我国更高一级电压等级输电的电磁环境研究

   1 引言
    在未来20年，我国将继续开发西南水电和西北火电，逐步实施西电东送、南北互供和全国联网。采用更高电压等级输电，提高输电的经济性是我国电力行业面临的重要课题。随着全球经济的不断发展和民众环境意识的增强，输电工程的电磁环境影响越来越受到人们的关注，受到环保的严厉制约，电磁环境成为决定输电线路结构，影响建设费用等的重要因素。为妥善解决好特高压输电线路的电磁环境问题，美国、前苏联、意大利、日本和巴西等国在采用新的电压等级之前，均先建立相应的试验基地，进行大量的试验研究，以期获得公众所能接受而经济上又是合理的输电线路设计。
    输电工程的电磁环境主要包括电场效应、无线电干扰和可听噪声等几方面内容，它们是输电工程设计、建设和运行中必需考虑的重大技术问题。
    2 交流特高压和直流±600kV及其以上电压等级输电电磁环境的发展概况
    为了满足长距离大容量输电和联网的需要，六十年代中期，国际上开始了交流特高压（1000kV及以上）输电技术的研究，并已经取得了很大进展。迄今为止，美国、前苏联、日本、意大利、巴西、加拿大、印度等国都进行了交流特高压输电的研究。一些国家的交流特高压输电技术已经过试验室阶段而进入了工业性试验阶段。
    美国是研究特高压输电最早的国家，在特高压输电技术的前期研究中，建成了特高压输电的试验室和试验场，对可听噪声、无线电和电视干扰、工频电场效应等问题做了较为系统的研究，已取得了大量成果。前苏联已建成了1936km的1150kV输电线路，在实施研究的过程中对线路的环境影响进行了深入的研究。日本对环境十分重视，在1000kV输电线路建设前，成立了特高压输电研究促进委员会。委员会下设了几个专委会，其中就有环境分会。意大利电力公司在1976年完成了1000kV试验线路，对可听噪声、无线电和电视干扰、工频电场效应等环境影响问题也都做了研究。
    1963～1968年及1971～1975年，美国邦纳维尔电力局(BPA)和美国电力科学研究院(EPRI)先后对±600kV直流输电线路的电磁环境进行过详细的试验研究，通过已建成线路的运行经验，说明±600kV直流输电线路的有关技术问题已基本过关。对±600kV～±1200kV直流输电线路的电磁环境，美国EPRI曾委托魁北克水电研究院(IREQ)进行了研究，结果表明，设计特高压直流线路在技术上是可行的。目前世界上实际运行的直流工程的最高电压等级是±600kV，即巴西的伊泰普直流工程。国际大电网委员会(CIGRE)与美国电气工程师学会(IEEE)做了关于±800kV，±1000kV 和±1200kV等较高电压等级高压直流输电全面研究，认为采用这一电压等级的直流输电是可行的，但是还需要进行进一步的研发工作。
    总地来说，美国、前苏联、意大利等国在交流特高压和±600kV及其以上电压等级直流输电方面的基础研究已取得许多成果，目前各国都在深入研究其环境影响问题。
    3 交流特高压和直流±600kV及其以上电压等级输电电磁环境的研究进展
    3.1 交流特高压输电线路
    3.1.1 可听噪声
    从建设、设计和运行经验来看，750kV及其以下线路的无线电干扰是线路设计的控制条件，线路设计满足无线电干扰限值要求后，可听噪声自然满足。对特高压线路来讲，可听噪声将很有可能是线路设计的控制条件。
    可听噪声的研究成果相当可观：根据试验结果总结出了解析计算经验公式，并给出了降低可听噪声的解决方案，包括采取非对称多分裂导体或在导线下部装设附加子导线、对子导体的绝缘表皮进行老化处理和采用不影响导体散热的憎水涂料等。
    各国的研究结果都表明，只要合理设计，交流特高压输电线路的可听噪声可以达到与超高压输电线路的可听噪声相当的水平。
    至于交流特高压线路可听噪声的限值标准，到目前为止各国并未正式制订，IEC和一些开展这方面研究较早的国家如美国、日本、意大利和前苏联等都提出了自己的限制值。其中美国根据公众对送电线路可听噪声的反映提出了一般准则（Perry准则）：认为离线路中心线30m处，52.5 dB(A)以下基本无投诉，52.5～59 dB(A)范围内有少量投诉，59 dB(A)以上有大量投诉。
    3.1.2 无线电干扰
    无线电干扰研究也有了很大进展，CISPR（国际无线电干扰特别委员会）推荐了特高压输电工程的无线电干扰的激发函数，给出了计算特高压输电线路的无线电干扰水平的经验计算公式，并根据无线电台的性质和种类给出了相应距离保护方案和限制无线电干扰的措施等。在综合考虑特高压输电线路建设中的各种因素和投资费用下，适当增加分裂数、增加相间距、减少导线截面可减少无线电干扰的影响；在某些场合还可适当调整无线电干扰限值。
    美国、日本、加拿大、意大利和前苏联等国的研究结果都表明：交流特高压输电线路的无线电干扰限制指标或预期的干扰水平可以达到与超高压线路的干扰指标相当。
    在无线电干扰的限值方面，美国提出在设计1500kV线路时将线路走廊的无线电干扰水平限制在58dB（1MHz），前苏联在设计1200kV线路时采用CISPR推荐的限值：距边相20m处的晴天干扰水平为58dB（0.5MHz）。
   3.1.3 电场效应
    电场的生态效应分为短时影响和长期影响。短时影响主要研究了人体对电击和电场的直接感受，电流对人体的影响；长期影响的研究是通过调查和试验室研究进行的。工频电磁场是否对生物系统，特别是对人类的健康是否产生有害影响，始终是一个悬而未决的问题，因此对生态效应的研究还有待继续研究。
    输电线路下空间场强的大小，除与所加电压有关外，还与导线的布置形式、几何位置极其尺寸等因素有关，因此，可以通过（1）调整导线离地高度、相间距离、分裂导线结构尺寸、相导线的布置方式等来降低线路下的电场强度。研究表明：在这几种方式中，要减小线下空间场强，以适当增加导线对地高度最为有效。靠减小相间距离来减小场强，将受到绝缘配合的限制，效果也不如适当增加导线对地高度显著。减小分裂导线数目虽能减小线下场强，但可听噪声、无线电干扰水平有所增加。在设计新线路选择导线布置时，采用倒三角形布置可减小线下场强和节省线路走廊占地。
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