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【摘要】随着我国经济的迅猛发展,我国开始越来越迫切需要建设能够和我国能源资源以及符合空间的分布特点相适应的电力供应系统。所以,当前在我国建设大容量的特高压输电系统是十分必要的。但是在我国国民经济水平不断发展的背景之下,我国国民的环保意识也在不断地增强,而特高压输电线路的电磁环境也就更多地受到了人们的关注和重视。所以在本研究当中,笔者将主要针对1000kV特高压输电线路的电磁环境方面的问题做出简要分析,希望所得结果能够引起大家的关注和重视,也希望本研究能够为相关领域提供可行的参考。
【关键词】1000kV;特高压输电线路;电磁环境
1000kV特高压输电线路的电磁环境所包含的參数主要有四个方面,分别是工频电场和工频磁场、可听噪声以及无线电干扰。特高压输电线路不仅仅传送距离长,其传送容量也比较大,而且还有低损耗的传送能力。所以在我国建造特高也输电系统是符合我国的国情需要的。这是一种能够满足我国未来的电网发电趋势的最优资源配置方式,不仅仅能够促进我国的电网和电源协调发展,还能够推动我国电力技术以及电工制造业技术的开发和升级,最终实现我国电力工业跨模式的发展。但是1000kV特高压输电线路的电磁环境确实建设特高压输电网的一大难点,所以需要对此做出研究和分析。
1.对1000kV特高压输电线路工频电场的分析
1.1特高压输电线路工频电场的影响
交流输电线路在工作之时,其导线上面的电荷会在空间产生工频电场,一般我们采用电场强度来对其进行描述。工频电场可以感应人体和物体上的电压。因此,假如人处于强电场当中,当人接触接地实物的时候,人处于地电位,一旦接触对地绝缘物体,那么人就可能会感觉到强电流流过人体所出现的火花放电。所以,在输电工程当中,输电电场短期和长期的生态影响问题也成为人们所关注的一个重点问题[1]。从上个世纪六十年代开始,人们就对于居住环境以及职业环境所暴露在极低频率的电磁场当中对人体所造成的影响给予了高度的重视。而且还针对这一问题展开了很多研究。对于工频电场来说,大地就是一个导体,因此在大地的表面,电场强度的方向与地面基本上是垂直的。而特高压线路对工频电场的影响主要表现在两个方面,分别是对工频电场短期的生态效应和长期的常态效应。短期的生态效应主要是由电流所造成的,而长期的生态效应是电场所引起的长期的生理和生物学影响。
1.2特高压输电线路工频电场的限值
到目前来说,各个国家对工频电场进行限值的主要目的可以概括为三点。第一是防止能够使人不舒服的暂态电击发生;第二是防止稳态点击的电流值比摆脱值大;第三是防止有害的生态反应发生。
1.3对1000kV特高压输电线路工频电场影响因素的分析
输电线路附近某个点上的电磁强度值和到线上的电荷数量与导线之间的距离有关,而导线上电荷的多少除了和线路运行的电压有关意外,与导线自身的几何位置和尺寸也有重要关系。我们来分析一下杆塔和相导线布置的方式。为了更加有效的分析它们的影响,我们可以选择不同的杆塔和导线布置方式来进行研究[2]。在研究过程当中,我们可以采用ANSYS软件来对当前已经在运行的1000kV特高压输电线路杆塔进行仿真分析。特高压线路的杆塔可以选择我国的三角杆塔、俄罗斯的V字塔、日本的同塔双回直线塔、美国的猫头塔。所有的线路运行电压都是1000kV,而相导线对地取值为22m,分列导线的数目选择8分裂,导线的型号统一采用LGJ-500/45。如图1所示,就是我国的三角杆塔和日本的同塔双回直线塔。
通过研究和分析我们可以得出,以上我们可以得出,在上面我们所列举出的几种杆塔当中,塔下方电磁场最大的是俄罗斯的V字塔,最小的是我国的紧凑型杆塔以及美国的猫头塔。除此之外,对1000kV特高压输电线路工频电场影响因素还包括导线的分列根数,分裂子导线的直径以及相间距等。
2.对1000kV特高压输电线路工频磁场的分析
2.1特高压线路二维磁场
当电流经过输电线路的导线时就会在其周边产生磁场,这所产生的磁场和电磁场之间有一些不同的特性。他的磁场强度的大小仅仅只和电流相关,不会和电压扯上联系,而且相对于其它工频的磁场来说,50Hz公平的磁场更容易穿透更多的人和动物。而对于特高压竖线线路工频磁场的计算,在国际上一般都选择如下的公式:
在工频情况下,输电线路的磁场只通过电流来产生,所以,这可以直接通过安培环路定律来对线路上每根导线上的电流所产生的磁场来进行计算,然后再将计算所得的结果进行叠加,最后就能够得出线路周围磁场的强度。理论上来讲,在对工频磁场进行计算的时候需要考虑导线的镜像,镜像导线的深度可以用d来表示,而其计算公式就是:
在这个公式当中,P是地面的电阻率,f表示到线上电流经过的频率,我国一般选择50Hz为准。所以从上面的公式中可以得出,因为地面的电阻率较大,所以在对工频磁场进行计算的时候,竟相导线都会很深,因此为了满足工程所需要的基本情况,我们在计算的时候,基本上会将深度镜像导线所产生的影响忽略不计。这样一来,单根导线在空间当中产出的磁场强度就可以这样表示:
在这个公式当中, 就是第i条导线当中所经过的电流。
2.2特高压输电线路工频磁场的影响
关于特高压输电线路的工频磁场影响可以从短期影响和长期影响两个方面说起。首先来说说短期影响。短期影响会主要表现在对磁感应电流所产生的电压物体进行接触时所发生的点击。举例来说,交通变压磁场能够通过磁耦合来对所要感应的物体上产生感应电压。一般来说,这一类的导体一端接地,另一端就会和地面磁场之间出现一个较大的电位差[3]。而长期影响就是输电线路工频磁场的生态影响。国内外很多专家和学者都对长期影响做出了研究,所以到目前来说也小有成绩。当前没有准确有效的证据可以表明人体在日常生活当中和工频磁场进行接触就能够诱发癌症,所以一些流传的工频磁场可能致癌的说法还存在着一定的争议。还有学者研究发现,如果人体暴露在14mT的工频磁场当中,那么人体白血细胞当中的一种酶就会出现增强反应,如果是在14mT以下,就没有什么表现。
2.3工频磁场的限值
我们对于特高压输电线路工频磁场进行研究到现在并没有经历太长的时间,所以当前来说,即便是在国际上也没有形成一个较为统一的工频磁场的标准和要求,但是仍然还是有一些国家根据他们自身的情况制定了一些工频磁场照射的限值。比如欧盟的一些国家将职业人员的基本限值定为10mA/m2,其磁场密度为50Hz~60Hz,一般民众的基本限值为2mA/m2,磁场密度为100Hz或者83Hz。而我国则将对公众照射的限值定位0.1mT,这也是我国磁感应强度的评价标准。
3.结语
本研究主要针对1000kV特高压输电线路的电磁环境方面的内容做出了简要的分析和探讨,文中笔者也简单地提到了一些自己的主观看法。1000kV特高压输电线路的电磁环境的参数所涉及到的面比较广,文中虽然没有详细地介绍所有涉及到的方面,但是本文还是较为详尽地对其电磁环境方面的内容做出了表述。笔者认为,在当前环境下,促进我国经济的更好发展,需要我国投入更多的特高压输电线路的建设,而为了更好地提高输电线路的安全性,还需要相关人员进行一番努力探索。
【参考文献】
[1]周浩,余宇红.我国发展特高压输电中一些重要问题的讨论[J].电网技术,2012,01(12):74.
[2]邵方殷.我国特高压输电线路的相导线布置和工频电磁环境[J].电网技术,2010,11(08):154-155.
[3]吴敬儒,徐永禧.我国特高压交流输电发展前景[J].电网技术,2011,11(03):131.
作者简介
许克剑 (1981年11月-)男 工程师 安全技术主管 省市:湖北省宜昌市 邮编:443000
工作单位:国网湖北省电力公司检修公司1000kV荆门特高压站
研究方向:从事1000kV特高压站运行方面研究
【关键词】1000kV;特高压输电线路;电磁环境
1000kV特高压输电线路的电磁环境所包含的參数主要有四个方面,分别是工频电场和工频磁场、可听噪声以及无线电干扰。特高压输电线路不仅仅传送距离长,其传送容量也比较大,而且还有低损耗的传送能力。所以在我国建造特高也输电系统是符合我国的国情需要的。这是一种能够满足我国未来的电网发电趋势的最优资源配置方式,不仅仅能够促进我国的电网和电源协调发展,还能够推动我国电力技术以及电工制造业技术的开发和升级,最终实现我国电力工业跨模式的发展。但是1000kV特高压输电线路的电磁环境确实建设特高压输电网的一大难点,所以需要对此做出研究和分析。
1.对1000kV特高压输电线路工频电场的分析
1.1特高压输电线路工频电场的影响
交流输电线路在工作之时,其导线上面的电荷会在空间产生工频电场,一般我们采用电场强度来对其进行描述。工频电场可以感应人体和物体上的电压。因此,假如人处于强电场当中,当人接触接地实物的时候,人处于地电位,一旦接触对地绝缘物体,那么人就可能会感觉到强电流流过人体所出现的火花放电。所以,在输电工程当中,输电电场短期和长期的生态影响问题也成为人们所关注的一个重点问题[1]。从上个世纪六十年代开始,人们就对于居住环境以及职业环境所暴露在极低频率的电磁场当中对人体所造成的影响给予了高度的重视。而且还针对这一问题展开了很多研究。对于工频电场来说,大地就是一个导体,因此在大地的表面,电场强度的方向与地面基本上是垂直的。而特高压线路对工频电场的影响主要表现在两个方面,分别是对工频电场短期的生态效应和长期的常态效应。短期的生态效应主要是由电流所造成的,而长期的生态效应是电场所引起的长期的生理和生物学影响。
1.2特高压输电线路工频电场的限值
到目前来说,各个国家对工频电场进行限值的主要目的可以概括为三点。第一是防止能够使人不舒服的暂态电击发生;第二是防止稳态点击的电流值比摆脱值大;第三是防止有害的生态反应发生。
1.3对1000kV特高压输电线路工频电场影响因素的分析
输电线路附近某个点上的电磁强度值和到线上的电荷数量与导线之间的距离有关,而导线上电荷的多少除了和线路运行的电压有关意外,与导线自身的几何位置和尺寸也有重要关系。我们来分析一下杆塔和相导线布置的方式。为了更加有效的分析它们的影响,我们可以选择不同的杆塔和导线布置方式来进行研究[2]。在研究过程当中,我们可以采用ANSYS软件来对当前已经在运行的1000kV特高压输电线路杆塔进行仿真分析。特高压线路的杆塔可以选择我国的三角杆塔、俄罗斯的V字塔、日本的同塔双回直线塔、美国的猫头塔。所有的线路运行电压都是1000kV,而相导线对地取值为22m,分列导线的数目选择8分裂,导线的型号统一采用LGJ-500/45。如图1所示,就是我国的三角杆塔和日本的同塔双回直线塔。
通过研究和分析我们可以得出,以上我们可以得出,在上面我们所列举出的几种杆塔当中,塔下方电磁场最大的是俄罗斯的V字塔,最小的是我国的紧凑型杆塔以及美国的猫头塔。除此之外,对1000kV特高压输电线路工频电场影响因素还包括导线的分列根数,分裂子导线的直径以及相间距等。
2.对1000kV特高压输电线路工频磁场的分析
2.1特高压线路二维磁场
当电流经过输电线路的导线时就会在其周边产生磁场,这所产生的磁场和电磁场之间有一些不同的特性。他的磁场强度的大小仅仅只和电流相关,不会和电压扯上联系,而且相对于其它工频的磁场来说,50Hz公平的磁场更容易穿透更多的人和动物。而对于特高压竖线线路工频磁场的计算,在国际上一般都选择如下的公式:
在工频情况下,输电线路的磁场只通过电流来产生,所以,这可以直接通过安培环路定律来对线路上每根导线上的电流所产生的磁场来进行计算,然后再将计算所得的结果进行叠加,最后就能够得出线路周围磁场的强度。理论上来讲,在对工频磁场进行计算的时候需要考虑导线的镜像,镜像导线的深度可以用d来表示,而其计算公式就是:
在这个公式当中,P是地面的电阻率,f表示到线上电流经过的频率,我国一般选择50Hz为准。所以从上面的公式中可以得出,因为地面的电阻率较大,所以在对工频磁场进行计算的时候,竟相导线都会很深,因此为了满足工程所需要的基本情况,我们在计算的时候,基本上会将深度镜像导线所产生的影响忽略不计。这样一来,单根导线在空间当中产出的磁场强度就可以这样表示:
在这个公式当中, 就是第i条导线当中所经过的电流。
2.2特高压输电线路工频磁场的影响
关于特高压输电线路的工频磁场影响可以从短期影响和长期影响两个方面说起。首先来说说短期影响。短期影响会主要表现在对磁感应电流所产生的电压物体进行接触时所发生的点击。举例来说,交通变压磁场能够通过磁耦合来对所要感应的物体上产生感应电压。一般来说,这一类的导体一端接地,另一端就会和地面磁场之间出现一个较大的电位差[3]。而长期影响就是输电线路工频磁场的生态影响。国内外很多专家和学者都对长期影响做出了研究,所以到目前来说也小有成绩。当前没有准确有效的证据可以表明人体在日常生活当中和工频磁场进行接触就能够诱发癌症,所以一些流传的工频磁场可能致癌的说法还存在着一定的争议。还有学者研究发现,如果人体暴露在14mT的工频磁场当中,那么人体白血细胞当中的一种酶就会出现增强反应,如果是在14mT以下,就没有什么表现。
2.3工频磁场的限值
我们对于特高压输电线路工频磁场进行研究到现在并没有经历太长的时间,所以当前来说,即便是在国际上也没有形成一个较为统一的工频磁场的标准和要求,但是仍然还是有一些国家根据他们自身的情况制定了一些工频磁场照射的限值。比如欧盟的一些国家将职业人员的基本限值定为10mA/m2,其磁场密度为50Hz~60Hz,一般民众的基本限值为2mA/m2,磁场密度为100Hz或者83Hz。而我国则将对公众照射的限值定位0.1mT,这也是我国磁感应强度的评价标准。
3.结语
本研究主要针对1000kV特高压输电线路的电磁环境方面的内容做出了简要的分析和探讨,文中笔者也简单地提到了一些自己的主观看法。1000kV特高压输电线路的电磁环境的参数所涉及到的面比较广,文中虽然没有详细地介绍所有涉及到的方面,但是本文还是较为详尽地对其电磁环境方面的内容做出了表述。笔者认为,在当前环境下,促进我国经济的更好发展,需要我国投入更多的特高压输电线路的建设,而为了更好地提高输电线路的安全性,还需要相关人员进行一番努力探索。
【参考文献】
[1]周浩,余宇红.我国发展特高压输电中一些重要问题的讨论[J].电网技术,2012,01(12):74.
[2]邵方殷.我国特高压输电线路的相导线布置和工频电磁环境[J].电网技术,2010,11(08):154-155.
[3]吴敬儒,徐永禧.我国特高压交流输电发展前景[J].电网技术,2011,11(03):131.
作者简介
许克剑 (1981年11月-)男 工程师 安全技术主管 省市:湖北省宜昌市 邮编:443000
工作单位:国网湖北省电力公司检修公司1000kV荆门特高压站
研究方向:从事1000kV特高压站运行方面研究