關(guān)于高壓輸電線路跨越建筑物環(huán)保距離要求的研究

王飛 郭星 王炎 李媛

（河南恩湃高科集團有限公司，河南 鄭州 450052）

關(guān)于高壓輸電線路跨越建筑物環(huán)保距離要求的研究

王飛 郭星 王炎 李媛

（河南恩湃高科集團有限公司，河南 鄭州 450052）

針對220kV高壓輸電線路跨越建筑物的情況進行線路下方工頻電場強度分布的分析，從環(huán)保角度對比滿足設(shè)計規(guī)程時的環(huán)保達標(biāo)情況，參照現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提出環(huán)保距離要求，為設(shè)計、運行管理、環(huán)保監(jiān)測人員提供技術(shù)參考。

電磁環(huán)境； 工頻電場； 建筑物跨越； 架設(shè)高度

0 引言

高壓輸電線路架設(shè)時，受線路走廊、地形地貌等因素的限制，不可避免的會在線路下方產(chǎn)生導(dǎo)線跨越建筑物的情況，安全事故也時有發(fā)生。根據(jù)《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》（GB50545-2010）的要求，220kV輸電線路與建筑物之間最小垂直距離為6m，邊導(dǎo)線與建筑物之間最小凈空距離為5.0m。該設(shè)計規(guī)范主要從電氣安全的技術(shù)角度提出對跨越高度及距離的要求，從環(huán)保角度而言，對跨越高度的要求并未做出明確的規(guī)定，本文旨在通過對220kV高壓輸電線路的工頻電場強度分布計算，參照現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)分析線路走廊周圍工頻電場強度達標(biāo)情況，提出環(huán)保距離要求，為設(shè)計、運行管理、環(huán)保監(jiān)測人員提供技術(shù)參考，加強公眾對輸電線路工頻電場的正確認識，消除公眾疑慮。

1 計算方法

根據(jù)大量的工程實例，數(shù)學(xué)模式計算可以準(zhǔn)確反映出輸電線路工頻電場分布情況，計算方法采用《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范》（HJ/T24-1998）中規(guī)定的等效電荷法。

工頻電場強度預(yù)測方法

A1 單位長度導(dǎo)線等效電荷的計算

高壓輸電線上的等效電荷是線電荷，由于高電壓輸電線半徑r遠小于架設(shè)高度h，因此等效電荷的位置可以認為是在輸電導(dǎo)線的幾何中心。

設(shè)輸電線路為無限長并且平行于地面，地面可視為良導(dǎo)體，利用鏡像法計算輸電線上的等效電荷。多導(dǎo)線線路中導(dǎo)線上的等效電荷由下列矩陣方程計算：

式中：Ui—各導(dǎo)線對地電壓的單列矩陣；

Qi—各導(dǎo)線上等效電荷的單列矩陣；

λij—各導(dǎo)線的電位系數(shù)組成的n階方陣（n為導(dǎo)線數(shù)目）；

［U］矩陣可由輸電線的電壓和相位確定，從環(huán)境保護考慮以額定電壓的1.05倍作為計算電壓。［λ］矩陣由鏡像原理求得。

A2 計算由等效電荷產(chǎn)生的電場

為計算地面電場強度的最大值，通常取夏天滿負荷最大弧垂時導(dǎo)線的最小對地高度。因此，所計算的地面場強僅對檔距中央一段（該處場強最大）是符合的。

當(dāng)各導(dǎo)線單位長度的等效電荷量求出后，空間任意一點的電場強度可根據(jù)疊加原理計算得出，在（x，y）點的電場強度分量Ex和Ey可表示為：

式中：Xi、Yi ——導(dǎo)線i的坐標(biāo)（i=1、2、…m）；

m——導(dǎo)線數(shù)目；

Li、Li分別為導(dǎo)線I及鏡像至計算點的距離。

由于接地架空線對于地面附近場強的影響很小，通稱情況下不計架空地線影響而使計算簡化。

本文首先針對《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》（GB50545-2010）中220kV輸電線路跨越建筑物最小凈空距離為5.0m的要求進行計算，分析線路下方工頻電場強度的分布情況和達標(biāo)情況，再根據(jù)《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）中4kV/m的工頻電場強度限值要求逆推出線路跨越建筑物的凈空距離，結(jié)合線路跨越情況提出線路架設(shè)高度的要求。

2 計算模型的選擇

本次計算選取最為常見的220kV同塔雙回路高壓線路作為計算模型，影響程度較大的同相序架設(shè)方式進行計算。桿塔選用SZ1型雙回路直線塔，導(dǎo)線為LGJ-630/45型鋼芯鋁絞線，模型參數(shù)見表1所示。

表1 計算模型參數(shù)一覽表

3 計算結(jié)果分析

將計算模型參數(shù)代入至計算公式，得出計算結(jié)果如表2所示，工頻電場強度分布曲線如圖2、圖3所示。

表2 計算結(jié)果

5 8.484 3.787 6 8.677 3.924 7 7.970 3.856 8 6.700 3.616 9 5.290 3.259 10 4.024 2.846 11 3.011 2.425 12 2.253 2.030 13 1.707 1.679 14 1.322 1.380 15 1.050 1.130

圖2 凈空距離5m工頻電場強度分布曲線

圖3 凈空距離8.2m工頻電場強度分布曲線

由以上計算結(jié)果可知，當(dāng)220kV高壓線路跨越建筑物，與建筑物凈空距離為5m時，在建筑物頂部所產(chǎn)生的工頻電場強度值最大可達到8.677kV/m，位于距線路投影中心6m（邊導(dǎo)線下方），遠超出4kV/m的公眾暴露限值要求；在同樣位置，當(dāng)凈空距離為8.2m時，在建筑物頂部所產(chǎn)生的工頻電場強度值為3.924kV/m，可以滿足4kV/m的工頻電場強度限值要求。

4 結(jié)論

根據(jù)計算結(jié)果顯示，當(dāng)220kV高壓架空線路跨越建筑物時，滿足5m的凈空距離，僅僅能夠達到電氣安全距離要求，且在此時不考慮建筑物頂端有人員活動的情況。若要滿足《電磁環(huán)境控制限值》中4kV/m的要求則需要將架空線路進一步抬高，使之與建筑物間的凈空距離達到8.2m以上，此時，建筑物頂端外部則可以滿足要求。考慮到線路下方建筑物可能為長期有人居住的情況，參考中國電力科學(xué)研究院對建筑物屏蔽工頻電場模擬試驗的研究結(jié)論，建筑物內(nèi)部電場強度值為外部的10%～25%之間，若僅滿足凈空安全距離，則建筑物頂部不宜有人員活動；若凈空距離達到8.2m以上，對于建筑物內(nèi)部而言，工頻電場強度遠小于標(biāo)準(zhǔn)限值的要求，不會影響正常的生產(chǎn)生活，且在建筑物外部房頂，也可滿足《電磁環(huán)境控制限值》的有關(guān)規(guī)定。

［1］GB8702-2014，電磁環(huán)境控制限值；

［2］GB50545-2010，110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范；

［3］HJ/T24-1998，500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范；

［4］鄔雄，萬保權(quán)，輸變電工程的電磁環(huán)境 北京：中國電力出版社，2009；

［5］蔣虹，焦景慧，林志和等，超高壓線路工頻電場超限值對策的研究 高電壓技術(shù) 2006，32；

［6］楊新村，沈江，傅正財?shù)龋斪冸娫O(shè)施的電場、磁場及其環(huán)境影響 北京：中國電力出版社，2007.

王飛（1983.11-），男， 碩士學(xué)位，電氣工程師，主要研究方向：輸變電工程環(huán)境影響評價。

X820.3

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1003-5168（2015）11-065-02