【正文】 關(guān)。所以，天然的電磁環(huán)境不但對(duì)人體沒有任何危害，而且被公認(rèn)為是繼太陽光、水和空氣之后的第四個(gè)生命元素。然而，隨著人類社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人類發(fā)明了許多電子和電氣設(shè)備，比如：高壓輸電線路周圍電磁環(huán)境的研究廣播、電視、通訊、電氣化機(jī)車、高壓輸電線路、變電站及各種家用電器。這些設(shè)備在使用中向外界環(huán)境發(fā)射電磁輻射或產(chǎn)生電磁場，從而使環(huán)境中的電磁本底值增加，超過一定的限值就會(huì)對(duì)人體和其他生物產(chǎn)生危害和影響。所以我們要制定相關(guān)的電環(huán)境污染標(biāo)準(zhǔn)來控制用電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生電磁輻射的量，保證人類的正常生活和工作。因此，了解廣西不同地區(qū)電磁環(huán)境本底值，對(duì)制訂高壓輸電線路電磁環(huán)境污染治理措施、對(duì)公眾解釋電磁輻射問題等是非常有幫助的上面列舉的三條線路的數(shù)據(jù)是從大量測量的數(shù)據(jù)中優(yōu)選出來的。因此高壓輸電線路電磁場強(qiáng)度的分布特征和衰減趨勢(shì)是比較理想的。由于廣西是丘陵為主、植物豐富的地區(qū)，高壓輸電線路經(jīng)過的區(qū)域都是非常復(fù)雜，在實(shí)際測量中，很難找到相對(duì)理想的線路。所以測量的數(shù)據(jù)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不符合分布特征和衰減趨勢(shì)的現(xiàn)象。通過總結(jié)大量的不合理實(shí)測數(shù)據(jù)，把不合理的情況歸納為以下三種。(1)測量點(diǎn)在離導(dǎo)線水平距離Om到lOm左右的電場強(qiáng)度本來應(yīng)該是一直增加到最大值后逐漸衰減，從實(shí)際測量所得出的曲線分布圖中可看出數(shù)據(jù)沒有明顯的增大趨勢(shì)。經(jīng)過分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是植物處在電場中會(huì)產(chǎn)生極化電荷，跟導(dǎo)體處在電場中產(chǎn)生感應(yīng)電荷的原理類似，如圖3．11， 圖311雖然植物是非導(dǎo)電體，產(chǎn)生的極化電荷比感應(yīng)電荷要少很多，但是極化出來的電荷會(huì)產(chǎn)生與外電場方向相反的電場，通過疊加降低部分外電場，從而減小該測量點(diǎn)的電場強(qiáng)度，同時(shí)植物具有吸收電場能量的廣西大掌碩士掌位論文 高壓輸電線路周圍電磁環(huán)境的研究。四、電磁環(huán)境的實(shí)驗(yàn)研究噪聲和無線電干擾水平都大大提高，已成為選擇特高壓輸電線路子導(dǎo)線數(shù)及其結(jié)構(gòu)的決定性因素。無線電干擾與可聽噪聲的預(yù)測公式依據(jù)試驗(yàn)和測量獲得，而兩個(gè)參數(shù)的測量受周圍氣候環(huán)境、導(dǎo)線表面積灰、老化等的影響較大，因此預(yù)測公式的獲得需要大量的試驗(yàn)和測量數(shù)據(jù)支撐。對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生的無線電干擾來說，它的分布狀況呈現(xiàn)一定的統(tǒng)計(jì)特性。即輸電線路電暈放電會(huì)隨天氣的變化而發(fā)生較大范圍的變化，其無線電干擾水平也會(huì)發(fā)生相應(yīng)大范圍的變化。CISPR的第18號(hào)系列出版物，總結(jié)各國的研究成果，給出了無線電干擾的統(tǒng)計(jì)特性：叫5％值，代表了大雨條件的平均水平。降雨量超過0．6mm／h就可認(rèn)為是大雨， 大雨時(shí)的無線電干擾平均水平是最穩(wěn)定且能再現(xiàn)的。因此，研究人員常選擇大雨 時(shí)平均水平作為計(jì)算無線電干擾的基準(zhǔn)電平。對(duì)于可聽噪聲的測量前文作過分析。在好天氣時(shí)，交流線路產(chǎn)生的電暈噪聲淹沒在環(huán)境噪聲中，即使是特高壓線路在好天氣條件下測量噪聲也基本等同與環(huán)境噪聲。國網(wǎng)電科院高電壓技術(shù)研究所曾經(jīng)對(duì)我國各電壓等級(jí)的輸電線路可聽噪聲進(jìn)行測量。報(bào)告指出：晴好天氣下，1lOkV—1000kV交流、+500kV大截面導(dǎo)線電線路的噪聲和背景噪聲不易區(qū)分；雨、霧等惡劣天氣條件下，500kV及以上電壓等級(jí)的交流輸電線路可聽噪聲會(huì)增大，一般在在35 dB～52 dB。750kV和1000kV線路下極端條件下可以聽到交流純音，lOOHz噪聲分量水平可達(dá)52dB甚至更高。因此，線路產(chǎn)生的可聽噪聲也與氣候環(huán)境有直接關(guān)系，線路下方的單次測量結(jié)果不足以代表線路實(shí)際的無線電干擾水平和可聽噪聲強(qiáng)度，只有長期的觀測數(shù)據(jù)才能反映一定電壓等級(jí)下導(dǎo)線產(chǎn)生的無線電干擾和可聽噪聲。對(duì)線路的長期測量需要投入大量的人力物力，相對(duì)來說，試驗(yàn)研究周期更短、成本更低，即便已經(jīng)獲得長期觀測數(shù)據(jù)也有必要與試驗(yàn)結(jié)論做對(duì)比。因此，電磁環(huán)境的試驗(yàn)研究是電磁環(huán)境問題研究必備的一個(gè)環(huán)節(jié)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得預(yù)測公式有兩種方法：(1)分析法分析法通過單相單根或單相多根導(dǎo)線大雨條件下的電暈籠試驗(yàn)獲得激發(fā)函數(shù)和產(chǎn)生功率，然后分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)無線電干擾和可聽噪聲預(yù)測公式。這種方法獲得的公式是在大雨條件下得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此只適用于大雨條件。采用這種方法獲得預(yù)測公式的研究機(jī)構(gòu)主要有：法國電力科學(xué)研究院(EDF)，美國電力科學(xué)研究院(EPRI)和加拿大魁北克研究院(IREQ)。1)EDF的公式EDF的試驗(yàn)方法是先獲得不同半徑的單根導(dǎo)線大雨條件下的激發(fā)函數(shù)，然后增加導(dǎo)線分裂數(shù)總結(jié)29種不同型式導(dǎo)線試驗(yàn)，獲得無線電干擾和可聽噪聲公式。導(dǎo)線產(chǎn)生的電暈效應(yīng)一般不能重現(xiàn)。如可聽噪聲的測量值取決于導(dǎo)線與微音器之間的距離，無線電干擾的測量值取決于導(dǎo)線的對(duì)地電容，電暈損失取決于分裂導(dǎo)線對(duì)地面的相對(duì)位置及空間電荷的運(yùn)動(dòng)程度。因此，評(píng)價(jià)電暈效應(yīng)引入“產(chǎn)生量這個(gè)概念，使電暈效應(yīng)各參數(shù)獨(dú)立于一些“幾何參量之外。前文提到的激發(fā)函數(shù)和下面將要介紹的產(chǎn)生功率分別是無線電干擾和可聽噪聲對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生量，它們是通過測量試驗(yàn)線路或電暈籠大雨條件下的無線電干擾、可聽噪聲值得到的。要想獲得導(dǎo)線的激發(fā)函數(shù)和產(chǎn)生功率，比較準(zhǔn)確的方法是測量實(shí)際尺寸的三相試驗(yàn)線路產(chǎn)生的無線電干擾和可聽噪聲水平，即采用上一節(jié)提到的試驗(yàn)方法獲得。但因經(jīng)濟(jì)性是很差，各國多采用單相導(dǎo)線電暈籠試驗(yàn)推導(dǎo)激發(fā)函數(shù)和產(chǎn)生功率。實(shí)際上單相導(dǎo)線不能準(zhǔn)確的重現(xiàn)三相輸電線路每一相的電位梯度分布，但由于相差并不大，所以可以近似代替試驗(yàn)線段的結(jié)果。影響導(dǎo)線起暈狀況的因素很多，大體可以分為兩類：一類是導(dǎo)體自身因素， 如導(dǎo)線半徑、施加電壓、分裂形式及表面粗糙程度等，這些參數(shù)主要作用于導(dǎo)線表面電位梯度，表面梯度越高，空氣中離子的運(yùn)動(dòng)越活躍，越容易產(chǎn)生電暈現(xiàn)象；另一類影響導(dǎo)線起暈的因素是外部條件，諸如環(huán)境中的溫度、濕度、空氣密度等，它們通過影響空氣中粒子的運(yùn)動(dòng)對(duì)導(dǎo)線起暈產(chǎn)生影響。有些因素是相對(duì)獨(dú)立的如導(dǎo)線半徑、施加電壓、分裂形式，它們對(duì)表面電場的作用基本不受其他因素的影響。另一類因素則是相互影響的，如導(dǎo)線表面粗糙程度就與導(dǎo)線結(jié)構(gòu)、使用年限和外部環(huán)境條件諸如濕度等有密切關(guān)系。本節(jié)主要討論導(dǎo)線表面粗糙程度的影響。(1)MarktMengele法導(dǎo)線表面電場強(qiáng)度是導(dǎo)線型號(hào)選擇、送電線路電暈損失、無線電干擾水平和可聽噪聲計(jì)算的基本量之一。對(duì)于分裂導(dǎo)線表面電場強(qiáng)度的計(jì)算，工程上廣泛采用Markt和Mengele提出的用等效單根導(dǎo)線代替分裂導(dǎo)線進(jìn)行計(jì)算的方法。該方法對(duì)分裂導(dǎo)線進(jìn)行了近似處理，是比較簡單實(shí)用的方法。前文中無線電干擾和可聽噪聲預(yù)測公式中的表面電場強(qiáng)度的計(jì)算方法就是采用這個(gè)方法。該方法認(rèn)為：電荷位于等效單根導(dǎo)體的中心，計(jì)算出一相所代表的電荷數(shù)。在平均分配到各分裂導(dǎo)線上計(jì)算出每根導(dǎo)線的平均電位梯度Eav 整個(gè)區(qū)域工頻電磁場強(qiáng)度，而導(dǎo)線排列方式、導(dǎo)線相序排列和兩條線路間距三種因素主要影響線路之間區(qū)域的電磁場分布情況。對(duì)工頻電場來說，線路之間電場分布情況是幾個(gè)因素綜合作用的結(jié)果，電場是增強(qiáng)還是減弱需具體分析。對(duì)磁場來說，增大線路之間距離、采用合理相序排列可以有效降低線路之間磁感應(yīng)強(qiáng)度。對(duì)無線電干擾來說，由于平行架設(shè)線路涉及導(dǎo)線較多、計(jì)算模型復(fù)雜，本文提出了一種簡化方法，并利用這種方法分析無線電干擾分布特性。仿真結(jié)果表明與常規(guī)線路相比，平行線路間距越近，線路之間區(qū)域無線電干擾水平越高，改變相序排列可以減小干擾水平，但影響區(qū)域主要集中在平行線路的中心區(qū)域，相對(duì)而言排列方式的影響最為顯著，可以作為降低平行架設(shè)線路無線電干擾水平的有效手段。需要注意的是，平行架設(shè)線路噪聲的分布情況與同等條件的常規(guī)線路有明顯差異，兩條線路平行架設(shè)使得整個(gè)區(qū)域可聽噪聲有明顯的增大。合理的排列相序和導(dǎo)線排列方式，可以有效減小平行架設(shè)方式下的可聽噪聲水平。建立三維空間模型研究特高壓輸電線路交叉跨越方式下，線路對(duì)地高度、兩條線路之間的相對(duì)高度、導(dǎo)線相序排列對(duì)工頻電場、工頻磁場、無線電干擾分布情況的影響。選擇特高交流壓示范工程輸電線路與500kV交流輸電線路交叉點(diǎn)進(jìn)行工頻電場、工頻磁場、無線電干擾水平測量，測量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了模型的正確性。利用參數(shù)模型分析兩條線路不同對(duì)地高度、不同相序排列情況下，工頻電場、工頻磁場、無線電干擾分布情況。計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)工頻電場和工頻磁場來說，無論是提高下層線路導(dǎo)線對(duì)地高度還是提高上層線路導(dǎo)線對(duì)地高度，都可以降低線下磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)提高效果更明顯。對(duì)無線電干擾來說，增大導(dǎo)線相對(duì)高度可以有效的降低交叉區(qū)域無線電干擾。但同時(shí)提高線路高度會(huì)增加線路造價(jià)，鑒于改變相序能同時(shí)改善線路下方工頻電場、工頻磁場和無線電干擾水平，從工程造價(jià)的角度考慮，改善交叉區(qū)域電磁環(huán)境的首先方式是合優(yōu)化導(dǎo)線相序排列。本文提出了兩種電暈籠無線電干擾試驗(yàn)校準(zhǔn)方法，并獲得單層電暈籠和雙層電暈籠的校準(zhǔn)因子。在此基礎(chǔ)上，利用雙層籠研究表面光滑的型線和表面不光滑的絞線之間的起暈差別。由計(jì)算方法和試驗(yàn)分析可知，導(dǎo)線干燥時(shí)光滑型線的起暈情況好于同截面的絞線。而在大雨條件下得到的光滑導(dǎo)線和不光滑導(dǎo)線電暈產(chǎn)生量是基本一致的。因此，雖然現(xiàn)有預(yù)測公式不能體現(xiàn)導(dǎo)線表面光滑程度的差異，但可以預(yù)見同截面光滑型線干燥條件下產(chǎn)生的無線電干擾和可聽噪聲有望小于常規(guī)絞線。工程中采用型線輸電好天氣情況下的起暈特性會(huì)優(yōu)于常規(guī)絞線。利用 單層電暈籠在特高壓交流試驗(yàn)基地環(huán)境氣候室內(nèi)完成了海拔高度04000m范圍內(nèi)的無線電干擾試驗(yàn)，分析了海拔高度對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生無線電干擾水平的影響，獲得相應(yīng)海拔高度的激發(fā)函數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，無線電干擾值的海拔修正起始點(diǎn)可以選擇在500m，修正值基本為每300m增加ldB。海拔高度達(dá)到2000m以上時(shí)導(dǎo)線起暈場強(qiáng)降低到6kV／cm，這表明導(dǎo)線起暈程度明顯增強(qiáng)。高度達(dá)到4000m以上時(shí)，導(dǎo)線起暈出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。輸電線路周圍的電磁環(huán)境水平不僅與線路運(yùn)行電壓和電流有關(guān)，還和導(dǎo)線參數(shù)、架設(shè)高度及桿塔結(jié)構(gòu)等因素密切相關(guān)。多回線路同塔架設(shè)或平行架設(shè)時(shí)，線路下方電場強(qiáng)度還將受到相序排列的影響，因此只有通過合理改善各項(xiàng)影響因子，才可以有效地降低地面電磁場水平。 提高導(dǎo)線對(duì)地高度通過研究不同電壓等級(jí)電磁環(huán)境特性可知：提高輸電線路對(duì)地高度是最直觀、最明顯的降低地面電磁場水平的措施。 以圖441所示的典型500kV輸電線路為例，三相導(dǎo)線平行架設(shè)，相間距為 10m，假設(shè)導(dǎo)線最小對(duì)地高度由 10m提高到 40m，這時(shí)不同對(duì)地高度下的工頻電場和磁場的橫向分布分別如圖 442和圖443所示。 圖441典型的500KV輸電線路塔形 圖442導(dǎo)線不同是對(duì)地高度電場橫向分布 圖443導(dǎo)線不同對(duì)地高度磁場的橫向分布圖44443可見，線路下方的工頻電磁場強(qiáng)度均隨線路懸掛點(diǎn)對(duì)地高度的增加而減小。但導(dǎo)線高度的增加，會(huì)引起桿塔強(qiáng)度、基礎(chǔ)等變化，由此引起的投資增加較大。 因此，建議結(jié)合線路的電壓等級(jí)、線路所經(jīng)過的區(qū)域以及相應(yīng)環(huán)境特點(diǎn)的不同，來設(shè)計(jì)桿塔高度，以達(dá)到電磁環(huán)境滿足要求，而又經(jīng)濟(jì)節(jié)省了線路造價(jià)。 同塔多回路架設(shè)時(shí)優(yōu)化相序排列用同塔多回線路架設(shè)方式，可以有效地利用日益稀缺的輸電走廊圖 444 為典型的同塔雙回路和同塔四回路塔型，在采用多回路架設(shè)方式時(shí)，不同的相序排列方式對(duì)地面工頻電場強(qiáng)度的影響很大，以一條同塔雙回路架設(shè)的 500kV 三相輸電線路為例，相序排列方式有 6種，如表 445所示。 圖444典型的同塔雙回路和同塔四回路塔形 圖 445 500KV同塔雙回相序排列方式排列方式123456相序排列AA’ BB’CC’AA’BC’CB’AB’BA’CC’AB’BC’CA’AC’BA’CB’AC’BB’CA’在導(dǎo)線對(duì)地高度相同的條件下，僅改變相序的排列方式，線路下離地 高處空間的工頻電場強(qiáng)度變化如圖 446所示，圖中0m為線路中心點(diǎn)，右上角圖例數(shù)字編號(hào)對(duì)應(yīng)如表 445所示的相序排列方式。圖446不同導(dǎo)線排列方式下底面工頻電場強(qiáng)度分布由圖446可見，工頻電場強(qiáng)度值第 1種方式（同相序排列）時(shí)最大，為 ，第 6 種方式（逆相序排列）時(shí)最小，為 。因此對(duì)于同塔多回路輸電線路，可采用相序優(yōu)化排列的方法來降低地面電場強(qiáng)度。 同桿架設(shè)多回不同電壓等級(jí)線路同桿架設(shè)不同電壓線路也是一項(xiàng)可行的技術(shù)措施。將較低電壓等級(jí)的輸電線路架設(shè)在下層，一方面提高了高電壓線路的架設(shè)高度，減輕了其地面的電場強(qiáng)度，另一方面低電壓等級(jí)線路對(duì)高電壓線路電場起到一定的屏蔽作用。 圖447 500KV220KV線路同塔混合架設(shè)1 圖448 500KV 220KV線路混合架設(shè)2 同塔混合架設(shè)1導(dǎo)線排列方式第一種方式第二種方式第三種方式第四種方式上回 A A B B C C下回 A A B C C B 上回 A C B B C A下回 A C B C A B 上回 A C B B C A下回 C A B A C B上回 A A B B C C下回 C A B A C B同塔混合架設(shè)2導(dǎo)線排列方式第一種方式第二種方式第三種方式第四種方式上回 A A BC BC下回 ABC ABC 上回 A C BC BC下回 ABC ABC 上回 A C BC AB下回 CBA CBA 上回 A