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我国更高一级电压等级输电的电磁环境研究二 |
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| 我国更高一级电压等级输电的电磁环境研究二 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 16:59:06  |
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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。
欧美一些国家对400～700 kV输电线路线下最大地面场强大多数取值为10～12 kV/m，没有发现这样电压等级线路对人体健康有危害的报告。美国新泽西州对线路走廊边缘的最大允许场强规定为3 kV/m，BPA对线路走廊宽度的标准要求为5 kV/m，迄今BPA的研究证明选取该值还没有出现不利的结果。
3.2 特高压变电站
国际上采用的特高压变电站有3种型式：传统的户外型（敞开式，如前苏联采用）变电站、混合型（如美国采用）变电站和气体绝缘型GIS（如日本、意大利采用）变电站。
前苏联已经建成并投入运行的特高压变电站全部采用户外结构。埃基巴斯图兹变电站是联结西伯利亚乌拉尔和中亚电力系统1150kV输电线路的枢纽，站内在断路器的部位和主要的巡视路径设有金属屏蔽网（或屏蔽线），保证廊道下地面场强小于5kV/m。场内大部分地区场强在15～20 kV/m之间，出线分压器的部位地面场强高达35 kV/m，两人皮肤相互靠拢有轻微的放电感觉。巡视和其他工作人员在超过15 kV/m的场强区域内作业，应穿特制的屏蔽服。在变电站内无线电干扰水平超过了规定水平，对母线（尤其是他们的交汇处）和装置的屏蔽改进等设计工作仍在继续。
日本的1000kV特高压变电站是采用SF6全组合电器的变电站，进线和出线均由套管引进和引出，对环境的影响较小。另外，还为减少噪声污染为主变压器专门设置了隔音箱。按我国用电特点，如采用GIS变电站，将大大减少占地面积（约为户外型的1/4）和对环境的影响。
3.3 ±600kV及其以上电压等级直流输电线路
在条件基本相同的情况下，直流输电线路对环境的各种影响一般要比交流的影响要小，这是直流输电的优点之一。
对±600kV及其以上电压等级直流输电线路电磁环境的研究，美国EPRI做了大量研究工作。对直流电场和离子流、可听噪声以及无线电干扰的产生机理、试验方法和过程做了详细的报道，并总结了准确实用的计算方法，为±600kV及其以上电压等级直流输电线路的设计提供宝贵的经验。
3.3.1 电场效应
高压直流输电线路线下的电场效应与交流相比有很大的不同，体现在：合成电场普遍高于同一电压等级的交流线路线下的电场；在正常运行的直流输电线路下，没有通过电容耦合的感应现象。
关于直流电场和离子流在实验室的研究结果与高压直流线路电磁环境关系方面，已发表有大量文献。许多试验研究既报道了对植物和动物存在有益影响，也报道存在有害影响。然而对离子流产生的生物作用，在科学上的争论至今仍在继续。
美国Delles试验中心曾做过试验：穿普通鞋的人在高压直流母线下，当电场为30kV/m时，毛发有刺激感，头皮有轻微刺痛感。这主要是由于人处在电场中将使原有电场发生畸变，使部局电场加强所致。基于以上试验情况，曾规定直流输电线路下，可能有人员活动的地方，合成场强限制为30kV/m。按照美国能源部超、特高压输电线电气与机械设计规范规定，直流线路无电晕时的电场强度取线下为15kV/m。日本环境部会取值为9 kV/m。
3.3.2 可听噪声
随着电压等级的升高，输电线路的可听噪声已成为设计交、直流特高压线路必须考虑旳重要因素。
交流输电线路可听噪声，在晴天时小，一般是在小雨、雾和下雪时可听噪声大，是线路设计考虑的主要条件。而直流输电线路下雨时，可听噪声较晴天反而有所减小，下雪天的噪声与晴天差别不大，因此晴天的可听噪声是设计直流线路时首先要考虑的。美国能源部（DOE）建议将直流输电线路可听噪声限制在40～45 dB（A）范围内，50%以上的好天气不超过该值。这是根据美国BPA早期的有关调查研究结论得来，即40dB（A）是一个界限，超过这个界限由直流输电线路产生的噪声则不可接受。日本将直流线路晴阴天气50%的可听噪声目标值定为40dB（A）。
3.3.3 无线电干扰
主观评价结果认为：对直流输电线路允许的无线电干扰的信噪比为20～21dB，即广播信号必须比直流电晕干扰高出20～21dB，才能较为满意的收听。而对交流输电线路较为满意的收听的信噪比为24dB，由此可见直流输电线路因电晕对无线电广播的干扰要比交流线路小。美国规范规定走廊边缘上80%全天候的无线电干扰为53～58dB，日本将目标值定在50dB，为晴阴天50%的值。
3.4 ±600kV及其以上电压等级换流站
世界上±500kV直流输电系统运行经验超过50年，±600kV直流输电系统运行经验也已超过15年，这些直流输电系统已经具有相当实用的运行经验。从我国近几年的天－广、三－常、三－广和贵－广±500kV直流输电工程换流站的电磁环境测试来看，存在两个突出问题：（1）换流站的可听噪声太大；（2）换流站接地极的地电位对交流系统的影响比较严重。
换流站内的主要噪声源有换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、换流阀和冷却系统设备。后两种设备置于室内，其噪声基本被房屋屏蔽；前三种设备安装在室外，其噪声对外界造成严重影响。龙泉、政平和荆州换流站周围的民众对换流站噪声抱怨比较强烈，应引起重视。关于换流站的噪声，以下几方面的问题值得注意：（1）换流站围墙外20m的噪声设计指标与国家规定的城市区域环境标准相矛盾；（2）站内的一些室外设备如平波电抗器和交流滤波器等发出的噪声，在额定功率下超过了招投标书的要求，未采取必要的噪声抑制措施。对±600kV及以上电压等级的换流站，其设备的可听噪声影响可能更大。
当直流输电采用单极大地返回方式运行时，入地电流使接地极周围地电位升高，导致附近不同位置交流变电站之间出现直流地电位差。对于中性点接地且有关联的交流变电站，接地极入地电流引起的地电位变化会在交流侧绕组电流中产生直流分量，两者共同作用使换流变压器产生直流偏磁现象，变压器的损耗、温升以及50Hz的噪声（正常时基波噪声频率为100Hz）都有明显增加。直流偏磁现象影响变压器正常工作，严重时还会损坏变压器。广东省大地电阻率普遍较高，按电力规划，珠江三角洲地区换流站也较多，上述问题将会比较严重。广东境内已有3座±500kV的换流站，目前靠尽量控制运行方式回避上述问题，比较被动，应尽早着手研究和解决直流接地极地电位升对交流系统的影响。
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