高壓直流輸電線路電磁環境影響的監測和分析

王　巍，陳　瑋

(安徽省輻射環境監督站，安徽 合肥 230022)

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高壓直流輸電線路電磁環境影響的監測和分析

王巍，陳瑋

(安徽省輻射環境監督站，安徽 合肥 230022)

[摘要]相對于普通的交流輸電系統，高壓直流輸電系統優勢在于電力的遠距離傳輸、成本更低以及電力損失更小。安徽省是西南水電外送特高壓走廊的途徑省份之一，但目前還沒有針對直流輸電線直的研究，所以高壓直流輸電線路對環境影響的監測與研究需求日益迫切。本文采用實地監測與數據分析相結合的方式，分析了高壓直流輸電線路周邊電磁輻射環境，同時從環保角度提出在沿線周邊進行建筑規劃時的建議。

[關鍵詞]高壓直流；輻射監測；合成場強;離子流密度

1直流輸變電的環境影響特點

直流輸電具有線路輸電能力強、損耗小、兩側交流系統不需同步、發生故障時對電網造成的損失小等優點, 特別適合長距離點對點大功率輸電。采用高壓直流輸電對滿足國民經濟發展的用電需求, 促進電力產業技術升級和可持續發展,實現跨大區、跨流域的水電火電互濟, 提高能源利用率具有重要意義; 也是實現全國電力資源優化配置,提高輸電走廊利用率和保護環境的戰略性舉措 。

環境影響問題是特高壓輸電工程設計、建設和運行中必須考慮的重大技術問題。特高壓直流輸電工程的環境影響主要包括電場效應、無線電干擾和可聽噪聲等幾個方面。特高壓直流線路本身的技術特性決定了其電暈效應、電磁環境影響與超高壓直流線路有較大的差異。

直流輸電線路的環境特點與交流輸電線路有其特殊性，合成場強和離子流是高壓直流輸電的特有現象，也是與交流輸電環境影響的重要差別之一。就超高壓交流輸電線路而言，線路導線電暈時，由于電壓的交替變化，所產生的離子絕大部分被限制在導線附近，基本上不存在這些離子離開導線的運動，而超高壓直流輸電線路的電場則比較復雜，在導線無電暈，導線周圍及線下地面的電場只決定于導線電壓和線路的幾何尺寸，即僅存在“靜電場”，或所謂的標稱場；導線電暈時，離子在電場力的作用下，向反極性的導線和地面運動。這樣在兩極導線和極導線與地之間都存在離子，亦即空間電荷，它們同時也產生電場，從而改變了地面的場強，形成了合成場強。在同等的電場下，兩者產生的效應也不同。直流輸電線路導線電暈所產生的離子存在的時間比交流輸電線路的長,存在的空間比交流輸電線路的廣泛離子電流密度的大小與導線表面電場強度及電暈起始場強有關，電場強度本身不能表征電場效應，人或物體直接截獲的直流電流是更加重要的，人曝露在直流電場中，在體表會產生感應電荷，由于感應電荷的存在，人體內部的合成電場強度幾乎為零，直流電場對人體內部幾乎沒有影響。

2監測內容及方法

直流合成電場受外界環境影響變化較大。地面合成場強、離子流測量的測試應在風速小于 3m/s，無雨、無霧、無雪的好天氣下進行，測量的時間段不少于 30 分鐘。應記錄測試時的風速、溫度、相對濕度、大氣壓等氣象條件。所有測點的測試應同時記錄或測量統計。線路地面合成場強和離子流測量的測點間距為5m，順序測至極導線地面投影點外或換流站圍墻外 50m 處止。鄰近民房處合成場強的測試在距離民房墻體外1m、距離線路極導線或換流站直流側最近處地面設1個測點測試。線路的地面合成場強測量數據按測點統計，每個測點數據(以 100個數據為例)按大小排列，第 95 個、即 95%的測量數值小于或等于 30kV/m 為滿足要求。在臨近民房時，將地面合成場強測量結果(以 100 個數據為例)按照由小到大的順序排列，第 80 個，即 80%測量數值小于或等于 15kV/m；第 95 個、即 95%的測量數值小于或等于 25kV/m 為滿足要求。

超高壓直流線路具有電壓高、導線大、單條線路走廊寬等特點, 其電磁環境(電場、離子流、磁場、可聽噪聲和無線電干擾) 與高壓交流輸變電線路的有一定差別, 由此帶來的環境影響將受到各方關注,須采取措施加以限制,使其滿足環境保護要求。研究這些技術特性, 對于合理確定線路的設計參數、保證線路安全可靠運行和滿足環境保護要求等均具有十分重要的現實意義。對于高壓直流輸電線路電磁環境的影響評價因子包括：地面合成場強、地面離子流密度、地面直流磁感應強度、無線電干擾和可聽噪聲。

具體監測方法按國家有關監測方法要求進行，主要為：

(1)《高壓架空送電線、變電站無線電干擾測量方法》(GB/T 7349-2002);

(2)《直流換流站與線路合成場強、離子流密度測量方法》(DL/T 1089-2008);

(3)《工業企業廠界噪聲測量方法》GB12349-1990。

工程電磁環境監測因子及布點情況見表1。

3監測結果及環境影響分析

對選定的監測對象進行監測，通過對監測數據的分析：

監測斷面合成場強80%測量值為7.76kV/m，最大值為8.81kV/m，位于直流線路負極導線垂直投影外10m處，總體變化趨勢為隨著與極導線距離的增加，合成場強值逐漸變小。離子流密度最大值為14.10nA/m2，位于直流線路負極導線垂直投影外5m處，總體變化趨勢為隨著與極導線距離的增加，離子流密度逐漸變小。直流磁感應強度最大值為51.2μT，位于正極導線與線路中心線的中心點，總體變化趨勢為隨著與極導線距離的增加，直流磁感應強度逐漸變小。直流線路極導線外20m處，0.5MHz頻率下的無線電干擾最大值為50.3dB(μV/m)，小于55dB(μV/m)，總體變化趨勢為隨著與極導線距離的增加，無線電干擾值逐漸變小。直流線路安徽段監測斷面晝間噪聲最大值為44.2dB(A)，位于距負極導線的垂直投影距離45m處；夜間噪聲最大值為42.9dB(A)，位于正極導線的下方，之后隨著與邊導線的距離增加，晝、夜噪聲值逐漸變小。監測斷面監測結果見圖1 。

表1　輸電線路衰減斷面監測點及因子

圖1　±800kV直流輸電工程衰減斷面電磁監測結果

4評價標準

表2　直流輸電工程環境評價標準

5討論與建議

對于±800 kV 直流輸電線路，由以上監測結果可知，各測點地面合成場強、地面離子流密度、地面直流磁感應強度、無線電干擾和可聽噪聲的監測結果都在評價標準以內，各項因子隨距離線路的距離越遠逐漸變小。根據監測結果分析，直流輸電線路在經過農業耕作區等一般地區時，在最小對地高度 18m 條件下，直流線路附近房屋處的地面合成電場滿足環境保護要求；直流輸電線路經過工業企業地區、港口、碼頭、火車站、城鎮等人口密集區等居民區及附近時，導線對地最小高度為 21m，線路產生的電磁環境影響更小。

高壓直流選線時應該充分征求沿線政府及規劃等相關職能部門的意見，優化路徑，盡量避讓城鎮規劃區、學校、居民密集區。嚴格按照相關規程及規范，結合項目區周圍的實際情況和工程設計要求。直流輸電線路不應跨越居民房屋，并應將極導線投影外 7m 以內的常年住人房屋全部拆除，合理選擇導線直徑及導線分裂數以降低線路電磁環境影響，提高導線、母線、均壓環、管母線終端球和其它金具等加工工藝，防止尖端放電和起電暈，降低電磁環境影響。

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[中圖分類號]G61

[文獻標識碼]A

[文章編號]1674-2273(2015)06-0017-02

[作者簡介]王巍(1981-)，男，安徽省輻射環境監督站國家注冊核安全工程師，主要從事輻射環境監測、研究工作；陳瑋(1984-)，男，安徽省輻射環境監督站監測技術室國家注冊核安全工程師，主要從事輻射環境監測、研究工作。

[收稿日期]2015-05-22