500 kV 單回并行輸電線路電磁環(huán)境影響預(yù)測(cè)研究

陶星

（武漢網(wǎng)綠環(huán)境技術(shù)咨詢(xún)有限公司 湖北武漢 430000）

隨著國(guó)家“十四五”構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的提出，大規(guī)模新能源電力的并網(wǎng)，電力負(fù)荷的大幅增長(zhǎng)，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性提出了更高的要求，各地積極落實(shí)國(guó)家構(gòu)建新型電力系統(tǒng)戰(zhàn)略，優(yōu)化升級(jí)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)架構(gòu)［1-2］。500 kV 輸電線路作為各地主網(wǎng)架的重要組成部分，為保障區(qū)域電力供應(yīng)、提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平起到重要作用。但由于電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求以及線路走廊等當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的限制，部分500 kV 高壓輸電線路存在并行走線的情況。近年來(lái)，隨著公眾環(huán)保意識(shí)的提升，高電壓等級(jí)輸電線路電磁環(huán)境影響尤其是高電壓等級(jí)輸電線路并行走線同時(shí)產(chǎn)生的電磁環(huán)境影響，已逐漸成為人民群眾關(guān)注的重點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題。

為配套新能源電力系統(tǒng)的接入，優(yōu)化電網(wǎng)供電結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平，南方某地?cái)M新建2 個(gè)500 kV 單回架空輸電線路工程，部分線段采用單回并行架設(shè)方式，需考慮2 個(gè)單回輸電線路并行走線產(chǎn)生的電磁疊加影響。通過(guò)南方某500 kV 單回并行輸電線路進(jìn)行類(lèi)比監(jiān)測(cè)和模式預(yù)測(cè)，對(duì)500 kV 單回并行輸電線路運(yùn)行期間所產(chǎn)生的電磁環(huán)境影響進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，減小其對(duì)周邊環(huán)境的影響，為相關(guān)單位提供參考依據(jù)。

1 電磁環(huán)境影響類(lèi)比監(jiān)測(cè)

1.1 類(lèi)比對(duì)象選擇

根據(jù) 《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 輸變電》（HJ 24—2020），類(lèi)比對(duì)象的建設(shè)規(guī)模、電壓等級(jí)、容量、架線型式、架線高度、環(huán)境條件應(yīng)與本工程相類(lèi)似，并列表論述其可比性。通過(guò)類(lèi)比對(duì)象比選，本工程選擇500 kV 鵝博甲線、500 kV 鵝博乙線2 個(gè)單回并行輸電線路作為類(lèi)比對(duì)象。500 kV 鵝博甲線、500 kV 鵝博乙線2 個(gè)單回并行輸電線路與本工程2 個(gè)單回并行輸電線路的電壓等級(jí)、架設(shè)型式一致，導(dǎo)線截面、載流量、導(dǎo)線對(duì)地高度、環(huán)境條件等類(lèi)似，因此選取500 kV 鵝博甲線、500 kV 鵝博乙線2 個(gè)單回并行輸電線路作為類(lèi)比對(duì)象是合適的。相關(guān)類(lèi)比可行性見(jiàn)表1。

表1 500 kV 單回并行輸電線路類(lèi)比可行性一覽表

1.2 類(lèi)比對(duì)象監(jiān)測(cè)

類(lèi)比對(duì)象監(jiān)測(cè)布點(diǎn)選取500 kV 鵝博甲線、500 kV 鵝博乙線的檔距中央弧垂最低位置處中相導(dǎo)線對(duì)地投影為起點(diǎn)，垂直于線路方向，間距1 m 順序測(cè)至邊導(dǎo)線投影外10 m 處，然后間距5 m 順序測(cè)至邊導(dǎo)線投影外50 m［3］。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，500 kV 鵝博甲線監(jiān)測(cè)斷面處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)值范圍為196.8～3 891.0 V/m，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)值范圍為0.667 9～5.221 0 μT，工頻電場(chǎng)強(qiáng)度最大值位于邊導(dǎo)線投影外2 m 處，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值位于中相導(dǎo)線地面投影外5 m 處；500 kV 鵝博乙線監(jiān)測(cè)斷面的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)值范圍為673.6～3 414.0 V/m，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)值范圍為1.262～5.493 μT，工頻電場(chǎng)強(qiáng)度最大值位于邊導(dǎo)線投影外1 m 處，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值位于中相導(dǎo)線地面投影外1 m 處。

1.3 類(lèi)比監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

類(lèi)比對(duì)象電磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果趨勢(shì)圖如圖1 所示，隨著與邊導(dǎo)線投影外距離的增加工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度總體呈逐漸衰減趨勢(shì)，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度分別滿(mǎn)足 《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702—2014）中規(guī)定的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度4 000 V/m、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度100 μT 公眾曝露控制限值要求。500 kV鵝博甲線、500 kV 鵝博乙線2 個(gè)單回并行輸電線路與本工程2 個(gè)單回并行輸電線路的電壓等級(jí)、架設(shè)型式一致，導(dǎo)線截面、載流量、導(dǎo)線對(duì)地高度、環(huán)境條件等類(lèi)似，因此可以預(yù)測(cè)本工程擬建輸電線路建成投運(yùn)后，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)導(dǎo)線對(duì)地最低線高時(shí)，對(duì)輸電線路下方的電磁環(huán)境影響分別滿(mǎn)足《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702—2014）中規(guī)定的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度4 000 V/m、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度100 μT公眾曝露控制限值要求，同時(shí)滿(mǎn)足架空輸電線路線下的耕地、園林、牧草地、畜牧飼養(yǎng)地、養(yǎng)殖水面、道路等場(chǎng)所電場(chǎng)強(qiáng)度10 kV/m 的控制限值要求［4］。

圖1 類(lèi)比對(duì)象電磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果趨勢(shì)圖

2 電磁環(huán)境影響模式預(yù)測(cè)

2.1 預(yù)測(cè)模式

根據(jù) 《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 輸變電》（HJ 24—2020），500 kV 高壓輸電線路運(yùn)行時(shí)的工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)等電磁環(huán)境影響可采用模式預(yù)測(cè)的方法。對(duì)于工頻電場(chǎng)首先假設(shè)高壓輸電線路上的等效電荷為導(dǎo)線的幾何中心位置，利用鏡像法算出單位長(zhǎng)度導(dǎo)線上的等效電荷量后按照疊加原理計(jì)算任意空間上的電場(chǎng)強(qiáng)度。對(duì)于工頻磁場(chǎng)，由于具有僅由電流產(chǎn)生的準(zhǔn)靜態(tài)特性，利用安培定律按矢量疊加計(jì)算結(jié)果得出其磁感應(yīng)強(qiáng)度［5］。

2.2 預(yù)測(cè)參數(shù)

預(yù)測(cè)參數(shù)按照保守原則進(jìn)行選取，考慮最不利條件下電磁環(huán)境影響，本工程500 kV 單回架空并行線路中心線間距在50～100 m 之間，本次評(píng)價(jià)取最小距離50 m即最不利條件作為并行線路中心間距進(jìn)行預(yù)測(cè)；桿塔型號(hào)選取沿線距離桿塔電磁環(huán)境敏感目標(biāo)數(shù)量最多的型號(hào)；預(yù)測(cè)高度根據(jù)《110 kV～750 kV 架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50545—2010）的設(shè)計(jì)要求，500 kV 輸電線路導(dǎo)線與居民區(qū)（公眾曝露區(qū)）地面的距離應(yīng)≥14 m，與非居民區(qū)（耕地、園地、畜牧地、畜禽飼養(yǎng)地、養(yǎng)殖水面、道路等場(chǎng)所）的地面距離不小于11 m［6］。若根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范預(yù)測(cè)結(jié)果不能達(dá)到 《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702—2014）中標(biāo)準(zhǔn)限值要求，則抬升導(dǎo)線對(duì)地的距離進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)與設(shè)計(jì)導(dǎo)線典型對(duì)地最小高度進(jìn)行比較分析。相關(guān)預(yù)測(cè)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 500 kV 單回并行輸電線路模式預(yù)測(cè)參數(shù)表

2.3 模式預(yù)測(cè)結(jié)果分析

500 kV 單回并行輸電線路各不同導(dǎo)線對(duì)地高度預(yù)測(cè)結(jié)果走勢(shì)如圖2 所示，預(yù)測(cè)結(jié)果表明，運(yùn)行期500 kV單回輸電線路并行走線時(shí)輸電線路下方產(chǎn)生的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度隨著導(dǎo)線高度的增加而降低，同時(shí)工頻電場(chǎng)強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度隨著邊導(dǎo)線外側(cè)對(duì)地投影水平距離的增加而呈現(xiàn)逐漸衰減趨勢(shì)。

圖2 兩個(gè)單回并行輸電線路不同線高下工頻電磁場(chǎng)預(yù)測(cè)結(jié)果水平分布圖

2.3.1 工頻電場(chǎng)強(qiáng)度

500 kV 單回并行輸電線路經(jīng)過(guò)非居民區(qū)：導(dǎo)線對(duì)地最小距離為11 m 時(shí)，地面1.5 m 高度處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度最大值為10.664 kV/m，超過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度控制限值10 kV/m的標(biāo)準(zhǔn)限值要求。在導(dǎo)線對(duì)地高度抬高至12 m 時(shí)，地面1.5 m 高度處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度最大值為9.354 kV/m，出現(xiàn)在距離并行線路中心線地面投影40.43 m（即外側(cè)邊導(dǎo)線外1 m）處，即可滿(mǎn)足《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702—2014）規(guī)定的電場(chǎng)強(qiáng)度控制限值10 kV/m 的標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

500 kV 單回并行輸電線路經(jīng)過(guò)居民區(qū)：導(dǎo)線對(duì)地最小距離為14 m 時(shí)，地面1.5 m 高度處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度最大值為7.378 kV/m，超過(guò)公眾曝露限值電場(chǎng)強(qiáng)度4 000 V/m 的限值要求。在導(dǎo)線對(duì)地高度為典型線高22 m時(shí)，地面1.5 m 高度處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度最大值3.622 kV/m，出現(xiàn)在距離中心線地面投影42.43 m（即外側(cè)邊導(dǎo)線外3 m處），即可滿(mǎn)足《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702—2014）規(guī)定的公眾曝露限值電場(chǎng)強(qiáng)度4 000 V/m 的限值要求。

2.3.2 工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度

500 kV 單回并行輸電線路經(jīng)過(guò)非居民區(qū)：導(dǎo)線對(duì)地最小距離為11 m 時(shí)，地面1.5 m 高度處的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為20.336 μT，出現(xiàn)在距離線路中心線地面投影27 m 處（即邊導(dǎo)線內(nèi)）；在導(dǎo)線對(duì)地最低高度為12 m 時(shí)，地面高度1.5 m 處的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為18.198 μT，出現(xiàn)在距離線路中心線地面投影27 m 處（即邊導(dǎo)線內(nèi)），均小于 《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702—2014）規(guī)定的公眾曝露限值磁感應(yīng)強(qiáng)度100 μT 限值要求。

500 kV 單回并行輸電線路經(jīng)過(guò)居民區(qū)：導(dǎo)線對(duì)地最小距離為14 m 時(shí)，地面1.5 m 高度處的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為14.880 μT，出現(xiàn)在距離線路中心線地面投影31 m 處（即邊導(dǎo)線內(nèi)）；在導(dǎo)線對(duì)地高度為典型線高22 m 時(shí)，地面高度1.5 m 處的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為7.655 μT，出現(xiàn)在距離線路中心線地面投影32 m處（即邊導(dǎo)線內(nèi)），均小于 《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702—2014）規(guī)定的公眾曝露限值限值磁感應(yīng)強(qiáng)度100 μT限值要求。

3 結(jié)論及建議

3.1 結(jié)論

（1）根據(jù)類(lèi)比監(jiān)測(cè)和模式預(yù)測(cè)結(jié)果，按照《110 kV～750 kV 架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50545—2010）的最小對(duì)地距離進(jìn)行設(shè)計(jì)，500 kV 2 個(gè)單回輸電線路并行走線經(jīng)過(guò)非居民區(qū)和居民區(qū)時(shí)，線路下方距地面1.5 m高度處的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度均不能滿(mǎn)足 《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702—2014）中的相關(guān)限值要求，因此應(yīng)進(jìn)一步抬升導(dǎo)線最小對(duì)地距離。

（2）經(jīng)抬升導(dǎo)線對(duì)地距離至22 m 時(shí)，類(lèi)比監(jiān)測(cè)和模式預(yù)測(cè)500 kV 2 個(gè)單回輸電線路并行走線周?chē)h(huán)境的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度、工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度均可滿(mǎn)足電磁環(huán)境控制限值，同時(shí)與設(shè)計(jì)導(dǎo)線最小對(duì)地距離一致。

3.2 建議

為保障輸電線路并行產(chǎn)生的電磁環(huán)境影響能夠滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)限值要求，提出如下3 點(diǎn)建議：

（1）輸電線路選線階段盡量遠(yuǎn)離居民區(qū)，尤其避開(kāi)集中居住的區(qū)域，盡量選取同塔雙回架設(shè)方式，節(jié)省線路走廊。若因地形環(huán)境條件限制不能避讓或并行走線，應(yīng)根據(jù)電磁預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)超標(biāo)區(qū)域的建筑物進(jìn)行拆遷，同時(shí)設(shè)置安全防護(hù)距離，在防護(hù)距離內(nèi)不得新建房屋建筑物。

（2）設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮并行線路實(shí)際電磁環(huán)境影響預(yù)測(cè)情況設(shè)置導(dǎo)線對(duì)地最小距離，同時(shí)考慮輸電線路交叉跨越的電磁環(huán)境影響，通過(guò)抬升導(dǎo)線對(duì)地高度確保輸電線路下方工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度滿(mǎn)足《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702—2014）中的相關(guān)要求。

（3）工程建成后及時(shí)組織開(kāi)展進(jìn)行竣工環(huán)保驗(yàn)收調(diào)查及監(jiān)測(cè)，若出現(xiàn)工頻電場(chǎng)強(qiáng)度因畸變等因素超標(biāo)，應(yīng)分析原因后采取屏蔽或?qū)ㄖ飳?shí)施拆遷等措施。同時(shí)對(duì)高電壓等級(jí)輸電線路經(jīng)過(guò)區(qū)域的當(dāng)?shù)厝罕娺M(jìn)行有關(guān)電磁環(huán)境影響的環(huán)境宣傳工作，及時(shí)解決公眾合理的環(huán)境保護(hù)訴求［7］。