance， inter-phase distances， number of split wires and radius of sub-wires on the distribution of power frequency electric fields and power frequency magnetic induction intensities beneath the transmission lines. Additionally， the study explored the suppressive effects of forested land and walls on the magnetic field.

Key words： UHV AC transmission line； ANSYS Maxwell； power frequency electric field； power frequency magnetic induction intensity

（責(zé)任編輯：羅歡）