关于高压输电线路跨越建筑物环保距离要求的研究

王飞 郭星 王炎 李媛

（河南恩湃高科集团有限公司，河南 郑州 450052）

关于高压输电线路跨越建筑物环保距离要求的研究

王飞 郭星 王炎 李媛

（河南恩湃高科集团有限公司，河南 郑州 450052）

针对220kV高压输电线路跨越建筑物的情况进行线路下方工频电场强度分布的分析，从环保角度对比满足设计规程时的环保达标情况，参照现行环保标准提出环保距离要求，为设计、运行管理、环保监测人员提供技术参考。

电磁环境； 工频电场； 建筑物跨越； 架设高度

0 引言

高压输电线路架设时，受线路走廊、地形地貌等因素的限制，不可避免的会在线路下方产生导线跨越建筑物的情况，安全事故也时有发生。根据《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）的要求，220kV输电线路与建筑物之间最小垂直距离为6m，边导线与建筑物之间最小净空距离为5.0m。该设计规范主要从电气安全的技术角度提出对跨越高度及距离的要求，从环保角度而言，对跨越高度的要求并未做出明确的规定，本文旨在通过对220kV高压输电线路的工频电场强度分布计算，参照现行环保标准分析线路走廊周围工频电场强度达标情况，提出环保距离要求，为设计、运行管理、环保监测人员提供技术参考，加强公众对输电线路工频电场的正确认识，消除公众疑虑。

1 计算方法

根据大量的工程实例，数学模式计算可以准确反映出输电线路工频电场分布情况，计算方法采用《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24-1998）中规定的等效电荷法。

工频电场强度预测方法

A1 单位长度导线等效电荷的计算

高压输电线上的等效电荷是线电荷，由于高电压输电线半径r远小于架设高度h，因此等效电荷的位置可以认为是在输电导线的几何中心。

设输电线路为无限长并且平行于地面，地面可视为良导体，利用镜像法计算输电线上的等效电荷。多导线线路中导线上的等效电荷由下列矩阵方程计算：

式中：Ui—各导线对地电压的单列矩阵；

Qi—各导线上等效电荷的单列矩阵；

λij—各导线的电位系数组成的n阶方阵（n为导线数目）；

［U］矩阵可由输电线的电压和相位确定，从环境保护考虑以额定电压的1.05倍作为计算电压。［λ］矩阵由镜像原理求得。

A2 计算由等效电荷产生的电场

为计算地面电场强度的最大值，通常取夏天满负荷最大弧垂时导线的最小对地高度。因此，所计算的地面场强仅对档距中央一段（该处场强最大）是符合的。

当各导线单位长度的等效电荷量求出后，空间任意一点的电场强度可根据叠加原理计算得出，在（x，y）点的电场强度分量Ex和Ey可表示为：

式中：Xi、Yi ——导线i的坐标（i=1、2、…m）；

m——导线数目；

Li、Li分别为导线I及镜像至计算点的距离。

由于接地架空线对于地面附近场强的影响很小，通称情况下不计架空地线影响而使计算简化。

本文首先针对《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）中220kV输电线路跨越建筑物最小净空距离为5.0m的要求进行计算，分析线路下方工频电场强度的分布情况和达标情况，再根据《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）中4kV/m的工频电场强度限值要求逆推出线路跨越建筑物的净空距离，结合线路跨越情况提出线路架设高度的要求。

2 计算模型的选择

本次计算选取最为常见的220kV同塔双回路高压线路作为计算模型，影响程度较大的同相序架设方式进行计算。杆塔选用SZ1型双回路直线塔，导线为LGJ-630/45型钢芯铝绞线，模型参数见表1所示。

表1 计算模型参数一览表

3 计算结果分析

将计算模型参数代入至计算公式，得出计算结果如表2所示，工频电场强度分布曲线如图2、图3所示。

表2 计算结果

5 8.484 3.787 6 8.677 3.924 7 7.970 3.856 8 6.700 3.616 9 5.290 3.259 10 4.024 2.846 11 3.011 2.425 12 2.253 2.030 13 1.707 1.679 14 1.322 1.380 15 1.050 1.130

图2 净空距离5m工频电场强度分布曲线

图3 净空距离8.2m工频电场强度分布曲线

由以上计算结果可知，当220kV高压线路跨越建筑物，与建筑物净空距离为5m时，在建筑物顶部所产生的工频电场强度值最大可达到8.677kV/m，位于距线路投影中心6m（边导线下方），远超出4kV/m的公众暴露限值要求；在同样位置，当净空距离为8.2m时，在建筑物顶部所产生的工频电场强度值为3.924kV/m，可以满足4kV/m的工频电场强度限值要求。

4 结论

根据计算结果显示，当220kV高压架空线路跨越建筑物时，满足5m的净空距离，仅仅能够达到电气安全距离要求，且在此时不考虑建筑物顶端有人员活动的情况。若要满足《电磁环境控制限值》中4kV/m的要求则需要将架空线路进一步抬高，使之与建筑物间的净空距离达到8.2m以上，此时，建筑物顶端外部则可以满足要求。考虑到线路下方建筑物可能为长期有人居住的情况，参考中国电力科学研究院对建筑物屏蔽工频电场模拟试验的研究结论，建筑物内部电场强度值为外部的10%～25%之间，若仅满足净空安全距离，则建筑物顶部不宜有人员活动；若净空距离达到8.2m以上，对于建筑物内部而言，工频电场强度远小于标准限值的要求，不会影响正常的生产生活，且在建筑物外部房顶，也可满足《电磁环境控制限值》的有关规定。

［1］GB8702-2014，电磁环境控制限值；

［2］GB50545-2010，110kV～750kV架空输电线路设计规范；

［3］HJ/T24-1998，500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范；

［4］邬雄，万保权，输变电工程的电磁环境 北京：中国电力出版社，2009；

［5］蒋虹，焦景慧，林志和等，超高压线路工频电场超限值对策的研究 高电压技术 2006，32；

［6］杨新村，沈江，傅正财等，输变电设施的电场、磁场及其环境影响 北京：中国电力出版社，2007.

王飞（1983.11-），男， 硕士学位，电气工程师，主要研究方向：输变电工程环境影响评价。

X820.3

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1003-5168（2015）11-065-02