110 kV緊湊型鋼管桿塔電磁環(huán)境影響研究

摘要：在社會(huì)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展廣泛用電的社會(huì)背景下，高壓輸變電工程數(shù)量日益增多，隨之受城市景觀和形象的需求，更多的110 kV線路在城市區(qū)域采取緊湊型鋼管桿塔，以減少桿塔建設(shè)帶來(lái)的突兀感，因此緊湊型鋼管桿塔在城市區(qū)域電力建設(shè)成為主流。然而，110 kV架空線路建設(shè)投入使用過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生工頻電場(chǎng)、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度，這將對(duì)線路周邊的電磁環(huán)境造成一定的影響。文章以110 kV緊湊型鋼管桿塔輸變電工程為宴例，采用模式分析及類比監(jiān)測(cè)方法，預(yù)測(cè)110 kV緊湊型鋼管桿塔運(yùn)行對(duì)其周圍電磁環(huán)境的影響，為日后110 kV緊湊型鋼管桿塔電磁環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供一定的技術(shù)參考，同時(shí)為110 kV緊湊型鋼管桿塔建設(shè)提供一些設(shè)計(jì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高壓輸變電工程；緊湊型鋼管桿塔；電磁環(huán)境

中圖分類號(hào)：X820.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

高壓輸變電是通過(guò)發(fā)電廠使用變壓器將發(fā)電機(jī)輸出的電壓升壓后進(jìn)行傳輸?shù)囊环N電力傳輸方式。高壓輸變電具有減少電能的損耗、減少線路消耗、提高輸電效率、供電可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。為了保證經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展，提高居民生活質(zhì)量，中國(guó)近年來(lái)愈加重視高壓輸變電工程的建設(shè)。目前，電力系統(tǒng)正在推進(jìn)輸電架空線路全生命周期建設(shè)。為了貫徹“兩型三新”的電網(wǎng)建設(shè)要求，城市區(qū)域越來(lái)越多的110 kV輸電線路以緊湊型鋼管桿塔進(jìn)行建設(shè)，這樣一來(lái)高壓交流輸電線路產(chǎn)生的電磁環(huán)境對(duì)居民的影響也日漸突出，高壓輸電線路建設(shè)產(chǎn)生的電磁影響已逐漸成為人民群眾關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，尤其是隨著許多學(xué)者對(duì)輸電線路周圍的電磁環(huán)境進(jìn)行了分析研究，ICNIRP_導(dǎo)則指出，長(zhǎng)期處于高壓輸電線路一定范圍內(nèi)生活或者工作的群眾，由于長(zhǎng)時(shí)間曝露在工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)的環(huán)境中，身體可能會(huì)受到影響，出現(xiàn)一些不良的反應(yīng)。因此文章對(duì)110 kV緊湊型鋼管桿塔進(jìn)行電磁環(huán)境影響評(píng)價(jià)。

1緊湊型鋼管桿塔基本情況

電力鋼桿是一種用于支撐高壓電力線路的建筑材料，由高強(qiáng)度鋼材制成。它具有耐腐蝕、高強(qiáng)度、重量輕、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠在惡劣的自然環(huán)境下保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和良好的工作性能電力鋼桿可用于架設(shè)110 kV及以上的輸電線路。在這些高壓輸電線路上，大多數(shù)采用的是橋架型電力鋼桿，具有被動(dòng)限位和彈性機(jī)構(gòu)，可以防止導(dǎo)線跳動(dòng)和剪切運(yùn)動(dòng)，提高線路的穩(wěn)定性和安全性。文章以110-ED21GS-SZG2直線桿為例開(kāi)展電磁環(huán)境影響預(yù)測(cè)，具體塔型圖見(jiàn)圖1。

2電磁環(huán)境預(yù)測(cè)的基本參數(shù)

文章以110-ED21GS-SZG2直線桿為例，建立相應(yīng)的坐標(biāo)系，并按照常見(jiàn)架設(shè)的導(dǎo)線型號(hào)、分裂方式、計(jì)算電壓、計(jì)算電流等參數(shù)，開(kāi)展電磁環(huán)境預(yù)測(cè)，具體參數(shù)見(jiàn)表1。

3電磁環(huán)境影響分析及評(píng)價(jià)

3.1評(píng)價(jià)范圍

此次預(yù)測(cè)分析的線路為110 kV架空輸電線路。依據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-輸變電》（HJ 24-2020），電磁環(huán)境影響評(píng)價(jià)范圍為：架空線路邊導(dǎo)線地面投影外兩側(cè)各30 m區(qū)域，因此此次預(yù)測(cè)的點(diǎn)位也選取30 m范圍。

3.2營(yíng)運(yùn)期電磁環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

此工程架空線路電磁環(huán)境影響預(yù)測(cè)采用類比分析和模式預(yù)測(cè)兩種方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此此次電磁環(huán)境預(yù)測(cè)具體的點(diǎn)位為：鋼管塔在導(dǎo)線對(duì)地高度為6m非居民區(qū)時(shí)地面1.5 m處的工頻電場(chǎng)和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布情況；導(dǎo)線對(duì)地高度為7m居民區(qū)時(shí)，地面1.5 m處的工工頻電場(chǎng)和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布情況。

3.2.1理論分析法預(yù)測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

緊湊型鋼管桿塔架空線路運(yùn)行的工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)影響的理論計(jì)算參照《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則__輸變電》（HJ 24-2020）中的推薦模式進(jìn)行。利用等效電荷法計(jì)算高壓送電線路下空間工頻電場(chǎng)強(qiáng)度。由于工頻電磁場(chǎng)具有準(zhǔn)靜態(tài)特性，線路的磁場(chǎng)僅由電流產(chǎn)生。應(yīng)用安培定律，將計(jì)算結(jié)果按矢量疊加，可得出導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

經(jīng)模式預(yù)測(cè)，雙回塔在導(dǎo)線對(duì)地高度為6m時(shí)地面1.5m處、導(dǎo)線對(duì)地高度為7m時(shí)地面1.5 m處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3。

由圖2可知，采用110-ED21GS-SZG2直線桿架設(shè)（單分裂導(dǎo)線）時(shí)，線路經(jīng)過(guò)非居民區(qū)時(shí)導(dǎo)線最大弛垂離地為6m時(shí)，線路運(yùn)行產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度最大值為3.18 kV/m，最大值出現(xiàn)在離線路中心Om處，滿足《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）中架空送電線路線下的耕地、園地、牧草地、畜禽飼養(yǎng)地、養(yǎng)殖水面、道路等場(chǎng)所，其頻率50 Hz的電場(chǎng)強(qiáng)度控制限值為10 kV/m的標(biāo)準(zhǔn)要求；經(jīng)過(guò)居民區(qū)時(shí)導(dǎo)線最大弛垂離地為7m時(shí)，線路運(yùn)行產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度最大值為2.694 kV/m，最大值出現(xiàn)在距線路中心Om處，小于《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）中4 000 V/m的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。

由圖3可知，采用110-ED21GS-SZG2直線桿架設(shè)時(shí)，線路經(jīng)過(guò)非居民區(qū)時(shí)導(dǎo)線最大弛垂離地為6m時(shí)，線路運(yùn)行產(chǎn)生的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為16.685 uT，最大值出現(xiàn)在離線路中心2m處，經(jīng)過(guò)居民區(qū)時(shí)導(dǎo)線最大弛垂離地為7m時(shí)，線路運(yùn)行產(chǎn)生的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為15.026 uT，最大值出現(xiàn)在離線路中心0m處；采用110-EC22S-S22直線塔架設(shè)時(shí)，線路經(jīng)過(guò)非居民區(qū)時(shí)導(dǎo)線最大弛垂離地為6m時(shí)，線路運(yùn)行產(chǎn)生的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為14.805 uT，最大值出現(xiàn)在離線路中心4m處；經(jīng)過(guò)居民區(qū)時(shí)導(dǎo)線最大弛垂離地為7m時(shí)，線路運(yùn)行產(chǎn)生的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為13.271 uT，最大值出現(xiàn)在離線路中心3m處，均小于《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）中100 uT評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2.2類比分析法預(yù)測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

此次選取已建設(shè)的鋼管塔線路實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行類比分析，類比監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，110 kV鋼管塔雙回路架空線路處工頻電場(chǎng)強(qiáng)度為217.52-323.81 V/m，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.229-0.365 uT，滿足《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）中的相應(yīng)限值要求。

4結(jié)論

根據(jù)類比和理論預(yù)測(cè)結(jié)果可知，110千伏緊湊型鋼管塔按照相應(yīng)的最低設(shè)計(jì)線高架設(shè)后線路周圍產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度、工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度均滿足《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）中的公眾曝露限值要求。110 kV緊湊型鋼管塔在輸電線路設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜選擇線路型式、架設(shè)高度、導(dǎo)線參數(shù)、相序布置等，以減少電磁環(huán)境影響。新建城市電力線路可采用緊湊型鋼管桿，在控制電磁環(huán)境影響的前提下，更加美觀，建議工程運(yùn)營(yíng)期加強(qiáng)電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并按照相關(guān)要求進(jìn)行處理；在高壓線桿塔設(shè)立警示標(biāo)牌，加強(qiáng)對(duì)線路走廊附近居民有關(guān)高壓輸電線路和環(huán)保知識(shí)的宣傳、解釋和培訓(xùn)工作。