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(浙江电力设计院,浙江杭州310007)
关键词:电磁兼容;城区;输电线路;设计1概述
随着经济的快速发展,各级城镇规模不断扩大,220kV架空高压输电线路跨越城区的情况时有出现,随着输电线路电压等级的增高,对城区的电磁环境的影响也正在被各相关部门所重视,输电线路的设计应将对周边环境的电磁影响控制在规范范围内。笔者试图对这一课题作一个综合性的汇总和探讨。
电磁兼容(ElectromagneticCompatibility)是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物(广义可包括设备、系统以及生命)构成不能承受的电磁骚扰的能力。因此,对输电线路电磁环境影响的研究也就是对电磁兼容的研究。
220kV输电线路由于其电压高、电流大,在周围空间将产生较强的工频电场和工频磁场。50Hz波长远大于所研究场域的空间尺寸,其准静电场的特性表现得最为突出,因此研究220kV城区输电线路的工频电磁场对周边环境的影响主要就是研究工频电磁场对生态环境的影响。
据有关报道过高的工频电磁场可能会对人体产生电击、危害中枢神经和心血管系统、诱发肿瘤、影响生殖等,本文仅根据有关卫生标准对220kV进城输电线路进行评价和设计。
(1)电磁辐射防护规定(GB8702-88)
该标准尚未列出工频电磁辐射的防护限值。但国家环保局对工频电磁辐射防护限值暂定为:公众电场强度限值4kV/m(尚未公布)。
(2)电磁辐射环境影响评价方法和标准(HJ/T10.3-1996)。
该标准的第4.2款规定,对单个项目的影响必须限制在GB8702-88限值的若干分之一。220kV进城输电线路一般宜选取场强限值的1/√5。(3)参考标准
1990年国际辐射防护协会所属国际非电离辐射委员会(IRPA/INIRC)提出了频率为50/60Hz电磁场的推荐照射限值。
由于房屋对降低输电线路下的场强效果很好,经系列测量,室内的电场强度一般可降低到无房屋时的十分之一到几十分之一,与家用电器设备附近的场强已是同一数量级,因此综合以上标准对于城区输电线路在一般居民区允许的电场强度取4kV/m,磁通密度取0.45mT比较合适。
2.2.1实例分析
220kV城中线距地1.5m合成最大场强分布见图1。
由图1可以知道,导线弧垂最低点须对地面保护9.0m时才能满足环评要求,本要求大于规程对一般居民区跨越7.5m的要求。而如果线路通道内为非公众活动场所的话,线路走廊保持在边线外3m以内就可满足。
2.2.2抑制工频电场的设计
工频电场大小的决定性因素是送电线路的电压,但我们要研究的正是如何通过改善其他次要因素来抑制这个决定性因素的不利作用。
(1)导线对地高度
由图1可知在一定范围内提高导线对地高度,对降低地面场强十分有效,因此提高导线对地高度可以说是解决场强问题的主要手段。同样由此图也可以看出,随着高度的提升,场强的减小作用迅速下降,投资的增加与效果将会失衡。(2)相间距离
缩小相间距离也可降低地面场强,以LGJ-500/45导线、单回路220kV线路为例,结果见表1。
减小相间距离既可以减小线路走廊,又可以降低地面场强;同时由于跨越多,档距不大,对相间距离要求较低,因此对于城区的线路,采用窄身塔是比较合适的。
(3)分裂导线结构
减小分裂导线的根数和分裂间距可降低导线对地电容,使等效导线直径及导线上的电荷将减小,因此对降低地面场强是很有效的。但导线本身直径大小对线下空间场强的影响不在
(4)导线布置
对于单回路,导线进行倒三角形布置时最好,其次是三角形布置,最差的是水平排列。对于双回路,两个回路采用逆相相序布置,线下场强最小。
(5)低压线路屏蔽
安装屏蔽线对减小地面场强也有一定的效果,但对于220kV输电线路来说,却显得效益与投资比太低。而如果能综合利用低压线路作为高压输电线路的自然屏蔽线,当然是一种非常合理的方法。
2.3工频磁场
以220kV城中线为例,输电线线下工频磁场计算结果如下图2。
由图2可知220kV输电线路产生的工频磁场在0.045mT以下,与环保标准0.45mT不是同一数量级。
3电磁干扰
3.1可听噪声
输电线路的可听噪声主要发生在坏天气下。在干燥天气下,220kV导线的电位梯度通常在电晕起始水平以下,只有很少的电晕源。在潮湿条件下,由于水滴碰撞或聚集在导线上而产生大量的电晕放电,并伴随爆裂声。噪声的频率为双倍频(100Hz)和多倍频。
3.2无线电干扰
3.2.1无线电噪声
无线电噪声的骚扰源主要包括:(1)在导线表面或线路部件表面的电晕放电;(2)绝缘子高电位梯度部分的放电和火花以及松动或接触不良处的火花。正因为其诱发源的特点决定了无线电噪声具有频谱广、强度离散、易受气候影响等特征。
我国(GB15707-1995)目前对无线电干扰水平的推荐值(表2),与国际无线电委员会的要求相同。该标准是指在无雨、无雪、无雾的好天气条件下,距边导线投影20m处无线电噪声场强在80%时间,具有80%置信概率不超过的,针对频率0.5MHz的规定值。
按照国际无线电干扰特别委员会(CISPR)推荐的无线电干扰计算公式计算220kV城中输电线路在晴好天气条件下的50%无线电干扰分布如下图3。
由图可知,输电线路无线电干扰水平在31dB左右。而对于LGJ-500导线则由于其等效直径比双分裂小,导线表面场强大,因此无线电干扰水平还要增加7dB左右。而从50%电平值换算到80%水平时,再增加6~10dB后,比起国标限值53dB仍要小一些。
根据国内实测统计,220kV输电线路的无线电干扰水平折算到国标条件下为48.9dB,同计算值接近。
3.2.2对广播、电视接收效果的评估
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