地面架設氣體絕緣輸電線路運行期電磁環境影響預測

鄧學群，張 悅，湯翠萍

（1.江蘇輻環環境科技有限公司，江蘇 南京 210019；2.鹽城市計量測試所，江蘇 鹽城 224005）

氣體絕緣輸電線路（Gas-Insulated Transmission Line，簡稱GIL）是一種采用SF6或其他氣體絕緣，外殼與導體同軸布置的高電壓、大電流電力傳輸設備[1-2]。其相較于傳統的架空輸電線路或地下電纜輸電線路，具有不受惡劣氣候和特殊地形等環境因素影響、有效利用空間資源、減少電磁環境影響、增大載流量以及故障率低、維護方便，更能夠實現高壓輸電線路與人和自然和諧相處等優點[3]。GIL 的敷設方式靈活多變，主要包括管廊敷設、地面架設、直埋敷設和隧道敷設等[4]。

隨著經濟社會的發展，人民生活水平的日益提高，加之社會對電磁環境影響的日益關注，對市容市貌要求的不斷提高，高壓輸電線路走廊已經成為制約電力發展的稀缺資源[5]。尤其是在人口密集的大城市，隨著用電量不斷增長，高壓輸電線路的數量亦不斷增長，采用架空線路的輸電方式正面臨諸如環保投訴不斷增長、景觀上與區域定位不和諧、規劃審批困難等因素的影響，而采用地下電纜輸電則面臨載流量低、故障率高和最高運行電壓的限制。因此為打造“國家電網首條500 kV 氣體絕緣金屬封閉輸電線路、創城市輸電示范項目、建電力管廊精品工程”，江蘇某地擬投資建設500 kV 地面架設GIL。通過對江蘇某地500 kV 地面架設GIL 運行期產生的電磁環境影響進行預測與分析，有助于公眾和線路沿線居民對地面架設GIL 運行期產生的電磁環境影響有更好的認識和了解，減少因高壓輸電線路產生的環保投訴，建設資源節約型、環境友好型社會。

1 電磁環境影響預測

1.1 建設規模和主要技術參數

江蘇某地新建500 kV 單回地面架設GIL，采用在地面上布置支架進行敷設，GIL 支架高度為0.5 m，沿GIL 路徑走向新建GIL 廊道（寬約12 m），廊道兩側采用3.0 m 高實體圍墻與外界進行分割。GIL 采用三相分體式、相間距離為1.0 m、額定電壓為550 kV、額定電流為4 000 A，本工程GIL 支架示意圖如圖1 所示，GIL剖面結構示意圖如圖2 所示，主要技術參數詳見表1。

圖1 本工程GIL 支架示意圖

圖2 GIL 剖面結構示意圖

表1 GIL 主要技術參數

1.2 預測因子

預測因子為工頻電場、工頻磁場。

1.3 預測模式

參照HJ 24—2020《環境影響評價技術導則 輸變電》附錄C 和附錄D 中的高壓交流架空輸電線路下空間工頻電場強度和工頻磁場強度的計算模式進行。

1.4 預測參數（見表2）

表2 GIL 電磁環境影響主要預測參數

1.5 評價標準

工頻電場、工頻磁場執行GB 8702—2014《電磁環境控制限值》，通過表1 可計算出公眾曝露控制限值，即工頻電場限值為4 000 V/m；工頻磁場限值為100 μT。

2 預測結果與分析

2.1 工頻電場

根據地面架設GIL 剖面結構示意圖可知，其與常規的架空線路不同，本工程GIL 的導線外部還存在鋁質金屬外殼，并且殼體已做了接地處理。從靜電屏蔽的原理分析：當GIL 內部的導線有電流通過時，外殼的內表面會感應出異號電荷，其外表面相應的帶有同號電荷；由于外殼接地，則外殼外表面的同號電荷會進入大地，使得外表面電荷消失。由此可見，GIL 的鋁合金材質外殼對其內部導線產生的工頻電場可起到非常明顯的屏蔽效果。此外，本工程地面架設GIL 管廊外部還設置高3.0 m 的實體圍墻與外界進行隔離，可進一步減小導線產生的電磁環境影響[6-7]。

綜上所述，江蘇某地500 kV 地面架設GIL 產生的工頻電場影響很小，幾乎可以忽略不計，遠低于GB 8702—2014《電磁環境控制限值》所規定的工頻電場限值為4 000 V/m 的公眾曝露控制限值。

2.2 工頻磁場

由于GIL 采用的鋁質外殼不屬于高磁導性材料，因此GIL 外殼對其內部導線產生的磁場屏蔽效果不明顯。為分析GIL 產生的工頻磁場，本文參照HJ 24—2020《環境影響評價技術導則 輸變電》附錄D“高壓交流架空輸電線路下空間工頻磁場強度的計算”模式來預測分析GIL 產生的工頻磁場水平。采用該模式預測GIL的工頻磁場水平，是把GIL 內部的導線近似看作架空輸電線路，并未考慮GIL 外殼及圍墻的屏蔽作用，與實際情況相比是保守的，本工程地面架設GIL 工頻磁場預測結果如圖3 所示。

圖3 本工程地面架設GIL 工頻磁場預測結果

由計算結果可知，江蘇某地500 kV 地面架設GIL產生的工頻磁場在距管廊1 m 處最大，并隨著距管廊距離增加而逐漸減小。其工頻磁場最大值為28.82 μT，小于GB 8702—2014《電磁環境控制限值》所規定的工頻磁場限值100 μT 的公眾曝露控制限值。并且，經過GIL 內部SF6的密閉作用以及管廊上方保護裝置的屏蔽作用，江蘇某地500 kV 地面架設GIL 實際產生的工頻磁場要低于預測結果。

3 結論

（1）相較于傳統的架空輸電線路或地下電纜輸電線路，地面架設GIL 具有不受惡劣氣候和特殊地形等環境因素影響、能夠有效利用空間資源、減少電磁環境影響、增大載流量以及故障率低、維護方便，更能夠實現高壓輸電線路與人和自然和諧相處等優點。

（2）地面架設GIL 的導線外存在金屬材質的外殼，并且殼體已做了接地處理，其產生的工頻電場影響很小，幾乎可以忽略不計。

（3）模式預測結果表明，地面架設GIL 產生的工頻磁場在距管廊1 m 處最大，并隨著距管廊距離增加而逐漸減小，小于GB 8702—2014《電磁環境控制限值》所規定的工頻磁場限值100 μT 的公眾曝露控制限值。并且，經過屏蔽作用，江蘇某地500 kV 地面架設GIL 實際產生的工頻磁感應強度要低于預測結果。