【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 磁場(chǎng)。 等效半徑計(jì)算示意圖電場(chǎng)的強(qiáng)度： 工頻電場(chǎng)計(jì)算程序流程圖架空輸電線路的工頻電磁場(chǎng)，雖隨時(shí)間變化(工頻)，但變化很緩慢，此時(shí)可以忽略電磁感應(yīng)作用，或者說輸電線路產(chǎn)生的時(shí)變電磁場(chǎng)中各處感應(yīng)電場(chǎng)遠(yuǎn)小于庫(kù)侖電場(chǎng)，即輸電線路的工頻電磁場(chǎng)屬于準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)。因?yàn)檩旊娋€路工頻交變電場(chǎng)是～種準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)，所以它的一些效應(yīng)可以用靜電場(chǎng)的一般概念來分析，即輸電線路的工頻電場(chǎng)都是由電荷產(chǎn)生的，電荷分布在架空導(dǎo)線的表面，電場(chǎng)是在某一距離上電荷效應(yīng)的～種表現(xiàn)，這～效應(yīng)遵守庫(kù)侖定律。空間任意一點(diǎn)的電場(chǎng)可以用一個(gè)力表示，它的大小和方向與單位正電荷在該點(diǎn)受的力相同。由于工頻情況下電磁性能的準(zhǔn)靜態(tài)性質(zhì)，線路下方的磁場(chǎng)僅由電流產(chǎn)生。導(dǎo)線中流過三相對(duì)稱正弦電流，相角依次相差120176。，把安培定律應(yīng)用于載流導(dǎo)線，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行矢量迭加，可求出導(dǎo)線周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 和電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算不同的是關(guān)于鏡像導(dǎo)線的考慮，與導(dǎo)線所處高度相比這些鏡像導(dǎo)線位于地下很深的距離 d。總的來說，計(jì)算方法可大致分為三類： 半經(jīng)驗(yàn)公式法；有限元法；Deutsch假設(shè)法。 半經(jīng)驗(yàn)公式法，是在1：1 試驗(yàn)線段下經(jīng)過長(zhǎng)期、反復(fù)的測(cè)試工作，并結(jié)合理論分析得到的。它對(duì)導(dǎo)線布置有一定的限制，只對(duì)一些導(dǎo)線結(jié)構(gòu)、布置與試驗(yàn)線路相似的直流線路具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。從程序應(yīng)用的角度而言，由于其中的大部分系數(shù)都是試驗(yàn)曲線，因此無法進(jìn)行有效的程序計(jì)算，大區(qū)域的曲線擬合也會(huì)帶來較大的誤差。 有限元法計(jì)算適應(yīng)性較強(qiáng)。采用該方法編制的計(jì)算程序具有有限元法本身所固有的非線性處理和不規(guī)則邊界處理的特點(diǎn)。還可對(duì)有風(fēng)的離子流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。此方法在求解過程中，需要對(duì)成千上萬個(gè)點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)的迭代計(jì)算。不足之處是，計(jì)算時(shí)間要長(zhǎng)一些，程序編制復(fù)雜，需要很大的工作量。 Deutsch假設(shè)法，將二維問題簡(jiǎn)化為一維來考慮，簡(jiǎn)便有效。一般的HVDC 輸電線路都可通過簡(jiǎn)化用這種方法進(jìn)行計(jì)算分析。不足之處是，不能對(duì)有風(fēng)的離子流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)多，計(jì)算會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。 從程序編制而言，采用Deutsch 假設(shè)的計(jì)算方法是比較適合的，因?yàn)槠渲饕捎媒馕鲇?jì)算，程序編制簡(jiǎn)單，同時(shí)易于校正。如前所述，該方法在實(shí)際線路設(shè)計(jì)中會(huì)帶來一定的誤差，需要在現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。ICNIRP導(dǎo)則，50HZ，對(duì)職業(yè)人員，500uT。對(duì)一般民眾，100uT,50HZ受控去磁場(chǎng)為2710uT(頭部和軀體)75800uT(四肢)。50HZ公眾磁場(chǎng)為904uT（頭部和軀體）、75800uT（四肢）。無論是超高壓還是特高壓輸電線路，,各國(guó)的限制如下圖 標(biāo)準(zhǔn) 磁感應(yīng)強(qiáng)度（uT） 職業(yè) 公眾 ICNIRP 50HZ 500 100 60HZ 美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生聯(lián)合會(huì)（ACGIH1998，60HZ） 1000 \歐洲標(biāo)準(zhǔn)化研究會(huì)CENELC（1995）60HZ 1333 533 英國(guó)NRPB(1993) 50HZ 1600 1600 60HZ 1333 1333 澳大利亞NHamp。MRC(1898)50HZ 500 100 前蘇聯(lián)（1975）50HZ 1760 \ 日本產(chǎn)業(yè)衛(wèi)生學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（2002）50HZ 1000 \ 德國(guó)（1989）50HZ 500 100500kV220kV的混合架設(shè)ⅠⅡ的電場(chǎng)分布情況要優(yōu)勢(shì)得多，不僅在走廊寬度上要求較小，而且不管在哪種方式的比較下，地面電場(chǎng)均比混合架設(shè)Ⅱ要小，且相比于標(biāo)準(zhǔn)，裕度較大。但混合架設(shè)Ⅰ的造價(jià)要比混合架設(shè)Ⅱ的造價(jià)高，且混合架設(shè)Ⅰ的架設(shè)太高，容易引起雷擊而造成線路跳閘事故，因此，應(yīng)綜合考慮混合架設(shè)的方式。 同樣，圖412和圖413為220kV110kV混合架設(shè)方式Ⅰ和方式Ⅱ下，處電場(chǎng)分布情況，設(shè)混合架設(shè)下相導(dǎo)線對(duì)地 10m。由圖中可知，混合架設(shè)方式Ⅰ下，第五種導(dǎo)線排列方式下地面 電場(chǎng)分布最大，最大值為 ，而在第四種方式導(dǎo)線排列下地面 ，均在 。而對(duì)于混合架設(shè)方式Ⅱ下，第一種排列方式，地面電場(chǎng)最大，其他幾種排列方式相當(dāng)，但均在 ～。 根據(jù)圖412和圖413的計(jì)算結(jié)果，220kV110kV的混合架設(shè)ⅠⅡ的電場(chǎng)分布情況相差不大，但混合架設(shè)Ⅰ在走廊寬度上要求較小，且相比于標(biāo)準(zhǔn)，電場(chǎng)裕度較大?；旌霞茉O(shè)Ⅱ中除第一種方式排列外，其它方式均也較優(yōu)。但相比較而言，混合架設(shè)Ⅰ的架設(shè)太高，容易引起雷擊而造成線路跳閘事故，因此，應(yīng)綜合考慮混合架設(shè)的方式。 三、高壓輸電線路的電磁環(huán)境目前對(duì)于輸電線路電磁場(chǎng)的測(cè)量基本采用的是PMM8053B型電磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)是目前世界上唯一能實(shí)現(xiàn)高頻和低頻統(tǒng)一的通用型便攜式電磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，其主要配置如下圖這套系統(tǒng)包括以下設(shè)備：PMM8053B主機(jī)，EHP．50B工頻探頭，1長(zhǎng)的光纖通訊線，三腳架以及輔助設(shè)備。圖31 PMM公司的8053B型電磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)Fig．3l PMM8053B measurement system 圖31 PMM公司的8053B型電磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)Fig．3l PMM8053B measurement system(1)PMM8053B主機(jī)PMM8053B主機(jī)可以選擇多種無方向性探頭，同時(shí)具有頻率選擇功能，選擇測(cè)量頻率覆蓋5Hz．40GHz超寬頻帶范圍，滿足各國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，為使用者提供了更為人性化的操作界面，如圖32所示，用戶可根據(jù)實(shí)際測(cè)量情況對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化管理。PMM8053B主機(jī)可同時(shí)對(duì)16個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，且具有RMS平均，算術(shù)平均，空間平均三種平均模式可以選擇，使用戶的測(cè)量工作更加方便和準(zhǔn)確。2l高壓輸電tl醴iJl圍電磁環(huán)境的研究圖32 PMM8053B主機(jī)Fig．32 The main engine ofPMM8053B (2)EHP．50B工頻探頭EHP50B工頻探頭是用于工頻電磁場(chǎng)全向同性測(cè)量的分析型探頭，為工頻電磁場(chǎng)測(cè)量提供了科學(xué)可靠的測(cè)量方案和措施，如圖3．3所示。電場(chǎng)的測(cè)量范圍從V／m到kV／m，磁場(chǎng)的測(cè)量范圍從nT到mT，頻率范圍從5 Hz到100 kHz。該探頭屬于三維探頭，可以同時(shí)測(cè)出場(chǎng)域內(nèi)任意點(diǎn)三個(gè)相互垂直方向(x，y，z)的電場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度分量和最大值，且探頭帶有E2PROM校準(zhǔn)數(shù)據(jù)功能，可對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)一步校準(zhǔn)，使測(cè)量工作趨于完美。其主要特點(diǎn)：1．EHP50B探頭可在同一個(gè)探頭全方位的測(cè)量電磁場(chǎng)，給工頻電磁場(chǎng)的測(cè)量工作提供了極大的便利，同時(shí)解決了工頻電磁場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)要求一致的問題。2．EHP．50B探頭具有完善的頻譜分析功能，使用戶能準(zhǔn)確分辨輻射源頻率，解決諧波干擾等相關(guān)問題。3．EHP．50B探頭具有存儲(chǔ)頻譜圖的功能，并可傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算分析，便于用戶做出準(zhǔn)確科學(xué)的測(cè)量報(bào)告。4．EHP．50B探頭具有獨(dú)立不問斷監(jiān)測(cè)的功能。電線路周圍電磁環(huán)境的研究圖33 EHP一50B工頻探頭Fig．3—3 EHP50B lequency probe 圖333．1．2意大利PMM公司的9010型無線電干擾測(cè)量系統(tǒng) 圖34(1)無線電干擾測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介PMM9010是意大利PMM公司推出的第一臺(tái)數(shù)字式電磁兼容和干擾測(cè)試接收分析儀，如圖34所示。精巧的外型，便攜式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，配以“人性化，易操作”的操作系統(tǒng)，使設(shè)備的操作方便快捷，測(cè)量結(jié)果精確。主要功能菜單有：頻譜分析Analyzer功能菜單、掃頻Sweep功能菜單、手動(dòng)測(cè)量Manual功能菜單、設(shè)置Setup功能菜單和面調(diào)整Panel功能菜單。(2)操作說明示意圖第一步：儀器校準(zhǔn)。在主菜單上按設(shè)置(setup)對(duì)應(yīng)的按鈕，儀器自動(dòng)進(jìn)入顯示、自動(dòng)校準(zhǔn)、單位和RF輸出四個(gè)子菜單，按下與自動(dòng)校準(zhǔn)(Autocal)相對(duì)應(yīng)的按鈕，儀器自動(dòng)進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài)，該校準(zhǔn)過程大概需要2min的時(shí)間，自動(dòng)校準(zhǔn)完畢以后，儀器屏幕上會(huì)自動(dòng)顯示校準(zhǔn)完畢的相關(guān)信息。按Esc鍵退出，進(jìn)入主菜單界面。用戶在顯示(Display)選項(xiàng)下，可調(diào)節(jié)屏幕的比度，亮度和背景顏色等顯示效果；高壓輸電線路周圍電磁環(huán)境的研究，用戶在單位(Unit)選項(xiàng)下，可進(jìn)行單位的選擇，儀器預(yù)設(shè)的單位是：dB；用戶在頻率輸出(RF ore)選項(xiàng)下，主機(jī)可以作為信號(hào)發(fā)生器，進(jìn)行信號(hào)干擾實(shí)驗(yàn)，環(huán)保監(jiān)測(cè)單位不需要使用該項(xiàng)功能菜單。第二步：選擇準(zhǔn)峰值(QPk)顯示。在主菜單中，通過選擇手動(dòng)測(cè)量(Man吼1)對(duì)應(yīng)的按鈕，顯示屏幕上就會(huì)出現(xiàn)頻率設(shè)置、大小、分辨率帶寬和時(shí)間保持四個(gè)子菜單：進(jìn)行無線電干擾測(cè)量時(shí)，儀器會(huì)自動(dòng)按照《無線電干擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備和方法》(Cispr16)規(guī)范進(jìn)行測(cè)量，用戶進(jìn)入子菜單后，選擇分辨率寬帶(RBW)對(duì)應(yīng)的按鈕會(huì)出現(xiàn)下列子菜單：在進(jìn)行無線電干擾測(cè)量時(shí)需要記錄準(zhǔn)峰值，用戶必須選擇Auto Cispr對(duì)應(yīng)的按鈕，儀器會(huì)自動(dòng)選擇按照Cispr16規(guī)范進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)會(huì)自動(dòng)顯示準(zhǔn)峰值CQPk)。第三步：選擇頻率。在手動(dòng)測(cè)量(Mual)菜單項(xiàng)下，選擇頻率設(shè)置(Frcq)對(duì)應(yīng)的按鈕，會(huì)出現(xiàn)下列頻率輸入、旋鈕調(diào)節(jié)和箭頭按鈕調(diào)節(jié)菜單： 高壓輸電線路周圍電磁環(huán)境的研究。用戶在頻率輸入(Tune)選項(xiàng)下，可直接輸入需要測(cè)量的頻率；用戶在旋鈕調(diào)節(jié)(Knob)選項(xiàng)下，可直接輸入數(shù)值或扭動(dòng)旋鈕改變到相應(yīng)數(shù)值，一般選擇50kHz；用戶在微調(diào)(Arrow)選項(xiàng)下，可直接輸入微調(diào)頻率時(shí)的數(shù)值，一般選擇IKHz；用戶在使用中可利用旋鈕進(jìn)行大范圍頻率的調(diào)節(jié)，利用箭頭按鍵進(jìn)行微調(diào)(避免在測(cè)量中信號(hào)干擾)。第四步：選擇顯示反應(yīng)時(shí)間。在手動(dòng)測(cè)量(Manual)菜單選項(xiàng)下，選擇保持時(shí)間(HoldTime)對(duì)應(yīng)的按鈕，設(shè)置數(shù)值變化的時(shí)間，因?yàn)閮x器預(yù)設(shè)的數(shù)值變化時(shí)間是1．9ms，用戶在測(cè)量中是無法記錄測(cè)量數(shù)值，因此用戶可根據(jù)需要增大變化時(shí)間，一般選擇1000ms。第五步：選擇自動(dòng)衰減。用戶在主菜單中進(jìn)入頻譜分析(Analyzer)功能菜《高壓交流架空送電線路、變電站工頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)測(cè)量方法》標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了高壓輸電線路工頻電磁場(chǎng)的測(cè)量方法，并對(duì)測(cè)量?jī)x器提出了要求。結(jié)合自己的實(shí)際測(cè)量經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出測(cè)量時(shí)應(yīng)注意以下五點(diǎn)：(1)高壓輸電線路工頻電磁場(chǎng)的測(cè)量必須使用專業(yè)的測(cè)量?jī)x器，如美國(guó)的HI．3604低頻場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量?jī)x和意大利的PMM5083B電磁輻射測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量的探頭通常用配套的三腳架架設(shè)在離地面lm至2m高的位置，一般選擇1．5m，同時(shí)線路下方不能有建筑物和植物，地面要盡量的平整，不能離鐵塔太近，一般選擇輸電線路的中間檔距位置測(cè)量。(2)為避免通過探頭的三腳架泄漏電流，測(cè)量時(shí)的環(huán)境濕度不能超過80％，嚴(yán)禁在下雨天進(jìn)行測(cè)量。進(jìn)行測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，測(cè)量工作人員離探頭的距離不能太近，否則就會(huì)在測(cè)量點(diǎn)產(chǎn)生較大的電場(chǎng)畸變，導(dǎo)致測(cè)量值出現(xiàn)誤差，所以測(cè)量人員應(yīng)該離開儀器的探頭足夠遠(yuǎn)，一般情況至少要2．5m。進(jìn)行磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量引起磁場(chǎng)畸變或測(cè)量誤差的可能性比較小，可忽略電介質(zhì)和非磁性導(dǎo)體的影響。(3)測(cè)量點(diǎn)應(yīng)選擇在具有代表性的典型檔距，導(dǎo)線檔距中央弧垂最低位置的橫截面方向上，監(jiān)測(cè)地面要求相對(duì)平整，沒有大坑，沒有水田，沒有湖泊，不選擇在斜坡上測(cè)量，地表植被最好不高于20cm。(4)單回高壓輸電線路應(yīng)以中間檔距最低弧垂位置對(duì)地投影點(diǎn)作為測(cè)量原點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；雙回高壓輸電線路應(yīng)以中間檔距弧垂最低位置連線中點(diǎn)的對(duì)地投影點(diǎn)作為測(cè)量原點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量：由于輸電線路近地面工頻電磁場(chǎng)大小關(guān)于線路的中心位置對(duì)稱分布，因此測(cè)量點(diǎn)只需要在線路一側(cè)的橫截面方向上均勻布點(diǎn)測(cè)量。高壓輸電線路周圍電磁環(huán)境的研究(5)一般均勻布點(diǎn)的水平距離到離邊導(dǎo)線對(duì)地投影水平距離50m為止，如果受實(shí)地測(cè)量條件的限值，也可以取其他水平距離，但是一般選取的最小水平距離要滿足電場(chǎng)強(qiáng)度值出現(xiàn)衰減趨勢(shì)的情況，測(cè)量時(shí)兩相鄰測(cè)點(diǎn)的距離可以根據(jù)實(shí)際需要任意選取，一般最好選取2m。必須按布點(diǎn)順序測(cè)量工頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，做到每測(cè)一點(diǎn)做好相關(guān)記錄。無線電干擾的測(cè)量方法《高壓交流架空送電線路、變電站無線電干擾測(cè)量方法》規(guī)范中，規(guī)定了適用于高壓輸電線路產(chǎn)生的無線電干擾場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)量方法，并對(duì)測(cè)量?jī)x器提出了要求。結(jié)合自己的實(shí)際測(cè)量經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出測(cè)量時(shí)應(yīng)注意以下五點(diǎn)： (1)高壓輸電線路無線電干擾的測(cè)量必須使用專業(yè)的測(cè)量?jī)x器，如意大利的PMM9010無線電干擾測(cè)量系統(tǒng)。充電時(shí)應(yīng)先接通主電源，然后再連接直流插頭和主插孔．充電時(shí)間約為9小時(shí)。有源天線的連接應(yīng)在主機(jī)和天線都關(guān)機(jī)情況下進(jìn)行。(2)測(cè)量點(diǎn)應(yīng)該選擇在地勢(shì)相對(duì)平整，周圍沒有建筑物和樹木，沒有其他有線通信、電力線、廣播線和通訊基站的地方。(3)應(yīng)選在高壓輸電線路檔距中央附近，距離線終端變電站10km以上。(4)高壓輸電線路無線電干擾由于電暈放電會(huì)產(chǎn)生一定的頻譜特性，推薦0．5MHz或者1MHz作為無線電干擾的參考測(cè)量頻率。(5)測(cè)量點(diǎn)應(yīng)取在距離邊導(dǎo)線水平距離20m處。經(jīng)過半年多時(shí)間對(duì)的l 10kV、220kV和500kV輸電線路不同排列方式及相間距離的工頻電場(chǎng)、磁場(chǎng)及無線電干擾水平的實(shí)地測(cè)量，通過對(duì)大量的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)和歸納了高壓輸電線路電磁環(huán)境的特性和分布規(guī)律，由于測(cè)量的線路比較多，文章篇幅有限，全部線路的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在這里就不一一列舉，本文列舉了廣西五個(gè)地域的電磁環(huán)境本底值和不同電壓等級(jí)的三條典型高壓輸電線路電磁環(huán)境的測(cè)量數(shù)據(jù)。電磁環(huán)境本底值電磁場(chǎng)是自然界中存在的一種最普遍的客觀物質(zhì)，來源分為自然和人工兩大類。我們生活的地球本身就是一個(gè)巨大的磁體，地理南極就是磁體的北極，地理北極就是磁體的南極。同時(shí)雷、電和太陽(yáng)光等現(xiàn)象都是自然界的電磁現(xiàn)象，所以人類無時(shí)無刻都處在電磁場(chǎng)的包圍中，與人類賴以生存的環(huán)境密切相