《高壓交流架空輸電線(xiàn)路工頻電場(chǎng)屏蔽技術(shù)導(dǎo)則》

DL

中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

DL/T××××—202×

高壓交流架空輸電線(xiàn)路工頻電場(chǎng)屏蔽技術(shù)

導(dǎo)則

Guideforapplicationofshieldingtechnicalforexceedingpermittedlevelofpower

frequencyElectricfieldfromhighvoltageACoverheadtransmissionlineand

substation

（征求意見(jiàn)稿）

202×-××-××發(fā)布202×-××-××實(shí)施

國(guó)家能源局發(fā)布

DL/T××××—202×

I

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高壓交流架空輸電線(xiàn)路工頻電場(chǎng)屏蔽技術(shù)導(dǎo)則

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了交流架空輸電線(xiàn)路工頻電場(chǎng)屏蔽的一般性原則、內(nèi)容、程序、方法和要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于110kV及以上電壓等級(jí)交流架空輸電線(xiàn)路的工頻電場(chǎng)屏蔽。

變電站進(jìn)出線(xiàn)及其它相近工程的工頻電場(chǎng)屏蔽可參照?qǐng)?zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB12720-1991工頻電場(chǎng)測(cè)量

GB8702-2014電磁環(huán)境控制限值

GB50545-2010110～750架空輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50665-20111000kV架空輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50697-20111000kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范

DL/T988-2005高壓交流架空送電線(xiàn)路、變電站工頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)測(cè)量方法

DL/T334-2010輸變電工程電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)

DL/T5218-2012220kV～750kV變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程

DL/T5496-2015220kV～500kV戶(hù)內(nèi)變電站設(shè)計(jì)規(guī)程

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1工頻電場(chǎng)powerfrequencyelectricfield

電場(chǎng)是電荷周?chē)嬖诘囊环N物質(zhì)形式，電量隨時(shí)間作50Hz周期變化的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)為工頻電

場(chǎng)。電場(chǎng)強(qiáng)度在空間任意一點(diǎn)是一個(gè)矢量，其計(jì)量單位為V/m，但交流高壓架空輸電線(xiàn)路和變電站的

電場(chǎng)單位一般用kV/m表示。

3.2畸變場(chǎng)perturbedfield

由于物體的介入，一個(gè)場(chǎng)在幅值、方向的改變，或者兩者兼有的改變。

3.3工頻電場(chǎng)屏蔽powerelectricfieldshielding

1

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采用接地良好的金屬屏蔽體減少或阻斷電場(chǎng)向被屏蔽區(qū)域內(nèi)的傳播，使被屏蔽區(qū)域內(nèi)的工頻電場(chǎng)限

制在一定的數(shù)值內(nèi)。工頻電場(chǎng)屏蔽要求屏蔽體必須是良導(dǎo)體（如金、銀、銅、鋁等），屏蔽體必須有良

好的接地，當(dāng)屏蔽體有較大工頻磁場(chǎng)耦合時(shí)，屏蔽體需單點(diǎn)接地。

3.4屏蔽線(xiàn)shieldedwire

由單根或多根線(xiàn)狀屏蔽體架設(shè)組成的用于電場(chǎng)屏蔽的設(shè)施。

3.5屏蔽網(wǎng)shieldednetword

由多根屏蔽線(xiàn)組成的用于電場(chǎng)屏蔽的網(wǎng)狀設(shè)施。

4總則

4.1基本任務(wù)

交流架空輸電線(xiàn)路工頻電場(chǎng)屏蔽是在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合仿真優(yōu)化計(jì)算，通過(guò)架設(shè)屏蔽線(xiàn)或屏

蔽網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交流架空輸電線(xiàn)路下方敏感區(qū)域內(nèi)工頻電場(chǎng)超標(biāo)治理，以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，為控制輸變電工

程環(huán)境影響提供科學(xué)依據(jù)。

4.2基本規(guī)定

4.2.1輸電架空線(xiàn)路工頻電場(chǎng)屏蔽治理必須滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)GB8702-2014的相關(guān)規(guī)定，即日?；顒?dòng)區(qū)域的工頻

電場(chǎng)強(qiáng)度不超過(guò)4kV/m，線(xiàn)路走廊內(nèi)農(nóng)田、公眾偶爾停留或活動(dòng)場(chǎng)所的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度不超過(guò)10kV/m。

4.2.2工頻電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量方法應(yīng)按照DL/T988-2005和DL/T334-2010的規(guī)定執(zhí)行。在線(xiàn)路走廊、線(xiàn)路鄰

近民房、變電站巡視走道、控制樓以及其他電場(chǎng)敏感位置進(jìn)行測(cè)量。若測(cè)量結(jié)果超出標(biāo)準(zhǔn)限值，應(yīng)開(kāi)展

工頻電場(chǎng)屏蔽治理工作。

4.2.3應(yīng)基于仿真計(jì)算驗(yàn)證施工方案的電場(chǎng)屏蔽效能，進(jìn)而優(yōu)化電場(chǎng)屏蔽方案，確保以較低的工程成本

實(shí)現(xiàn)較優(yōu)的電場(chǎng)屏蔽效果。

4.2.4屏蔽線(xiàn)或屏蔽網(wǎng)的架設(shè)必須通過(guò)力學(xué)計(jì)算分析，滿(mǎn)足施工及后期運(yùn)行安全要求，確保無(wú)倒塌風(fēng)險(xiǎn)。

4.2.5屏蔽線(xiàn)或屏蔽網(wǎng)的選材原則應(yīng)同架空地線(xiàn)選材原則保持一致。

4.2.6屏蔽線(xiàn)或屏蔽網(wǎng)與架空線(xiàn)路之間的最小距離應(yīng)滿(mǎn)足表4.2.6的相關(guān)要求。（折算為海拔高度不超過(guò)

1000m的地區(qū)）

表4.2.6屏蔽線(xiàn)或屏蔽網(wǎng)與架空線(xiàn)路之間的最小距離

電壓等級(jí)(kV)屏蔽線(xiàn)離導(dǎo)線(xiàn)最低點(diǎn)最小距離(m)

1101

2201.8

3302.2

5003.2

7504.3

10006

4.2.7屏蔽體在輸電線(xiàn)路額定運(yùn)行時(shí)雙端接地電流值超過(guò)2A，屏蔽體應(yīng)設(shè)置為單端接地；單端接地屏蔽

體接地引下線(xiàn)電流超過(guò)2A時(shí)，接地引下線(xiàn)應(yīng)采用電纜，并做好帶電警示標(biāo)識(shí)。

4.2.8屏蔽體竣工需進(jìn)行工程驗(yàn)收。

4.2.9將屏蔽體檢修維護(hù)納入到輸電線(xiàn)路的日常運(yùn)維中進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2

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4.2.10在工頻電場(chǎng)屏蔽工作完成后，應(yīng)再次進(jìn)行工頻電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量，若測(cè)量結(jié)果未達(dá)到GB8702-2014

要求，應(yīng)再次開(kāi)展工頻電場(chǎng)屏蔽工作。

4.2.11交流架空輸電線(xiàn)路工頻電場(chǎng)屏蔽工作應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：

1現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)確定屏蔽范圍

2屏蔽方案設(shè)計(jì)

3屏蔽方案優(yōu)化

4屏蔽方案施工

5工程竣工檢測(cè)

6結(jié)論及建議

4.3工作程序

交流架空輸電線(xiàn)路工頻電場(chǎng)屏蔽工作應(yīng)對(duì)前期調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化、工程施工、工程驗(yàn)收等

環(huán)節(jié)規(guī)范流程，其中，仿真優(yōu)化的操作程序見(jiàn)圖1。

圖1交流架空輸電線(xiàn)路工頻電場(chǎng)屏蔽工作仿真優(yōu)化程序圖

5屏蔽范圍

5.1電場(chǎng)強(qiáng)度超標(biāo)范圍確定

5.1.1在確定架空輸電線(xiàn)路周?chē)妶?chǎng)強(qiáng)度超標(biāo)范圍時(shí)，應(yīng)針對(duì)輸電線(xiàn)路下方及兩側(cè)近區(qū)空間內(nèi)（3倍對(duì)應(yīng)

電壓等級(jí)最小安全距離）人員日?；顒?dòng)或偶爾停留的區(qū)域進(jìn)行電場(chǎng)強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，確定電場(chǎng)超標(biāo)敏感點(diǎn)

位置，并測(cè)量評(píng)估電場(chǎng)強(qiáng)度是否超標(biāo)。

5.1.2對(duì)于架空輸電線(xiàn)路附近明顯高于周?chē)h(huán)境的建筑及物體、地面突出位置、金屬裸露位置等強(qiáng)敏感

點(diǎn)應(yīng)重點(diǎn)普查，檢測(cè)范圍可適當(dāng)擴(kuò)大至3~5倍對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)最小安全距離。

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5.1.3對(duì)于線(xiàn)路周?chē)慕ㄖw符合電場(chǎng)強(qiáng)度限值要求，但存在局部高點(diǎn)、端點(diǎn)位置電場(chǎng)強(qiáng)度超標(biāo)的情

況，應(yīng)針對(duì)具體局部位置開(kāi)展靶向優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高優(yōu)化效能。

5.2收集線(xiàn)路相關(guān)參數(shù)

5.2.1通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察收集對(duì)周?chē)妶?chǎng)強(qiáng)度影響較大及電場(chǎng)仿真計(jì)算所需的輸電線(xiàn)路相關(guān)參數(shù)，主要包括

輸電線(xiàn)路結(jié)構(gòu)參數(shù)及位置參數(shù)。

5.2.2輸電線(xiàn)路結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：線(xiàn)路跨距、輸電線(xiàn)路回?cái)?shù)、各輸電線(xiàn)及避雷線(xiàn)間相對(duì)位置、導(dǎo)線(xiàn)分裂數(shù)、

線(xiàn)徑等。

5.2.3輸電線(xiàn)路位置參數(shù)包括：輸電線(xiàn)距離地面最小垂直距離、輸電線(xiàn)距離周?chē)藛T活動(dòng)區(qū)域及房屋相

對(duì)位置（導(dǎo)線(xiàn)相對(duì)走向、最小垂直距離、水平距離、直線(xiàn)距離）、桿塔距離人員活動(dòng)區(qū)域及房屋距離等。

5.3收集敏感目標(biāo)及其環(huán)境相關(guān)情況

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察收集線(xiàn)路周?chē)妶?chǎng)強(qiáng)度超標(biāo)敏感點(diǎn)目標(biāo)及其環(huán)境相關(guān)情況，支持仿真模型計(jì)算及分析。

需重點(diǎn)關(guān)注的主要敏感目標(biāo)及環(huán)境情況有:

1距離導(dǎo)線(xiàn)較近的建筑物；

2山坡頂端房屋或海拔位置明顯高于周?chē)ㄖ姆课荩?/p>

3金屬含量較高或有外置金屬的建筑物及物體；

4建筑物邊角位置；

5位于地面以上的金屬物體；

6其他相對(duì)位置突出，且電阻率遠(yuǎn)低于空氣的物體。

6屏蔽方案

6.1建立工頻電場(chǎng)仿真分析模型

6.1.1應(yīng)建立工頻電場(chǎng)仿真分析模型，計(jì)算輸電線(xiàn)路下方及兩側(cè)近區(qū)空間中的電場(chǎng)分布，評(píng)估人員日常

活動(dòng)或偶爾停留的區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度是否超標(biāo)，從而支撐屏蔽方案的屏蔽效能分析及優(yōu)化。

6.1.2工頻電場(chǎng)仿真分析模型應(yīng)能準(zhǔn)確反映輸電線(xiàn)路結(jié)構(gòu)（包括各輸電線(xiàn)、架空避雷線(xiàn)之間相對(duì)位置）、

輸電線(xiàn)路周?chē)ㄖ捌渌矬w的結(jié)構(gòu)、線(xiàn)路與周?chē)ㄖ拔矬w之間的相對(duì)位置。

6.1.3工頻電場(chǎng)仿真分析模型應(yīng)兼顧電磁計(jì)算及復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，建議采用有限元分析方法構(gòu)建

仿真分析模型。

6.1.4對(duì)于低精度評(píng)估分析，以及仿真模型計(jì)算量較大，計(jì)算能力無(wú)法實(shí)現(xiàn)的情況，可采用電準(zhǔn)靜態(tài)方

程簡(jiǎn)化電磁計(jì)算過(guò)程，同時(shí)將多分裂導(dǎo)線(xiàn)等效為同截面周長(zhǎng)的圓截面導(dǎo)線(xiàn)。

6.2計(jì)算模型校驗(yàn)

6.2.1工頻電場(chǎng)仿真分析模型在應(yīng)用前需進(jìn)行準(zhǔn)確性校核。

6.2.2校核方式可采用多點(diǎn)對(duì)比方法，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)中超標(biāo)點(diǎn)位或接近限值點(diǎn)位處的電場(chǎng)強(qiáng)度，同分析模

型中相同點(diǎn)位的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)比分析，兩者差異小于5%即可認(rèn)為所建模型準(zhǔn)確。

6.3屏蔽方案設(shè)計(jì)

6.3.1屏蔽方案具體設(shè)計(jì)需基于仿真計(jì)算的最優(yōu)化結(jié)果開(kāi)展設(shè)計(jì)。

6.3.2屏蔽方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮屏蔽建筑整體的全部重要參數(shù)，包括但不限于屏蔽線(xiàn)（網(wǎng)）設(shè)計(jì)方案、接地

設(shè)計(jì)方案、材料選型方案、以及屏蔽預(yù)期效果。

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6.3.3屏蔽線(xiàn)（網(wǎng)）設(shè)計(jì)方案應(yīng)包含屏蔽線(xiàn)（網(wǎng)）長(zhǎng)度（范圍）、屏蔽線(xiàn)（網(wǎng)）架設(shè)高度、屏蔽線(xiàn)（網(wǎng)）

距離輸電線(xiàn)路及被保護(hù)體距離、屏蔽線(xiàn)（網(wǎng)）相對(duì)空間位置以及屏蔽線(xiàn)（網(wǎng)）架設(shè)方式。

6.3.4屏蔽體接地裝置設(shè)計(jì)方案應(yīng)包含接地裝置結(jié)構(gòu)與埋深、接觸電勢(shì)及可能的跨步電壓、安全保護(hù)措

施等。

6.3.5材料選型方案應(yīng)包含屏蔽線(xiàn)、支撐結(jié)構(gòu)以及地網(wǎng)的選材及型號(hào)。

6.3.6設(shè)計(jì)方案預(yù)計(jì)效果應(yīng)包含設(shè)計(jì)方案的屏蔽效能、保護(hù)范圍，被保護(hù)點(diǎn)位電場(chǎng)強(qiáng)度校驗(yàn)結(jié)果，支撐

結(jié)構(gòu)的力學(xué)安全、接地安全校驗(yàn)結(jié)果等。

6.4屏蔽方案優(yōu)化

6.4.1屏蔽方案的優(yōu)化應(yīng)確保輸電線(xiàn)路周?chē)妶?chǎng)強(qiáng)度超標(biāo)點(diǎn)位處的電場(chǎng)強(qiáng)度至規(guī)范限值以下。

6.4.2滿(mǎn)足屏蔽要求的前提下，應(yīng)充分考慮屏蔽方案的經(jīng)濟(jì)型、對(duì)輸電線(xiàn)路的影響、對(duì)周?chē)h(huán)境及人員

的影響、以及施工可行性。

7屏蔽施工

7.1一般要求

屏蔽方案施工應(yīng)按照屏蔽設(shè)計(jì)方案開(kāi)展，未明確要求的部分可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)定。常見(jiàn)施工架設(shè)方

法包括耦合地線(xiàn)架設(shè)及自立支桿架設(shè)。

7.2耦合地線(xiàn)屏蔽

對(duì)于因如下情況引起大面積電場(chǎng)超標(biāo)的情況，應(yīng)采用耦合地線(xiàn)屏蔽方法。

1導(dǎo)線(xiàn)下方土壤電阻率不均勻；

2導(dǎo)線(xiàn)下方有超標(biāo)電場(chǎng)；

3導(dǎo)線(xiàn)下方區(qū)域存在尖端的特殊地貌、建筑；

耦合地線(xiàn)的位置、距離應(yīng)按工頻電場(chǎng)仿真分析模型計(jì)算結(jié)果來(lái)定，耦合地線(xiàn)應(yīng)單端與桿塔相連，即

單端接地。

7.3高電位自立桿塔屏蔽

對(duì)于因如下情況引起大面積電場(chǎng)超標(biāo)的情況，應(yīng)采用高電位自立桿塔屏蔽。

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1導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面土壤電阻率不均勻；

2導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面有超標(biāo)電場(chǎng)；

3導(dǎo)線(xiàn)下方區(qū)域存在尖端的特殊地貌、建筑；

自立桿塔高度應(yīng)按有限元電場(chǎng)計(jì)算結(jié)果來(lái)定，屏蔽線(xiàn)應(yīng)按照計(jì)算的感應(yīng)電壓與感應(yīng)電流大小決定單

端接地還是雙端接地，自立桿塔接地電阻應(yīng)小于15Ω。

7.4低電位自立桿屏蔽

對(duì)于因?qū)Ь€(xiàn)側(cè)面區(qū)域存在尖端的特殊地貌或者建筑，而引起較小面積電場(chǎng)超標(biāo)的情況，可采用低電

位屏蔽線(xiàn)屏蔽，屏蔽線(xiàn)接地電阻可視情況放寬要求至小于100Ω。

8屏蔽驗(yàn)收

8.1屏蔽方案竣工后必須由具有相關(guān)資質(zhì)的單位進(jìn)行工程驗(yàn)收。

8.2需對(duì)被保護(hù)點(diǎn)及其周?chē)藛T活動(dòng)區(qū)域，以及低位架設(shè)屏蔽線(xiàn)下周?chē)藛T活動(dòng)區(qū)域開(kāi)展工頻電場(chǎng)檢測(cè)，

保證上述區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，確保屏蔽方案未產(chǎn)生新的電場(chǎng)強(qiáng)度超標(biāo)問(wèn)題。

8.3竣工驗(yàn)收應(yīng)對(duì)樓頂平臺(tái)、陽(yáng)臺(tái)等尖角或有金屬端點(diǎn)位置進(jìn)行重點(diǎn)排查檢測(cè)。

8.4竣工驗(yàn)收應(yīng)對(duì)傾倒、觸電等安全問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收。

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附錄A

（資料性附錄）

500kV鐵塔電場(chǎng)仿真及改善周邊電場(chǎng)環(huán)境措施分析

1二維電場(chǎng)有限元分析的基本原理

靜電場(chǎng)作為一個(gè)能量場(chǎng)，它滿(mǎn)足電荷守恒定律、高斯定律等，說(shuō)明它是一個(gè)守恒場(chǎng)。在靜電場(chǎng)中，

由相關(guān)定律可知電強(qiáng)的積分環(huán)路恒為零，即積分結(jié)果不受路徑影響。在靜電場(chǎng)中，使用的積分方程的公

式為:

Edl0（A1）

DdSqdV（A2）

sv

DE（A3）

使用的微分方程的公式：

E0（A4）

D（A5）

由上述微分公式能夠計(jì)算出拉普拉斯及泊松方程。推導(dǎo)的步驟為，通過(guò)將DE和E兩個(gè)

關(guān)系式，代入（A5）方程中得出：

DEE（A6）

當(dāng)在均勻的介質(zhì)中，由于滿(mǎn)足E0，則可得：

E（A7）

2

/（A8）

上式為靜電場(chǎng)的泊松方程。

若0時(shí)，(A8)的公式則為20，該方程式稱(chēng)為拉普拉斯方程。并且將2被稱(chēng)為拉普拉

斯算子。

對(duì)缺陷二維模型使用有限元法計(jì)算時(shí)，首先確定我們所要求解場(chǎng)域。在仿真計(jì)算時(shí)，一般把電極的

表面取作邊界，而電極外部的空間稱(chēng)為場(chǎng)域。通過(guò)設(shè)定電極兩端施加規(guī)定電壓，再求出電極以外空間

的電場(chǎng)。若場(chǎng)域滿(mǎn)足公式（拉普拉斯方程式）時(shí):

divgrad0（A9）

則計(jì)算場(chǎng)域問(wèn)題可轉(zhuǎn)化為求解邊界值問(wèn)題，一般稱(chēng)為Dirichlet。其中將函數(shù)被稱(chēng)為電位，其滿(mǎn)足的微

分方程為:

2

0（A10）

電場(chǎng)強(qiáng)度則有下式給出：

E（A11）

上式中E指電場(chǎng)強(qiáng)度矢量，其單位為V/m。

當(dāng)超過(guò)2種及以上電介質(zhì)的時(shí)候，這兩類(lèi)媒介質(zhì)的界面上，電勢(shì)應(yīng)滿(mǎn)足連續(xù)性條件:

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12（A12）

12

12（A13）

nn

式中，1、2分別表示的是兩種不同界面的電解質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，n指的是該交界面的外法線(xiàn)矢量。

對(duì)于導(dǎo)體表面：

0（A14）

其中，0為已知單位。

對(duì)于懸浮導(dǎo)體則可以表示為：

x（A15）

dSq（A16）

1n

采用二維有限元法進(jìn)行電場(chǎng)仿真，其剖分單元格的形式常采用三角形。其變分問(wèn)題滿(mǎn)足的條件為：

22

F（）dSmin

J

e2xy（A17）

0

進(jìn)行離散化處理前，能量積分公式為：

n

ee

F()F()（A18）

e1

ee

上式n表示場(chǎng)域剖分出來(lái)單元格的總數(shù)，F(xiàn)()為三角形單元的能量積分方程為：

22

ee

F()dS（A19）

Je2xy

將方程形式改寫(xiě)矩陣型式：

Fe

Kee（）

eA20

離散化后方程式：

22

NeNeNeNe

eijij

KijdS（A21）

Je2xxyy

ee

其中Ni、Nj表示的是插值函數(shù)。

9

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e1eee

Ni(aixbiyci)（A22）

2e

eeeeee

式中ai，bi，ci，aj，bj，cj為三角形e面積的代數(shù)余子式：

1xy

1ii

1xy（A23）

e2ji

1xmym

對(duì)方程組結(jié)合求解，結(jié)合方程為：

nFen

Kee0（）

eA24

e1e1

從而得到了有限元方程：

K0（A25）

n

上式中系數(shù)矩陣KKe，并且K是對(duì)稱(chēng)的和稀疏帶狀結(jié)構(gòu)；其中由電場(chǎng)單元?jiǎng)澐止?jié)

e1

點(diǎn)的電位矩陣組成，待求得未知量，其中各節(jié)點(diǎn)電位可以利用邊界條件求出。

2500kV鐵塔仿真分析及改善周邊電場(chǎng)環(huán)境措施分析

隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和輸電電壓等級(jí)的不斷提高．輸電線(xiàn)路的電磁環(huán)境影響越來(lái)越受到人

們的關(guān)注，超高壓輸電線(xiàn)周?chē)姶怒h(huán)境及其對(duì)人體的輻射已成為人們普遍關(guān)心的問(wèn)題之一，隨著社會(huì)遠(yuǎn)

距離供電的發(fā)展，高壓輸電的作用日趨明顯，但是由于所輸?shù)碾娔苁?0Hz的高壓交流電，所以不可避

免的就會(huì)產(chǎn)生一定大小的電磁場(chǎng)。隨著人們生活質(zhì)量的提高，對(duì)于高壓輸電線(xiàn)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)是否會(huì)對(duì)身

體健康造成影響的爭(zhēng)論日趨激烈。

利用Comsol仿真軟件對(duì)云南內(nèi)江地區(qū)某一500kV鐵塔附近的電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行建模仿真，分析該鐵塔

周?chē)妶?chǎng)強(qiáng)度分布情況，通過(guò)分析加屏蔽桿對(duì)電場(chǎng)的屏蔽效果來(lái)探索減小鐵塔對(duì)周?chē)矬w影響的方法。

圖A.1500kV鐵塔實(shí)物圖

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圖A.2500kV鐵塔參數(shù)表

根據(jù)鐵塔各參數(shù)利用Comsol軟件對(duì)鐵塔進(jìn)行建模

圖A.3500kV鐵塔模型圖

仿真測(cè)量鐵塔附近高度1m處的電勢(shì)，結(jié)果如下：

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圖A.4鐵塔附近高度1m處電勢(shì)分布圖

由圖可以看出，以鐵塔底部電勢(shì)為零電勢(shì)點(diǎn)，則在距離鐵塔底部右端13m左右的位置，電勢(shì)最高

（3200V），此處的電勢(shì)差最大，電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)。

仿真測(cè)量鐵塔附近高度2m處的電勢(shì)，結(jié)果如下：

圖A.5鐵塔附近高度2m處電勢(shì)分布圖

同理，由圖可得，若以鐵塔底部電勢(shì)為零電勢(shì)點(diǎn)，則在距離鐵塔底部右端13m左右的位置，電勢(shì)

最高（6800V），此處的電勢(shì)差最大，電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)。

通過(guò)分析圖A.4和圖A.5，若要減小鐵塔附近電場(chǎng)強(qiáng)度，則在距離鐵塔底部右端13m處加一屏蔽桿

（5m）效果最佳，利用comsol軟件建立加屏蔽桿的鐵塔模型如下：

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圖A.6距離鐵塔底部右端13m處加5m高屏蔽桿模型圖

通過(guò)對(duì)該模型圖仿真所得如下：

圖A.7加屏蔽桿后鐵塔附近高度1m處電勢(shì)分布圖

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圖A.8加屏蔽桿后鐵塔附近高度2m處電勢(shì)分布圖

對(duì)比圖A.4和圖A.7，鐵塔附近高度1m處電勢(shì)峰值由3200V降低到了2200V；對(duì)比圖A.5和圖

A.8，鐵塔附近高度2m處電勢(shì)峰值由6800V降低到了4700V。結(jié)果表明在距離鐵塔底部右端13m左右

的位置加屏蔽桿（5m）效果明顯，能起到有效降低鐵塔附近電場(chǎng)強(qiáng)度的作用。

在鐵塔右端5m高處加長(zhǎng)度為5m橫向屏蔽桿，模型圖如下：

圖A.9距鐵塔5m高處加長(zhǎng)度為5m橫向屏蔽桿模型圖

通過(guò)對(duì)該模型圖仿真所得如下：

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圖A.10加橫向屏蔽桿后鐵塔附近高度1m處電勢(shì)分布圖

圖A.11加橫向屏蔽桿后鐵塔附近高度2m處電勢(shì)分布圖

對(duì)比圖A.4和圖A.10，鐵塔附近高度1m處電勢(shì)峰值由3200V降低到了3000V；對(duì)比圖A.5和圖

A.11，鐵塔附近高度2m處電勢(shì)峰值由6800V降低到了6400V。結(jié)果表明在距離鐵塔5m高處加長(zhǎng)度為

5m橫向屏蔽桿對(duì)鐵塔附近電場(chǎng)有一定屏蔽效果，但不明顯。

附：在研究中發(fā)現(xiàn)，在距離鐵塔底部右端13m處加的5m高屏蔽桿還有額外作用，該屏蔽桿不僅

能降低鐵塔附近電場(chǎng)強(qiáng)度和電磁輻射，還能在雷電天氣中降低雷電對(duì)鐵塔的繞擊率。

當(dāng)雷繞過(guò)鐵塔避雷線(xiàn)擊于導(dǎo)線(xiàn)或鐵塔本身，會(huì)在受擊物體上產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力，從而對(duì)

設(shè)施或設(shè)備造成破壞，在本文研究中，在距離鐵塔13m處的屏蔽桿（5m高）能起到避雷針的作用，在

發(fā)生繞擊雷時(shí)，能降低繞擊雷對(duì)鐵塔的繞幾率，從而更好地保護(hù)設(shè)備不受破壞。

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附錄B

（資料性附錄）

500kV輸電線(xiàn)路屏蔽方案優(yōu)化分析案例

500kV線(xiàn)路某兩桿塔間線(xiàn)路段附近一處民房范圍內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度超出環(huán)保驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)超標(biāo)房屋現(xiàn)場(chǎng)

進(jìn)行勘察分析。該段線(xiàn)路檔距429m，房屋距離送側(cè)桿塔194m，距離受側(cè)桿塔216m。線(xiàn)路周邊存在坡地

地勢(shì)，房屋位于坡地頂部，周?chē)h(huán)境空曠，房屋為周?chē)h(huán)境高點(diǎn)，易引起電場(chǎng)畸變，導(dǎo)致電場(chǎng)強(qiáng)度超標(biāo)。

房屋主體分為主房、輔房、院壩三個(gè)部分，其中主房距離線(xiàn)路邊導(dǎo)線(xiàn)最近點(diǎn)水平距離約14.2m（大于規(guī)

范要求的5m），垂直距離約14m，凈空距離約20m（大于規(guī)范要求的8.5m）；輔房距離線(xiàn)路邊導(dǎo)線(xiàn)最近

點(diǎn)水平距離約8.2m（大于規(guī)范要求的5m），垂直距離約18.4m，凈空距離約20m（大于規(guī)范要求的8.5m），

圖B.1所示為房屋及其周邊情況實(shí)地照片，圖B.2所示為房屋及線(xiàn)路空間位置示意圖。

圖B.1房屋及周邊環(huán)境照片

圖B.2建筑與邊導(dǎo)線(xiàn)相對(duì)位置示意圖

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電場(chǎng)測(cè)量結(jié)果，在該主房二樓屋頂距離邊導(dǎo)線(xiàn)水平距離約15m，垂直距離約14.5m處的電

場(chǎng)強(qiáng)度為4.45kV/m，超過(guò)環(huán)保驗(yàn)收要求值。且該處位置為居民日常生活會(huì)經(jīng)過(guò)區(qū)域，因此需對(duì)該位置電

場(chǎng)強(qiáng)度超標(biāo)現(xiàn)行進(jìn)行改善處理。

針對(duì)四川某500kV線(xiàn)路某兩桿塔間線(xiàn)路段附近房屋主房2樓電場(chǎng)強(qiáng)度超標(biāo)問(wèn)題展開(kāi)優(yōu)化措施分析。

根據(jù)線(xiàn)路與房屋的位置關(guān)系、現(xiàn)場(chǎng)地形和現(xiàn)場(chǎng)條件，結(jié)合以往工程類(lèi)似處理經(jīng)驗(yàn)，初步設(shè)計(jì)擬定了拆遷

房屋、線(xiàn)路塔身上架設(shè)屏蔽線(xiàn)、在房屋附近架設(shè)屏蔽線(xiàn)三個(gè)處理方案，并分別對(duì)各項(xiàng)措施進(jìn)行分析評(píng)估。

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首先是房屋拆遷方案，經(jīng)實(shí)地測(cè)繪，1#房屋包括混凝土磚房、磚瓦房、彩鋼板房以及院壩等結(jié)構(gòu)，

共計(jì)使用面積達(dá)360m2左右，評(píng)估拆遷費(fèi)用預(yù)計(jì)為50余萬(wàn)元，解決成本較高，不建議采用該方案。

隨后，對(duì)線(xiàn)路塔身上架設(shè)屏蔽線(xiàn)方案進(jìn)行計(jì)算分析。根據(jù)施工可行性及以往工程經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)塔身上

架設(shè)屏蔽線(xiàn)有兩種可行方法，一種是在塔身基礎(chǔ)上架設(shè)屏蔽線(xiàn)，如圖B.3(a)所示，另一種為在塔身基礎(chǔ)

上新增橫擔(dān)架設(shè)屏蔽線(xiàn)，如圖B.3(b)所示。

(a)塔身基礎(chǔ)架設(shè)屏蔽線(xiàn)(b)新增橫擔(dān)架設(shè)屏蔽線(xiàn)

圖B.3線(xiàn)路塔身上架設(shè)屏蔽線(xiàn)方案

理論上，在塔身架設(shè)屏蔽線(xiàn)可改善導(dǎo)線(xiàn)周?chē)碾妶?chǎng)部分，降低導(dǎo)線(xiàn)對(duì)鐵塔附近構(gòu)筑物的電場(chǎng)強(qiáng)度。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及建筑周邊地形，構(gòu)建了盡量貼近實(shí)際的電場(chǎng)強(qiáng)度分析計(jì)算模型，并基于圖B.3(a)所

示位置設(shè)置接地屏蔽線(xiàn)，計(jì)算得出未架設(shè)屏蔽線(xiàn)和架設(shè)屏蔽線(xiàn)兩種情況下房屋周?chē)妶?chǎng)強(qiáng)度變化程度，

如表B.1所示。

表B.1塔身架設(shè)屏蔽線(xiàn)前后房屋電場(chǎng)超標(biāo)點(diǎn)計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)

位置電場(chǎng)強(qiáng)度/kV/m

架設(shè)屏蔽線(xiàn)前架設(shè)屏蔽線(xiàn)后

主房二樓超標(biāo)點(diǎn)

4.5（模型計(jì)算值）4.4

從上表可知，在塔身架設(shè)屏蔽線(xiàn)前后，主房二樓計(jì)算點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度降低很少，仍然高于環(huán)保驗(yàn)收要

求值。這是由于屏蔽線(xiàn)架設(shè)在邊相和中相導(dǎo)線(xiàn)之間，改善了中相和邊相之間的電場(chǎng)分布，邊導(dǎo)線(xiàn)以外電

場(chǎng)改善很小。此外，在中間導(dǎo)線(xiàn)與邊導(dǎo)線(xiàn)之間加設(shè)接地屏蔽線(xiàn)，可能會(huì)影響導(dǎo)線(xiàn)間絕緣間隔，需要考慮

導(dǎo)線(xiàn)間間隙距離要求，存在已施工完成的桿塔不符合該加設(shè)方案可能。

針對(duì)新增橫擔(dān)架設(shè)屏蔽線(xiàn)方案，需考慮新增橫擔(dān)對(duì)桿塔結(jié)構(gòu)安全及其力學(xué)承受能力。在驗(yàn)算鐵塔力

學(xué)強(qiáng)度后，可設(shè)定新增橫擔(dān)長(zhǎng)度與導(dǎo)線(xiàn)橫擔(dān)保持一致，在保證絕緣安全與盡量提高其屏蔽效果，分析計(jì)

算中設(shè)定屏蔽線(xiàn)掛于邊導(dǎo)線(xiàn)正下方8.5m處，計(jì)算得出未架設(shè)屏蔽線(xiàn)和架設(shè)屏蔽線(xiàn)兩種情況下房屋周?chē)?/p>

場(chǎng)強(qiáng)度變化程度，如B.2所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，在新增橫擔(dān)架設(shè)屏蔽線(xiàn)前后，主房二樓計(jì)算點(diǎn)的電

場(chǎng)強(qiáng)度降低程度約為7%，仍然難以滿(mǎn)足電場(chǎng)屏蔽優(yōu)化需求。這是由于屏蔽線(xiàn)架設(shè)在邊相導(dǎo)線(xiàn)正下方，

改善了邊相下方的電場(chǎng)分布，邊