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(tuán)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(tuán)有限公司，河南 鄭州 450052）

針對(duì)220kV高壓輸電線路跨越建筑物的情況進(jìn)行線路下方工頻電場(chǎng)強(qiáng)度分布的分析，從環(huán)保角度對(duì)比滿足設(shè)計(jì)規(guī)程時(shí)的環(huán)保達(dá)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(jì)、運(yùn)行管理、環(huán)保監(jiān)測(cè)人員提供技術(shù)參考。

電磁環(huán)境； 工頻電場(chǎng)； 建筑物跨越； 架設(shè)高度

0 引言

高壓輸電線路架設(shè)時(shí)，受線路走廊、地形地貌等因素的限制，不可避免的會(huì)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(shí)有發(fā)生。根據(jù)《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范主要從電氣安全的技術(shù)角度提出對(duì)跨越高度及距離的要求，從環(huán)保角度而言，對(duì)跨越高度的要求并未做出明確的規(guī)定，本文旨在通過(guò)對(duì)220kV高壓輸電線路的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度分布計(jì)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(chǎng)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)情況，提出環(huán)保距離要求，為設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理、環(huán)保監(jiān)測(cè)人員提供技術(shù)參考，加強(qiáng)公眾對(duì)輸電線路工頻電場(chǎng)的正確認(rèn)識(shí)，消除公眾疑慮。

1 計(jì)算方法

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

工頻電場(chǎng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法

A1 單位長(zhǎng)度導(dǎo)線等效電荷的計(jì)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(yuǎn)小于架設(shè)高度h，因此等效電荷的位置可以認(rèn)為是在輸電導(dǎo)線的幾何中心。

設(shè)輸電線路為無(wú)限長(zhǎng)并且平行于地面，地面可視為良導(dǎo)體，利用鏡像法計(jì)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(jì)算：

式中：Ui—各導(dǎo)線對(duì)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(hù)考慮以額定電壓的1.05倍作為計(jì)算電壓。［λ］矩陣由鏡像原理求得。

A2 計(jì)算由等效電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)

為計(jì)算地面電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值，通常取夏天滿負(fù)荷最大弧垂時(shí)導(dǎo)線的最小對(duì)地高度。因此，所計(jì)算的地面場(chǎng)強(qiáng)僅對(duì)檔距中央一段（該處場(chǎng)強(qiáng)最大）是符合的。

當(dāng)各導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的等效電荷量求出后，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(jì)算點(diǎn)的距離。

由于接地架空線對(duì)于地面附近場(chǎng)強(qiáng)的影響很小，通稱情況下不計(jì)架空地線影響而使計(jì)算簡(jiǎn)化。

本文首先針對(duì)《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)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(jìn)行計(jì)算，分析線路下方工頻電場(chǎng)強(qiáng)度的分布情況和達(dá)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(chǎng)強(qiáng)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(jì)算模型的選擇

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

表1 計(jì)算模型參數(shù)一覽表

3 計(jì)算結(jié)果分析

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

表2 計(jì)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(chǎng)強(qiáng)度分布曲線

圖3 凈空距離8.2m工頻電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線

由以上計(jì)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(shí)，在建筑物頂部所產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度值最大可達(dá)到8.677kV/m，位于距線路投影中心6m（邊導(dǎo)線下方），遠(yuǎn)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(shí)，在建筑物頂部所產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度值為3.924kV/m，可以滿足4kV/m的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度限值要求。

4 結(jié)論

根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)220kV高壓架空線路跨越建筑物時(shí)，滿足5m的凈空距離，僅僅能夠達(dá)到電氣安全距離要求，且在此時(shí)不考慮建筑物頂端有人員活動(dòng)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(jìn)一步抬高，使之與建筑物間的凈空距離達(dá)到8.2m以上，此時(shí)，建筑物頂端外部則可以滿足要求?？紤]到線路下方建筑物可能為長(zhǎng)期有人居住的情況，參考中國(guó)電力科學(xué)研究院對(duì)建筑物屏蔽工頻電場(chǎng)模擬試驗(yàn)的研究結(jié)論，建筑物內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)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(dòng)；若凈空距離達(dá)到8.2m以上，對(duì)于建筑物內(nèi)部而言，工頻電場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)限值的要求，不會(huì)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(jì)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(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范；

［4］鄔雄，萬(wàn)保權(quán)，輸變電工程的電磁環(huán)境 北京：中國(guó)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(chǎng)超限值對(duì)策的研究 高電壓技術(shù) 2006，32；

［6］楊新村，沈江，傅正財(cái)?shù)?，輸變電設(shè)施的電場(chǎng)、磁場(chǎng)及其環(huán)境影響 北京：中國(guó)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(píng)價(jià)。

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1003-5168（2015）11-065-02