高壓輸電線路電磁環(huán)境的研究

1、高壓輸電線路電磁環(huán)境的分析與研究專業(yè)：高電壓及絕緣技術(shù) 學(xué)號(hào)：0910502441 姓名：劉源高壓輸電線路對(duì)周?chē)h(huán)境的影響和危害，主要是其對(duì)周?chē)姶怒h(huán)境和自然環(huán)境的影響。電磁環(huán)境影響主要指輸電線路電磁場(chǎng)對(duì)鄰近有線及無(wú)線通信設(shè)施產(chǎn)生的干擾及危險(xiǎn)影響, 以及靜電感應(yīng)產(chǎn)生的生態(tài)影響。自然環(huán)境影響系指輸電線路工程砍伐林木、損害農(nóng)田、爆破開(kāi)山、堆渣棄土、破壞植被等造成對(duì)沿線自然生態(tài)環(huán)境的影響。1輸電線路附近電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型1.1 輸電線路工頻電磁場(chǎng)理論計(jì)算高壓輸電線路的電壓等級(jí)高、產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度大，對(duì)周?chē)碾姶怒h(huán)境有一定影響。為了評(píng)估這種影響是否超過(guò)環(huán)境評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，需要較準(zhǔn)確地確定超高壓輸電線路產(chǎn)生的

2、電場(chǎng)。為了便于分析與計(jì)算，利用模擬電荷法對(duì)超高壓輸電線模型做以下簡(jiǎn)化和處理：視工頻交變電磁場(chǎng)為準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)。將三維電場(chǎng)簡(jiǎn)化為二維場(chǎng)處理。輸電導(dǎo)線采用分裂導(dǎo)線。取大地為零電位，在導(dǎo)線對(duì)應(yīng)于大地的鏡像位置上設(shè)置模擬電荷，等效代替大地表面上感應(yīng)電荷的影響。多導(dǎo)線線路中導(dǎo)線上的等效電荷計(jì)算的矩陣方程為： (1)式中為電位系數(shù)，為第j個(gè)模擬電荷點(diǎn)與第i個(gè)匹配點(diǎn)之間的距離，為第j個(gè)模擬電荷的鏡像與第i個(gè)匹配點(diǎn)之間的距離。通過(guò)求解上式的方程組，得到一組模擬電荷。我們可以用求解到的這組模擬電荷計(jì)算場(chǎng)域內(nèi)任意一點(diǎn)的電場(chǎng)。根據(jù)等效電荷量，空間任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度可根據(jù)疊加原理計(jì)算得出，在(x,y)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度分量Ex和

3、Ey可表示為： (2)式中：x、y P點(diǎn)的平面坐標(biāo)； xi、yi 導(dǎo)線i的坐標(biāo)（i =1、2、m）；m 導(dǎo)線數(shù)目；di 導(dǎo)線i及鏡像到計(jì)算點(diǎn)的距離。1.2 輸電線路場(chǎng)強(qiáng)對(duì)無(wú)線電干擾的計(jì)算對(duì)于110500KV交流架空送電線產(chǎn)生的01530MHz頻段無(wú)線電干擾場(chǎng)強(qiáng)，可根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)高壓交流架空送電線無(wú)線電干擾限值(GBl57071995)進(jìn)行計(jì)算。05 MHz時(shí)高壓交流架空送電線的無(wú)線電干擾場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算模型為：式中：E 無(wú)線電干擾場(chǎng)強(qiáng)dB（V/m） r 導(dǎo)線半徑（cm）；D被干擾點(diǎn)距導(dǎo)線的距離（m）；gmax導(dǎo)線表面最大電位梯度kV/cm2輸電線路電磁環(huán)境影響一直以來(lái)人們認(rèn)為磁場(chǎng)對(duì)人體和其他生物的影響并

4、不嚴(yán)重，近年來(lái)許多研究提出磁場(chǎng)對(duì)生態(tài)產(chǎn)生的影響是不可忽視的。如低于規(guī)定值的工頻磁場(chǎng)單獨(dú)作用或與工頻電場(chǎng)共同作用均對(duì)人體產(chǎn)生不利的影響，更為嚴(yán)重的是這些作用可能導(dǎo)致癌癥。但目前對(duì)于磁場(chǎng)的研究遠(yuǎn)少于對(duì)電場(chǎng)的研究，因此，磁場(chǎng)對(duì)生物的影響還需要長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究和觀測(cè)。許多國(guó)家在制定超高壓輸電環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)時(shí)遵循的基本原則是：對(duì)線路附近居民或鄰近范圍內(nèi)正常活動(dòng)的人們不會(huì)帶來(lái)明顯損害。目前對(duì)磁場(chǎng)允許值的規(guī)定是在這個(gè)原則下提出的。在高壓輸電線路建設(shè)的時(shí)候，必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施。防護(hù)措施的基本出發(fā)點(diǎn)是：避免在輸電線路附近和周?chē)?，從事農(nóng)業(yè)和其他工作以及可能經(jīng)常處于線路下的居民受到電場(chǎng)和磁場(chǎng)的有害作用。2.1輸電線

5、路對(duì)有線通訊線路的影響輸電線路對(duì)有線通訊線路的干擾影響主要由電容耦合及電感耦合產(chǎn)生。當(dāng)中性點(diǎn)直接接地的高壓輸電線路單相接地時(shí)，故障電流經(jīng)大地返回，形成一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，通過(guò)電感耦合使場(chǎng)內(nèi)通信線感應(yīng)起一個(gè)數(shù)值很高的電動(dòng)勢(shì), 這種影響稱為電磁危險(xiǎn)影響。它可危及人身安全和損壞通信設(shè)備, 但只出現(xiàn)在輸電線路單相接地后至開(kāi)關(guān)跳閘前的瞬間。當(dāng)輸電線與通信線相距很近時(shí)，高壓輸電線路在導(dǎo)線周?chē)纬梢粋€(gè)強(qiáng)大的電場(chǎng)，通過(guò)電容耦合，使場(chǎng)內(nèi)通信線感應(yīng)起雜音電動(dòng)勢(shì), 并影響正常通話，電報(bào)誤碼等稱為靜電干擾影響。這種影響是持續(xù)性的，只要輸電線路接通就存在影響。高壓輸電線路對(duì)通信線的干擾影響是音頻干擾, 主要由諧波電流和電壓

6、所引起。對(duì)中性點(diǎn)直接接地的輸電線路，應(yīng)考慮磁感應(yīng)影響。對(duì)中性點(diǎn)不直接接地的輸電線路，只考慮靜電感應(yīng)影響。一般情況下，中性點(diǎn)直接接地的輸電線路對(duì)雙線回路的通信線的感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)不超過(guò)危險(xiǎn)影響允許值時(shí)，干擾影響可不計(jì)。2.2輸電線路對(duì)無(wú)線電的干擾及影響無(wú)線電干擾指在無(wú)線電頻段內(nèi)產(chǎn)生對(duì)有用信號(hào)造成損害的無(wú)用信號(hào)或電磁干擾。無(wú)用信號(hào)和電磁干擾不同，無(wú)用信號(hào)也是信號(hào)；電磁干擾是指疊加在有用信號(hào)上的電磁噪聲，它是指除信號(hào)以外所有電磁發(fā)射或任何傳輸通道不應(yīng)出現(xiàn)的電磁現(xiàn)象。2.2.1 輸電線路的無(wú)線電干擾高壓輸電線路作為一種無(wú)線電干擾源，在它所經(jīng)過(guò)的地方都可能造成不同程度的電磁污染。高壓輸變電在運(yùn)行時(shí)，不斷產(chǎn)生

7、一些電磁脈沖向空間輻射各種寬頻帶的高頻電磁波，這些電磁波沿著輸電線路兩側(cè)橫向傳播使沿線一定范圍內(nèi)的無(wú)線電接收設(shè)備。在正常工作時(shí)所接收的有用信號(hào)的波形幅值和相位受到影響，導(dǎo)致這些無(wú)線電接收設(shè)備達(dá)不到正常工作所需的信噪比。輸電線路無(wú)線電干擾主要是電暈放電、間隙放電火花放電等引起的。這種干擾多發(fā)生在工作工頻電壓的正半周，其電暈脈沖是突發(fā)型的，非常不規(guī)則，持續(xù)時(shí)間一般為十幾s到幾百s不等, 脈沖電流的幅值約幾十mA。輸電線路電暈干擾電平主要造成對(duì)附近居民的收音機(jī)、電視機(jī)等電器的干擾，對(duì)電視頻段接收產(chǎn)生干擾的主要是火花放電。輸變電線路所產(chǎn)生的無(wú)線電干擾一般用干擾電平來(lái)評(píng)價(jià)，干擾電平越大，影響范圍就越寬。

8、輸電線所產(chǎn)生的無(wú)線電干擾，一般用干擾電平來(lái)評(píng)價(jià)，干擾電平越大，影響范圍就越寬， 為了使其影響被跟制在一定范圍內(nèi)， 對(duì)干擾電平就必須加以限制。但鑒于干擾電平的大小與線路結(jié)構(gòu)的參數(shù)以及周?chē)h(huán)境、地形地物等諸多因素有關(guān)，所以標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作是很復(fù)雜很困難的。現(xiàn)以我國(guó)在500kV的無(wú)線電干擾控制指標(biāo)為目前輸電線無(wú)線電干擾參考標(biāo)準(zhǔn)，即在額定電壓下，按規(guī)定的測(cè)量方法選擇晴朗天氣于外側(cè)導(dǎo)線投影的橫向距離20米處測(cè)量，當(dāng)頻率為 l MHz時(shí)，干擾電平不大于50dB。I20m 50dB2.3輸電線路對(duì)生態(tài)的影響據(jù)資料報(bào)道，我國(guó)學(xué)者曾對(duì)超高壓輸電線路走廊進(jìn)行過(guò)衛(wèi)生學(xué)和流行病調(diào)查，發(fā)現(xiàn)線路周?chē)用裼忻黠@的不愉快效應(yīng)和

9、頭昏、頭痛、失眠、疲倦、乏力等主訴特異性癥狀，并普遍反映線路經(jīng)常有放電聲和打火現(xiàn)象，陰雨天尤其明顯。線路下打傘會(huì)在撐開(kāi)的傘上產(chǎn)生強(qiáng)烈的感應(yīng)，使人們產(chǎn)生不愉快的“ 麻電”感覺(jué)。輸電線路電磁輻射污染的危害表現(xiàn)為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)方面。當(dāng)人體接受電磁輻射后，體內(nèi)水分子會(huì)隨電磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)換快速運(yùn)動(dòng)而使人體升溫，這就是電磁輻射的熱效應(yīng)。熱效應(yīng)會(huì)引起中樞神經(jīng)和植物神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能障礙，主要癥狀為神經(jīng)衰弱綜合癥和植物神經(jīng)功能紊亂，如心動(dòng)過(guò)緩、血壓下降等，特別是能加速晶體狀正常體的老化過(guò)程。非熱效應(yīng)即吸收的輻射能不足以引起體溫升高，但確已出現(xiàn)生理變化和反應(yīng)。國(guó)內(nèi)外研究還發(fā)現(xiàn)高壓強(qiáng)輻射可以使人體血清中性脂肪濃度異常

10、增高，這是中風(fēng)與心臟冠狀動(dòng)脈異常的癥狀。如動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中猴子的行為反常，對(duì)時(shí)間的感覺(jué)發(fā)生錯(cuò)亂狗的血壓升高昆蟲(chóng)的遺傳產(chǎn)生突變鴨、鵝失去平衡感覺(jué)等。這證明了高壓輸電線放射的電磁能量對(duì)人類和動(dòng)植物都會(huì)產(chǎn)生危害。由于我國(guó)開(kāi)展輸電線輻射危害與安全標(biāo)準(zhǔn)的研究工作起步晚,安全標(biāo)準(zhǔn)尚未制訂?，F(xiàn)根據(jù)已往的研究初步結(jié)果并參照美國(guó)等國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)跟值,我國(guó)輸電線輻射參考安全標(biāo)準(zhǔn)為：E5000V/m3 減小高壓輸電線路電磁環(huán)境影響的措施為了減小或防止高壓輸電線路電磁環(huán)境影響可以采取以下的措施：（1）建立線路保護(hù)區(qū)。對(duì)高壓輸電線路的線路保護(hù)區(qū)必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃。線路保護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。表1 線路保護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)電壓距一

11、般地區(qū)距人口密集區(qū)邊線到建筑物距離kVmmm2201510650020158（2）設(shè)立無(wú)線電設(shè)施保護(hù)區(qū)。高壓線路（500kV）與無(wú)線電中心的最小距離見(jiàn)表2。表2 高壓線路（500kV）與無(wú)線電中心的最小距離設(shè)施名稱最小距離（m）無(wú)線電發(fā)射中心的中段及長(zhǎng)波的無(wú)線電裝置短波發(fā)射天線及無(wú)線電中繼站的接收天線主干線、省及區(qū)域性無(wú)線電通信中心無(wú)線電接收奮戰(zhàn)當(dāng)?shù)責(zé)o線電轉(zhuǎn)播臺(tái)10020020001000400（3）確立輸電導(dǎo)線對(duì)地距離。高壓輸電線路對(duì)地距離應(yīng)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3。表3 高壓輸電線路對(duì)地距離設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所處區(qū)域?qū)Φ鼐嚯x（m）居民區(qū)非居民區(qū)跨鐵路線跨公路線141213141214（4）為保障輸電線路、變電站附近居民的身心健康，建議在250300m的規(guī)定范圍內(nèi)不建住宅和人群密集的活動(dòng)場(chǎng)所。（5）在合理設(shè)計(jì)接人系統(tǒng), 控制并降低架空電力線路