高压输电线路的电场、磁场及其环境影响

东北电力技术 2008年第8期 高压输电线路的电场、磁场及其环境影响 Electric Field and magnetic Field and Its Influence on HV Transmission Lines 王 玲 ，黄川友 ，王 纲 (1．四川大学水利水电学院，四川 成都 610065； 2．四川省辐射环境管理监测中心站，四川 成都 610031) 摘要：通过分析输电线路周围工频电场和磁场水平的影响因素，提出了消除和防治不利影响的措施。 关键词：高压输电线路；电场；磁场；环境影响 【中图分类号】TM726．1 [文献标识码]B [文章编号]1004—7913(2008)08-0024—03 近年来，为了改善和加强电网结构，提高地区 电网供电的安全可靠性，为地区的发展提供电力保 障，我国电力工业持续快速发展、建设规模不断扩 大。由于我国人口基数大，城市人口比较集中，高 压甚至超高压输电线路进入人口密集地区已经不可 避免，随着我国人民生活水平的日益提高，人们对 人体暴露在电磁场中是否会对健康及日常生活产生 有害影响存在疑虑，加上一些片面的报道，使人们 在一定程度上出现了对电磁场的恐慌心理，其主要 原因还在于对电磁场缺乏必要的了解。 借鉴国内外相关的研究结果，结合日常从事高 压输变电工程环境影响评价工作的实践，针对高压 交流输电线路电磁场的产生机理及其对环境的电磁 影响进行了研究。 1 输电线路周围电磁场的产生机理 静止电荷在其周围空间产生电场，运动电荷 (电流)在其周围空间同时产生磁场。当频率很低 时，电场和磁场是相互独立的，彼此没有联系。当 频率很高时，变化的电场与磁场可以相互转换且存 在定量的波阻抗关系，而且可以脱离电荷或电流以 波的形式向空间传播电磁能量。我国电力系统的电 源工 作频 率 (工 频 )为 50 Hz，属 于 极 低 频 (ELF)0～300 Hz，其波长达6 000 km。根据电磁 场理论可知，只有当一个电磁系统的尺度与其工作 波长相当时，系统才能向空间有效发射电磁能量， 然而，变电设施的尺寸远小于这一波长，构不成有 效的电磁能量发射，其周围的电场和磁场没有相互 依存、相互转化的关系，因此在实际工作与环境健 康研究中，工频电场和工频磁场通常是分别予以讨 论的。 2 影响输电线路周围工频电场和工频磁场 水平的因素 高压送 电线路 (高电位)与大地 (零 电位) 之间的位差 ，形成较强的工频 (50 Hz)电场；电 流通过时产生一定的工频磁场。 影响输电线路周围工频电场强度的因素包括： 线路运行电压、线路参数 (包括导线直径、分裂 导线数、分裂间距)、塔型结构、相序排列 (多回 路输电线路同塔架设或水平架设时)等。 影响输电线路周围工频磁感应强度的因素包 括：线路运行电流、塔型结构、相序排列 (多回 路输电线路同塔架设或水平架设时)等。 a． 工频电磁场与输电线路对地高度的关系 图1为220 kV三角排列输电线路不同导线对 地高度下的工频电场强度分布曲线，图 2为 220 kV三角排列输电线路不同导线对地高度下的工频 磁感应强度分布曲线。由图 1、图2可知，在输电 线路下方，工频电场强度和工频磁感应强度均随输 电线路对地高度的增加而减小。 b． 工频电磁场与输电线路导线 布置方式的关系 对于单回路塔型，导线布置方式分为水平排 列、三角形排列、倒三角形排列。图 3为 220 kV 不同导线布置方式时地面上 1．5 m高处工频电场强 度的横向分布，图4为220 kV不同导线布置方式 时地面上 1．5 m工频磁感应强度的横向分布。由图 3、图4可知，对于220 kV输电线路，水平排列与 三角形排列线下产生的工频电场强度及工频磁感应 强度相差不大，但当导线为倒三角形排列时，场强 最大值以及高场强区的范围均有所减小。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年第8期 东北电力技术 距线路中心距离／m 图1 220 kV三角排列输电线路不同导线对地高度下 的工频电场强度分布曲线 距线路中心距离／m 图2 220 kV三角排列输电线路不同导线对地高度下 的工频磁感应强度分布曲线 距线路中心距离／m 3 220 kV不同导线布置方式时地面上 1．5 m高处 工频电场强度分布曲线 工频电磁场与同塔多回线路之间相序 排列的关系 O 对于220 kV同塔双回线路，其导线的相序排 列共有6种情况，如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1所示。采用不同的相序 排列，计算得出的线路下距地面1．5 m高处工频 电场强度如图5所示，工频磁感应强度如图 6所 示。 0 2 4 6 8 10 12 14 16 l8 2O 22 24 26 28 3O 距线路中心距离／m 图4 220 kV不同导线布置方式时地面上 1．5 m高 处工频磁感应强度分布曲线 距线路中心距离／m 图5 220 kV同塔双回线路不同相序排列方式 地面上 1．5 m高处工频电场强度分布曲线 O 2 4 6 8 lO l2 l4 l6 l8 2O 22 24 26 28 3O 距线路中心距离／m 图6 220 kV同塔双回线路不同相序排列方式时 地面上 1．5 m高处工频磁感应强度分布曲线 为了更加直观地反映出相序排列对工频电场强 度及工频磁感应强度的影响，现将以上 6种排列方 式所计算得出的工频电场强度、工频磁感应强度最 大值单独列于表2。 表 1 相序排列方式 9 8 7 6 5 4 3 2 l O 蠢 通镩翟 H —I-田．主一＼毯嚼 脚 H —l-田．≥一遗 嚼穹lF脚 H 黼通镩掇 H 8 7 6 5 4 3 2 l O 越嚼趟镩翟 H —l-田．三一＼ 黼 脚繇H 医 c； 维普资讯 http://www.cqvip.com 东北电力技术 2008年第8期 表 2 220 kV同塔双回线路6种相序排列 方式下的最大场强 由表 2可知，对于220 kV输电线路，工频磁 感应强度与限值相差较大，因此我们主要考虑工频 电场强度，当输电线路同相序排列时，工频电场强 度最大，逆相序排列时，工频电场强度最小。本例 中在同样导线型号及高度下，逆相序排列比同相序 排列的工频电场强度低 12％。 d． 工频电磁场与塔型结构的关系 塔型结构是影响工频电场和磁场水平的综合因 素，不同的塔型结构产生的工频电场强度和工频磁 感应强度的大小和分布不同。对于不同的相间距离 及相序排列，其工频电场强度和工频磁感应强度的 影响程度也不相同，而且会产生相反的影响结果； 当同相序排列时，相间距离越大，线路下的工频电 场强度和工频磁感应强度越小；当逆向序排列时， 相间距离越大，线路下的工频电场强度和工频磁感 应强度反而越大。以 220 kV同塔双回线路的普通 塔型和钢管结构塔型为例，都为双分裂导线，分裂 间距为 400 mm，子导线直径为 26．82 mm (见图 7)。普通塔型结构线路参数：上层两线路间隔9．8 m，中层间隔 11 m，下层间隔 10．2 m；上、中层 导线垂直间隔 6．7 m，中、下层导线垂直间隔 6．4 m，下层对地高度 7．5 m。钢管塔型结构线路参数 ： 上层两线路间隔8 m，中层间隔 9．2 m，下层间隔 10．4 m；两导线垂直间隔 5 m，下层对地高度 7．5 m。普通塔型的相间距离比钢管塔型结构的相间距 离大，通过计算，最大电场强度见表3。 由表3可知，当导线同相序排列时，普通塔型 表 3 不同塔型结构导线布置方式的 工频电场强度最大值 kV／m 塔型结构 工频电场强度 同相序排列 逆相序排列 、 曼 ，， k × ) 』 酱通塔型 钢管塔型 图7 塔型示意图 比钢管塔型大 13％；逆相序排列时，普通塔型比 钢管塔型小 17％。 在同塔 4回线路中，塔型结构、回路结构、相 序排列、导线尺寸等的选择更为重要，如果选择合 适，则可减小线路的走廊宽度和降低线下工频电场 和磁场水平。 3 降低输电线路周围电磁场水平的方法 a． 升高杆塔高度，一般线路每升高 1 m，电 场强度 降低 8％ ～ 10％，工频磁感应强度降低 15％ ～ 20％ 。 b． 优化导线架设方式，对于单回路线路，尽 量采用倒三角形排列方式。 c． 改变导线相序排列，对于多 回路输 电线 路，尽量采用逆向序排列方式，充分利用三相电的 特性，使其各相产生的电磁场相互抵消，以降低工 频电场强度和工频磁感应强度。 d． 采用屏蔽措施，在高压线路与地面之间安 装屏蔽线或低压线，也可利用房屋结构进行屏蔽。 参考文献： [1] 钱永林，卞 荣．220 kV输电线路对城区环境影响的分析 [J]．电力建设，2005年4月，第 26卷第 4期． [2] 张 伟．高压、超高压交流输电线路电磁环境的研究 [J]． 水利电力机械，2007年 1月，第29卷第 1期． [3] 周建文．高压输变电工程电磁辐射污染影响及防治对策 [J]．湖州师范学院学报，2006年 3月，第 28卷． 作者简介： 王 玲 (1983一)，女，硕士在读，从事输变电环境影响评价 的研究。 (收稿 日期 2008—04—10) 维普资讯 http://www.cqvip.com