±800 kV特高壓直流工程線路周圍電磁環境影響分析

朱 瀅，吳 劍，郁丹炯，李育敏，劉貴龍，王 娟

(浙江省輻射環境監測站，浙江省輻射環境安全監測重點實驗室，浙江 杭州 310012)

1 引言

2005 年，國家發展和改革委員會辦公廳印發《國家發展改革委關于開展百萬伏級交流、±800萬伏級直流輸電技術前期研究工作的通知》，由國家發展和改革委員會牽頭組織國網公司等單位開展±800kV 級直流輸電技術研究工作。2010 年，向家壩-上海±800 kV特高壓直流示范工程投運，額定輸電容量為6400 MW，線路長度約1900 km。其成功實踐極大推動了直流特高壓技術推廣應用的步伐，錦屏-蘇南、哈密南-鄭州、溪洛渡-浙西、寧東-浙江、酒泉-湖南、上海廟-山東、錫盟-江蘇、晉北-南京±800 kV特高壓直流工程也已建成投運，單回容量已提升至8000 MW。

隨著國家直流電力網絡的逐步建成，周邊的電磁環境影響越來越受到人們的關注，也給特高壓直流工程的環境保護管理提出了新的要求。

2 電磁環境的影響

直流輸電工程的電場通常由地面合成電場表征[1]。直流輸電工程附近的電場，是由導線或其他帶電設備上電荷產生的場(標稱電場)和電暈引起的空間電荷(離子)產生的場的合成[2]。由導線或其他帶電設備上的電荷以及由直流電暈產生的空間電荷共同作用，在大地表面產生的電場強度稱為地面合成電場，單位為kV/m[3]。

當直流帶電設備表面電位梯度超過電暈起始電位梯度時，將產生電暈[4]。由于直流帶電設備上的電壓極性不變，電暈放電產生的電荷在空間形成相對穩定的兩個區域：電離區和極間區[5]。電離區是覆蓋帶電設備表面的一個薄層，該區域內的電場強度非常高。在電離區產生的與導線極性相同的電荷被帶電設備產生的電場排斥，進入極間區。極間區是正極導線和負極導線之間，以及正負兩極導線與地面之間的廣闊區域。在這個區域內存在著大量從電離區游離出來的空間電荷。這些空間電荷由于電場力的作用，向相反極性方向以及大地方向漂移。交流輸電工程的情況則不同。當出現電暈時，由于電壓極性作周期性的變化，前半個周期被排斥的帶電離子在后半個周期基本被吸引回來，因此帶電離子都集中在導線周圍，空間不存在游離的電荷。

由于直流帶電設備與交流帶電設備電暈的發展過程不同，尤其是直流帶電設備周圍環境中存在大量漂移的空間電荷，使得直流輸電工程比交流輸電工程的電場復雜。

直流線路在運行過程中，也會對人產生一定的生物效應。

首先，是人體截獲離子流的感受，即人在直流線路下會截獲離子，被截獲的離子通過人體入地[6]。不過在正常情況下，人在直流線路下截獲離子一般不會有感覺。

其次，是直接感受，人暴露在直流電場中，在體表會產生感應電荷[7]。由于感應電荷的存在，人體內部的合成電場強度幾乎為零，直流電場對人體內部幾乎沒有影響。我國直流線路下的合成電場控制在30kV/m以下，在國際上處于中等的水平，人在直流線路下一般不會出現明顯的刺激感。

最后，就是暫態放電感受，人在直流電場中會在體表產生感應電荷，當人接觸接地金屬體時，電荷就會通過接地體放電。以上放電過程短暫，放電較強時可出現火花，人體往往會有刺痛感，也稱之為暫態電擊。世界衛生組織2004年總結了直流電場對人體影響的研究，結論為：沒有任何試驗結果表明直流電場對人體的健康有害；并且到目前為止，也沒有任何研究表明暴露于直流電場中會對人的健康產生慢性的或遲發性的不利影響[8]。

3 特高壓直流工程電磁環境監測

3.1 合成電場監測要求

現場監測依據《直流輸電工程合成電場限值及其監測方法》(GB39220-2020)中規定的方法和要求[9]。現場監測均在輸變電工程正常運行的工況下進行，監測期間氣象條件需要符合監測要求。監測儀器為TFMS01型直流合成場強儀，監測期間的儀器均需處在檢定有效期內。

3.2 監測內容

對±800 kV某特高壓直流工程途經的寧夏、山西、河南段線路斷面進行合成電場監測。根據本工程輸電線路沿線地形及周圍地理形勢，輸電線路衰減斷面選擇周圍地勢平坦開闊，無其它建筑物遮擋，具備線路衰減斷面監測條件。

合成電場以導線弧垂最大處線路中心的地面投影點為測量原點，沿垂直直流線路方向進行監測，監測點位從距負極導線的垂直投影距離50 m處至距正極導線的垂直投影距離50 m處，布點間距為5 m。

3.3 監測結果

通過對各省線路斷面的監測，寧夏、山西、河南段線路斷面合成電場監測結果見表1。

表1 合成電場監測結果

4 工程沿線電磁環境水平分析

從監測結果可知，工程沿線各省直流合成電場強度最大值為-27.21 kV/m，小于《±800 kV特高壓直流線路電磁環境參數限值》(DL/T 1088-2008)的規定的線路跨越農田、公路等人員容易到達區域的合成場強限值30 kV/m[10]，也小于《直流輸電工程合成電場限值及其監測方法》(GB39220-2020)規定的限值。

從表1可知，一般情況下，負極性導線側合成電場強度最大值大于正極性導線側合成電場強度最大值，導線外側合成電場強度存在先增大后減小的趨勢，整體隨著距極導線距離增大而減小。

5 結論

隨著±800 kV特高壓直流工程的大量建設，各建設單位已從設計階段將合成電場達標納為重要依據，從本文中監測的±800 kV某特高壓直流工程沿線斷面監測結果可知，線路沿線合成電場強度為可控的，滿足標準要求的。

線路臨近居民區時，可抬高線路架設高度以滿足合成電場標準要求(民房處合成場強限值為25 kV/m，且80%的測量值不得超過15 kV/m)。