趙亮+王峰+任洋

摘要：目前我國的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，已經(jīng)不能滿足我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展所需要的電力供應(yīng)，另外我國能源資源和負(fù)荷分布的特點(diǎn)也決定了我國勢必要建設(shè)遠(yuǎn)距離、大容量的特高壓輸電系統(tǒng)。根據(jù)國網(wǎng)建設(shè)有限公司的規(guī)劃，近幾年內(nèi)將建設(shè)特高壓輸電線路。隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和民眾環(huán)境意識的增強(qiáng)，輸電工程的電磁環(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注。同時(shí)，電壓等級發(fā)展到了特高壓階段，電磁環(huán)境已經(jīng)成為決定輸電線路結(jié)構(gòu)、影響建設(shè)費(fèi)用等的重要因素。

關(guān)鍵詞：超特高壓；輸電線路；電磁環(huán)境

1.電磁環(huán)境問題制約著超特高壓線路的發(fā)展

1.1電磁環(huán)境備受人們關(guān)注

輸電線路和變電站的生態(tài)環(huán)境影響主要表現(xiàn)在土地的利用、電暈所引起的通信干擾，以及可聽噪聲、工頻電磁場對生態(tài)的影響等方面。由于特高壓輸電電壓高、分裂導(dǎo)線多等特點(diǎn)，必然導(dǎo)致導(dǎo)線表面電場強(qiáng)度以及輸電設(shè)備周圍的空間電場強(qiáng)度的升高，而特高壓輸電線路和變電站出現(xiàn)的電暈現(xiàn)象和強(qiáng)電場效應(yīng)對人體和生態(tài)環(huán)境是否會帶來危害，一直是人們非常關(guān)心的問題。

事實(shí)上，在場強(qiáng)較高的區(qū)域活動時(shí)，某些人會產(chǎn)生毛發(fā)豎立或皮膚刺激感，甚至在某些情況下會因人體與其他物體間發(fā)生火花放電和電擊引起明顯的刺痛，對于平地站立的人會引起煩惱，對于高空作業(yè)而又沒有思想準(zhǔn)備的人還可能引起墜落事故。除了以上可以直接感受到的效應(yīng)外，一個(gè)更引起普遍關(guān)注的問題是， 電場長期作用對生態(tài)的影響。隨著人們保護(hù)環(huán)境呼聲的日益高漲，在一些國家，來自公眾的阻力開始給電廠、變電所和線路走廊的選址帶來許多困難，或者制定了許多嚴(yán)格的限制。因此， 我國建設(shè)特高壓輸電工程更應(yīng)重視特高壓線路的電磁環(huán)境問題。

1.2電磁環(huán)境參數(shù)決定了線路參數(shù)的選擇

電壓等級發(fā)展到特高壓階段，環(huán)境問題已成為輸電工程建設(shè)中一個(gè)影響極大的方面。大多數(shù)情況下，輸電線路導(dǎo)線截面的選擇、導(dǎo)線對地凈空距離的確定等，已不是根據(jù)工作電流或絕緣要求了，而是由電暈特性及對地面場強(qiáng)的限制要求來決定。特高壓電磁環(huán)境影響問題對特高壓線路導(dǎo)線的選擇起決定性作用，特別是地面電場強(qiáng)度和可聽噪聲問題。特高壓輸電線路的電磁場強(qiáng)度限值要求決定輸電鐵塔的高度和線路走廊寬度等，直接影響線路建設(shè)成本。輸電線路電暈放電產(chǎn)生的可聽噪聲，與有同一聲壓級的一般環(huán)境噪聲相比，通常更令人厭煩。從建設(shè)、設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，及其以下線路的無線電干擾是線路設(shè)計(jì)的控制條件，線路設(shè)計(jì)滿足無線電干擾限值要求后，可聽噪聲自然滿足。對于特高壓線路，可聽噪聲，將是線路設(shè)計(jì)的控制條件，決定了特高壓輸電線路的相導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和布置。

2.超特高壓輸電線路工頻磁場的影響因素

2.1線路負(fù)荷電流

線路上的載電流越大，則磁場也越大，這是成正比的關(guān)系，由畢奧一薩伐定律可知：這與電壓等級有關(guān)，一般電壓等級越高，負(fù)荷電流越大，因而線路下方工頻磁場越大。電流的變化正比于磁場強(qiáng)度的變化，可以根據(jù)這種正比例關(guān)系推導(dǎo)出任意大小的載電流導(dǎo)線附近的空間工頻磁場強(qiáng)度。

2.2相導(dǎo)線對地高度

為研究相導(dǎo)線對地高度變化對線路下方工頻磁場強(qiáng)度的影響， 可以對超高壓和特高壓模型進(jìn)行仿真。對于500kV特高壓模型，對地高度取10、11、12、13、14和15米；對于1000kV特高壓模型，對地高度取18、20、22、24、26和28米。根據(jù)仿真結(jié)果可得：磁感應(yīng)強(qiáng)度隨導(dǎo)線離地高度的增加而減小。利用這一關(guān)系，可以通過抬高導(dǎo)線對地高度來減小地面電場強(qiáng)度。隨著導(dǎo)線對地距離得增加，磁感應(yīng)強(qiáng)度減小程度逐漸緩慢。因此，當(dāng)導(dǎo)線對地距離增加到一定程度，再靠抬高導(dǎo)線來減小地面附近的工頻磁場，經(jīng)濟(jì)投入會比較大。

2.3相間距離

為研究相導(dǎo)線相間距離變化對線路下方磁場強(qiáng)度的影響，分別500kV超高壓和1000kV特高壓模型進(jìn)行了仿真。對于500kV特高壓模型，相間距離取10、11、12、13和14米，對于1000kV特高壓模型，相間距離分別取20、21、22、24.2和25米。根據(jù)仿真結(jié)果可得：減小相間距離時(shí)，最大場強(qiáng)值和高場強(qiáng)覆蓋范圍都相應(yīng)減小，但場強(qiáng)的減小程度沒有增加線路對地距離的效果明顯。

3.工頻電磁場的生態(tài)效應(yīng)

輸電線路的電場產(chǎn)生的生態(tài)影響主要分為兩類。一類是當(dāng)人在電磁場中短期停留時(shí)可能受到的影響，即短期影響另一類是人在電磁場中長期工作或生活時(shí)可能受到的影響，即長期影響。

3.1短時(shí)影響

輸電線路工頻電場的短時(shí)影響發(fā)生的最頻繁，因而受到工作人員的普遍關(guān)注。短時(shí)影響表現(xiàn)為在電場中人或動物接觸對地絕緣或接地不良接地物體產(chǎn)生的電擊以及人在電場中的直接感覺。工頻電場對周圍環(huán)境的影響首先表現(xiàn)在由靜電感應(yīng)產(chǎn)生的電擊。在高壓輸電線路下或高壓設(shè)備附近，當(dāng)人接觸電場中對地絕緣的物體時(shí)，可能會產(chǎn)生有刺痛感的電流，即電擊。穿著絕緣鞋的人接觸接地體或者觸及具有不同感應(yīng)電位的物體時(shí)，也會發(fā)生電擊。電擊按作用時(shí)間不同，可分為暫態(tài)電擊和穩(wěn)態(tài)電擊兩種。

（1）暫態(tài)電擊。暫態(tài)電擊是指人接觸在電場中受到靜電感應(yīng)的物體的瞬間，原來積累在被感應(yīng)物體上的電荷通過人體向大地釋放所造成的電擊。在輸電線路下發(fā)生的電擊，絕大多數(shù)屬于暫態(tài)電擊。這種現(xiàn)象常發(fā)生在例如雨天打傘經(jīng)過特高壓線路下時(shí)，如果臉部或手靠近傘的金屬部分就會有火花放電。暫態(tài)電擊的水平主要取決于放電能量的大小。一般情況下人體對地良好絕緣的條件不易滿足，人在輸電線路下感應(yīng)的電荷很快會泄漏到大地，觸摸接地物體時(shí)，不容易感受到電擊。但人若接觸輸電線路下對地絕緣的的大型機(jī)械如汽車等時(shí)，可能會感受到電擊。

（2）穩(wěn)態(tài)電擊。穩(wěn)態(tài)電擊是指人接觸被感應(yīng)物體后，由于被感應(yīng)物體與高壓帶電體的電容耦合，產(chǎn)生流過人體的持續(xù)工頻電流所造成的電擊。穩(wěn)態(tài)電擊的水平取決于短路電流的大小，即與外電場的強(qiáng)度和導(dǎo)體的外形尺寸成正比。當(dāng)短路電流大于0.8—1.1mA，人員就會產(chǎn)生刺痛感如果短路電流超過2mA，就會引起肌肉反應(yīng)；當(dāng)短路電流達(dá)到6—9mA時(shí)，就會造成人體損傷，但此時(shí)尚能自己擺脫，因而也稱為擺脫電流。除了讓人不舒服的電擊外，另一短時(shí)影響時(shí)人在電場中的直接感覺。對于周圍空氣介質(zhì)而言，人體相當(dāng)于導(dǎo)體，處于電場中的人將使周圍電場畸變。電場在人體表面感應(yīng)的交變電荷通過毛發(fā)的顫動可以感覺到。例如在無風(fēng)的日子里，站在線路檔距中央附近，某些人可以感覺到頭發(fā)或舉起的手臂上的汗毛在輕輕顫動。

3.2長期影響

工頻電場的長期生態(tài)效應(yīng)主要是從生物學(xué)和病理學(xué)角度來研究人或動物甚至植物長期經(jīng)常性的在高場強(qiáng)區(qū)的反映?，F(xiàn)在電壓等級發(fā)展到特高壓階段，電場的長期效應(yīng)更是引起了人們的關(guān)注，也成了特高壓發(fā)展的關(guān)鍵問題。美國、意大利、前蘇聯(lián)和日本等國專門對特高壓試驗(yàn)線路下工頻電場的生態(tài)影響進(jìn)行了研究，試驗(yàn)動物主要為家禽、家畜、植物和樹木，研究結(jié)論一致認(rèn)為工頻電場對人和動物有確定的有害影響的閾值遠(yuǎn)高于輸電線路下工頻電場的限值，因此工頻電場對動植物無有害影響或僅有輕微的影響。

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