500 kV 單回并行輸電線路電磁環境影響預測研究

陶星

（武漢網綠環境技術咨詢有限公司 湖北武漢 430000）

隨著國家“十四五”構建新型電力系統的提出，大規模新能源電力的并網，電力負荷的大幅增長，對電力系統的穩定性、可靠性和安全性提出了更高的要求，各地積極落實國家構建新型電力系統戰略，優化升級當地電網架構［1-2］。500 kV 輸電線路作為各地主網架的重要組成部分，為保障區域電力供應、提高電網安全穩定水平起到重要作用。但由于電網穩定運行的要求以及線路走廊等當地環境條件的限制，部分500 kV 高壓輸電線路存在并行走線的情況。近年來，隨著公眾環保意識的提升，高電壓等級輸電線路電磁環境影響尤其是高電壓等級輸電線路并行走線同時產生的電磁環境影響，已逐漸成為人民群眾關注的重點環境問題。

為配套新能源電力系統的接入，優化電網供電結構，提高電網安全穩定水平，南方某地擬新建2 個500 kV 單回架空輸電線路工程，部分線段采用單回并行架設方式，需考慮2 個單回輸電線路并行走線產生的電磁疊加影響。通過南方某500 kV 單回并行輸電線路進行類比監測和模式預測，對500 kV 單回并行輸電線路運行期間所產生的電磁環境影響進行分析評價，并提出相應的環境保護措施，減小其對周邊環境的影響，為相關單位提供參考依據。

1 電磁環境影響類比監測

1.1 類比對象選擇

根據 《環境影響評價技術導則 輸變電》（HJ 24—2020），類比對象的建設規模、電壓等級、容量、架線型式、架線高度、環境條件應與本工程相類似，并列表論述其可比性。通過類比對象比選，本工程選擇500 kV 鵝博甲線、500 kV 鵝博乙線2 個單回并行輸電線路作為類比對象。500 kV 鵝博甲線、500 kV 鵝博乙線2 個單回并行輸電線路與本工程2 個單回并行輸電線路的電壓等級、架設型式一致，導線截面、載流量、導線對地高度、環境條件等類似，因此選取500 kV 鵝博甲線、500 kV 鵝博乙線2 個單回并行輸電線路作為類比對象是合適的。相關類比可行性見表1。

表1 500 kV 單回并行輸電線路類比可行性一覽表

1.2 類比對象監測

類比對象監測布點選取500 kV 鵝博甲線、500 kV 鵝博乙線的檔距中央弧垂最低位置處中相導線對地投影為起點，垂直于線路方向，間距1 m 順序測至邊導線投影外10 m 處，然后間距5 m 順序測至邊導線投影外50 m［3］。根據監測結果，500 kV 鵝博甲線監測斷面處的工頻電場強度監測值范圍為196.8～3 891.0 V/m，工頻磁感應強度監測值范圍為0.667 9～5.221 0 μT，工頻電場強度最大值位于邊導線投影外2 m 處，工頻磁感應強度最大值位于中相導線地面投影外5 m 處；500 kV 鵝博乙線監測斷面的工頻電場強度監測值范圍為673.6～3 414.0 V/m，工頻磁感應強度監測值范圍為1.262～5.493 μT，工頻電場強度最大值位于邊導線投影外1 m 處，工頻磁感應強度最大值位于中相導線地面投影外1 m 處。

1.3 類比監測結果分析

類比對象電磁場監測結果趨勢圖如圖1 所示，隨著與邊導線投影外距離的增加工頻電場強度和工頻磁感應強度總體呈逐漸衰減趨勢，所有監測點位工頻電場強度和工頻磁感應強度分別滿足 《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）中規定的工頻電場強度4 000 V/m、工頻磁感應強度100 μT 公眾曝露控制限值要求。500 kV鵝博甲線、500 kV 鵝博乙線2 個單回并行輸電線路與本工程2 個單回并行輸電線路的電壓等級、架設型式一致，導線截面、載流量、導線對地高度、環境條件等類似，因此可以預測本工程擬建輸電線路建成投運后，在滿足設計導線對地最低線高時，對輸電線路下方的電磁環境影響分別滿足《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）中規定的工頻電場強度4 000 V/m、工頻磁感應強度100 μT公眾曝露控制限值要求，同時滿足架空輸電線路線下的耕地、園林、牧草地、畜牧飼養地、養殖水面、道路等場所電場強度10 kV/m 的控制限值要求［4］。

圖1 類比對象電磁場監測結果趨勢圖

2 電磁環境影響模式預測

2.1 預測模式

根據 《環境影響評價技術導則 輸變電》（HJ 24—2020），500 kV 高壓輸電線路運行時的工頻電場、工頻磁場等電磁環境影響可采用模式預測的方法。對于工頻電場首先假設高壓輸電線路上的等效電荷為導線的幾何中心位置，利用鏡像法算出單位長度導線上的等效電荷量后按照疊加原理計算任意空間上的電場強度。對于工頻磁場，由于具有僅由電流產生的準靜態特性，利用安培定律按矢量疊加計算結果得出其磁感應強度［5］。

2.2 預測參數

預測參數按照保守原則進行選取，考慮最不利條件下電磁環境影響，本工程500 kV 單回架空并行線路中心線間距在50～100 m 之間，本次評價取最小距離50 m即最不利條件作為并行線路中心間距進行預測；桿塔型號選取沿線距離桿塔電磁環境敏感目標數量最多的型號；預測高度根據《110 kV～750 kV 架空輸電線路設計規范》（GB 50545—2010）的設計要求，500 kV 輸電線路導線與居民區（公眾曝露區）地面的距離應≥14 m，與非居民區（耕地、園地、畜牧地、畜禽飼養地、養殖水面、道路等場所）的地面距離不小于11 m［6］。若根據設計規范預測結果不能達到 《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）中標準限值要求，則抬升導線對地的距離進行預測，同時與設計導線典型對地最小高度進行比較分析。相關預測參數見表2。

表2 500 kV 單回并行輸電線路模式預測參數表

2.3 模式預測結果分析

500 kV 單回并行輸電線路各不同導線對地高度預測結果走勢如圖2 所示，預測結果表明，運行期500 kV單回輸電線路并行走線時輸電線路下方產生的工頻電場強度、工頻磁感應強度隨著導線高度的增加而降低，同時工頻電場強度、工頻磁感應強度隨著邊導線外側對地投影水平距離的增加而呈現逐漸衰減趨勢。

圖2 兩個單回并行輸電線路不同線高下工頻電磁場預測結果水平分布圖

2.3.1 工頻電場強度

500 kV 單回并行輸電線路經過非居民區：導線對地最小距離為11 m 時，地面1.5 m 高度處的工頻電場強度最大值為10.664 kV/m，超過電場強度控制限值10 kV/m的標準限值要求。在導線對地高度抬高至12 m 時，地面1.5 m 高度處的工頻電場強度最大值為9.354 kV/m，出現在距離并行線路中心線地面投影40.43 m（即外側邊導線外1 m）處，即可滿足《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）規定的電場強度控制限值10 kV/m 的標準限值要求。

500 kV 單回并行輸電線路經過居民區：導線對地最小距離為14 m 時，地面1.5 m 高度處的工頻電場強度最大值為7.378 kV/m，超過公眾曝露限值電場強度4 000 V/m 的限值要求。在導線對地高度為典型線高22 m時，地面1.5 m 高度處的工頻電場強度最大值3.622 kV/m，出現在距離中心線地面投影42.43 m（即外側邊導線外3 m處），即可滿足《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）規定的公眾曝露限值電場強度4 000 V/m 的限值要求。

2.3.2 工頻磁感應強度

500 kV 單回并行輸電線路經過非居民區：導線對地最小距離為11 m 時，地面1.5 m 高度處的工頻磁感應強度最大值為20.336 μT，出現在距離線路中心線地面投影27 m 處（即邊導線內）；在導線對地最低高度為12 m 時，地面高度1.5 m 處的工頻磁感應強度最大值為18.198 μT，出現在距離線路中心線地面投影27 m 處（即邊導線內），均小于 《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）規定的公眾曝露限值磁感應強度100 μT 限值要求。

500 kV 單回并行輸電線路經過居民區：導線對地最小距離為14 m 時，地面1.5 m 高度處的工頻磁感應強度最大值為14.880 μT，出現在距離線路中心線地面投影31 m 處（即邊導線內）；在導線對地高度為典型線高22 m 時，地面高度1.5 m 處的工頻磁感應強度最大值為7.655 μT，出現在距離線路中心線地面投影32 m處（即邊導線內），均小于 《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）規定的公眾曝露限值限值磁感應強度100 μT限值要求。

3 結論及建議

3.1 結論

（1）根據類比監測和模式預測結果，按照《110 kV～750 kV 架空輸電線路設計規范》（GB 50545—2010）的最小對地距離進行設計，500 kV 2 個單回輸電線路并行走線經過非居民區和居民區時，線路下方距地面1.5 m高度處的工頻電場強度均不能滿足 《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）中的相關限值要求，因此應進一步抬升導線最小對地距離。

（2）經抬升導線對地距離至22 m 時，類比監測和模式預測500 kV 2 個單回輸電線路并行走線周圍環境的工頻電場強度、工頻磁感應強度均可滿足電磁環境控制限值，同時與設計導線最小對地距離一致。

3.2 建議

為保障輸電線路并行產生的電磁環境影響能夠滿足標準限值要求，提出如下3 點建議：

（1）輸電線路選線階段盡量遠離居民區，尤其避開集中居住的區域，盡量選取同塔雙回架設方式，節省線路走廊。若因地形環境條件限制不能避讓或并行走線，應根據電磁預測結果對超標區域的建筑物進行拆遷，同時設置安全防護距離，在防護距離內不得新建房屋建筑物。

（2）設計階段應充分考慮并行線路實際電磁環境影響預測情況設置導線對地最小距離，同時考慮輸電線路交叉跨越的電磁環境影響，通過抬升導線對地高度確保輸電線路下方工頻電場強度和工頻磁感應強度滿足《電磁環境控制限值》（GB 8702—2014）中的相關要求。

（3）工程建成后及時組織開展進行竣工環保驗收調查及監測，若出現工頻電場強度因畸變等因素超標，應分析原因后采取屏蔽或對建筑物實施拆遷等措施。同時對高電壓等級輸電線路經過區域的當地群眾進行有關電磁環境影響的環境宣傳工作，及時解決公眾合理的環境保護訴求［7］。