特高压输变电工程环境影响评价关键技术研究

严 青，张体强，刘红志

（1.四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都 610041；2.国网四川省电力公司，四川 成都 610041）

特高压输变电工程环境影响评价关键技术研究

严 青1，张体强1，刘红志2

（1.四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都 610041；2.国网四川省电力公司，四川 成都 610041）

为更好地为特高压工程建设服务，促进特高压工程与环境协调发展，需要从环境影响评价阶段对特高压输变电工程产生的环境影响进行充分有效地预测和评价。以特高压直流输变电工程为例，通过层次分析法识别其主要环境影响评价因子为电磁影响因子和运行噪声，对换流站和输电线路运行期产生的电磁环境影响和可听噪声预测关键技术进行研究，对以往的特高压环评技术进行了优化，以更真实地反映特高压输变电工程产生的环境影响。

特高压；环境影响评价；电磁环境；可听噪声

鉴于中国一次能源基地与能源需求地呈现远距离逆向分布的特点，电力流逐渐形成“西电东送、北电南送”的格局，同时为实现可再生能源基地的电力送出与消纳，需进行跨区域、跨流域、大规模、远距离输电[1-2]，建设以特高压电网为核心骨干网架的坚强智能电网。“十三五”是加快转变能源及电力发展方式的关键期，拟建成以“三华”（华北—华东—华中）特高压电网为核心的网架结构，形成东北、西北、西南三送端和“三华”一受端的同步电网格局[3]。为顺利推进特高压工程建设，促进特高压工程与环境协调发展，需要从环境影响评价阶段着手，对特高压工程产生的环境影响进行有针对性的分析和评价。以特高压直流输变电工程为例，对其环境影响评价过程中的关键技术进行研究，提出切实可行的操作手段，以优化特高压输变电工程环境影响评价技术。

1 主要环境影响评价因子

根据环境影响评价因子对特高压直流工程的综合影响因素大小来确定其是否为主要评价因子，综合影响因素的计算方法如下：

式中：Qi表示各评价因子的综合影响因素；Fi表示环评报告中各评价因子的出现频率；wi表示子各评价因子的权重，由层次分析法[4]进行确定。

各评价因子的权重计算见表1，综合影响因素见表2。

表1 各评价因子的权重

由表2可知，运行期各评价因子的综合影响因素由重及轻排列顺序为：电磁影响因子、运行噪声、生态影响因子、生活污水、生活垃圾，因此确定其主要评价因子为电磁影响因子和运行噪声。

2 电磁环境影响评价

2.1 换流站

根据《环境影响评价技术导则输变电工程》（HJ 24—2014）中的要求，特高压换流站电磁环境影响预测采用类比分析方法。类比对象的建设规模、电压等级、容量、总平面布置、占地面积、架线型式、架线高度、电气形式、母线形式、环境条件及运行工况应与拟建工程相类似，且类比对象应已建成，运行稳定[5]，并通过竣工环保验收。换流站的类比环境影响因子主要为合成电场、工频电场、工频磁场。

2.2 输电线路

2.2.1 预测模式

以往的特高压直流工程环评报告中，直流线路常采用标称电场[6]进行电磁环境影响评价，相较于合成电场而言，标称电场数值较小且反应的电磁影响较片面，不能真正地反映直流输电线路产生的电磁环境影响特点。

直流输电线路的电磁影响因子主要为合成电场，合成电场模式预测采用《环境影响评价技术导则 输变电工程》（HJ 24—2014） 中附录E推荐的方法，其计算参数有输电线路的极导线排列方式、导线对地距离、极间距、导线结构和运行工况等。合成电场计算中有一个重要的参数即导线起始电晕电场强度，通常采用peek公式[7]进行计算，如下：

m为导线表面粗糙系数，通常取m≈0.5；δ为相对空气密度，；r为导线半径， cm。

可知，导线起始电晕电场强度随着海拔升高逐渐降低，则导致合成电场随着海拔升高逐渐增大。

2.2.2 直流输电线路电磁环境影响因素

利用上述预测模式，对某条±800 kV直流线路的合成电场进行计算，可发现，在其他条件一致时，直流线路产生的标称电场和合成电场均随着极导线对地高度的增加而降低；随着子导线外径逐渐增大，直流线路产生的合成电场逐渐增大；随着极间距增大，直流线路产生的标称电场和合成电场也逐渐增大；以极间距为20 m，导线型号为JL/G3A-1250/70为例，极导线距地18 m、21 m时距中心线不同距离处的合成电场变化趋势见图1。

当极导线距地18 m、21 m时，从负极性导线外50 m处开始，随着距线路中心线距离逐渐减小，合成电场逐渐增大，达到负极侧最大值27.6 kV/m、32.7 kV/m后，随着距中心线距离减小，合成电场逐渐减小，直至减小至0.1 kV/m、0.2 kV/m，正极导线一侧的合成电场变化趋势与负极一侧关于0点对称[8]。

图1 距线路中心线不同距离处的合成电场变化趋势

3 运行噪声环境影响评价

3.1 换流站

3.1.1 主要噪声源及其建模参数

常规±800 kV换流站的主要噪声源设备有：换流变压器、阀厅户外空冷机组、平波电抗器、交/直流滤波器组的电抗器和电容器、高压联络变压器、高压电抗器等，产生的噪声主要来源于设备振动噪声、电晕放电产生的电磁噪声以及电气设备冷却装置产生的机械噪声等，包括连续性噪声和偶发性噪声。

目前针对换流站的噪声预测多采用Cadna/A和SoundPlan两种软件，由于噪声源设备结构复杂，无法对其进行精确形体模拟，因此需要对其进行不同程度的简化处理。以往的环评报告中，由于缺少统一的规定，不同环评单位对换流站中各噪声源的简化处理方式均不一致，直接造成了噪声预测结果存在较大的差异。根据《±800 kV特高压直流输电工程换流站标准化设计文件之（十）：换流站噪声计算及降噪标准化设计指导书(试行)》等资料，在±800 kV换流站环评中，主要噪声源建模参数应按表3执行。

3.1.2 地形及地面特性

当预测环境为非平坦环境时，地形不仅影响声源、建筑物、预测点的高度，也会对声传播产生衰减或屏蔽作用，直接影响噪声预测结果，因此换流站建模时应根据站址周围实际地形情况进行考虑。地面吸收系数取值在0与1之间，数值越大，代表地面对声音的吸收越大，反射越低；反之对声音的吸收越小，反射越强。当站外为耕地、草地、林地时，地面吸收因子为0.8；当站外为戈壁及硬化地面时，地面吸收因子为0.6；若缺少相应的地面特性资料，为保守起见，则地面吸收系数应取0。

表3 ±800 kV换流站内主要噪声源建模参数

3.1.3 障碍物特性

换流站中的障碍物如声屏障（含防火墙）等对噪声传播有一定的阻挡作用，声屏障应设置其Alpha（吸声系数）为0.6。对于普通直立型声屏障，Crowning（屏障顶部弯折） 选择none（不），而对于弯折型声屏障，Crowning（屏障顶部弯折）需选择Cantilever to left or right（向左或者向右弯折），并设置其水平、竖直段长度。

3.2 输电线路

3.2.1 预测模式

输电线路可听噪声主要来源于电晕放电，取决于导线的几何特性、运行电压、对地距离和天气条件等因素。在下雨初期，直流线路导线表面离子浓度不大时，电晕放电比晴天时稍强，当下雨延续一段时间后，导线起晕场强进一步降低，导线表面离子浓度增加，使得导线不规则的面都被较浓的电荷包围，减小了电晕强度，使得可听噪声较晴天时反而有所减小。一般在晴天情况下，电压等级相同的直流线路可听噪声会比交流线路大5～8 dB，而在雨天，交流线路可听噪声会比直流线路大15～25 dB。同时，当导线表面的附着物增多时，局部表面场强会增大，导致可听噪声增加，往往夏季时空中飘落物较多，冬季时空中飘落物较少，因此对于直流线路而言，应考虑夏季晴天的噪声情况，即将计算得到的结果增加2 dB（A）[9]，用以考虑最不利情况下的可听噪声水平。直流线路噪声计算采用的BPA所荐公式如下[10-12]：

式中：AN为直流输电线路噪声，为春秋季节晴天（L50） 值；gmax为导线表面最大电场强度，kV/cm；deq为导线等效半径，mm；d为子导线直径，mm；n为导线分裂数；D为预测点距正极导线的空间距离，m。

3.2.2 直流输电线路噪声影响因素

利用上述预测模式，对某条±800 kV直流线路可听噪声进行计算，可发现，在其他条件一致时，直流线路产生的导线表面电场强度和噪声值均随着极导线对地高度的增加而降低；随着子导线外径逐渐增大，导线电晕强度逐渐降低，导致导线表面电场强度和噪声值随之减小；随着极间距增大，负极导线对正极导线的影响减小，则直流线路产生的导线表面电场强度和噪声值均随着极间距的增大而减小。以极间距为20 m，导线型号为JL/G3A-1250/70为例，极导线距地18 m、21 m时距中心线不同距离处的噪声变化趋势见图2。

图2 距线路中心线不同距离处的噪声变化趋势

由于正极性导线是直流线路噪声的主要来源，因此噪声最大值出现在正极导线正下方，距线路中心线不同距离处的噪声值以正极导线为中心呈对称分布，在正极性导线面向负极性导线一侧，随着距正极导线距离减小逐渐增大，在正极导线正下方达到最大值后逐渐减小。

4 结论

特高压输变电工程运行期的主要环境影响评价因子为电磁影响因子和运行噪声。

换流站的电磁环境影响预测采用类比分析方法，类比因子主要为合成电场、工频电场、工频磁场；直流输电线路电磁影响因子主要为合成电场，采用模式预测法进行计算，在其他条件一致时，合成电场随着极导线对地高度的增加而降低，随着子导线外径和极间距增大而增大。

换流站的噪声多采用Cadna/A和SoundPlan两种软件，按相关要求进行建模预测，并对地形及地面特性、障碍物特性等进行相应设置；直流输电线路噪声计算采用BPA所荐公式，且应考虑夏季晴天的最不利噪声情况，在其他条件一致时，直流线路产生的噪声值随着极导线对地高度、子导线外径、极间距增加而降低。

以上关键技术研究，能更充分真实地反映特高压直流输变电工程运行期产生的电磁环境和噪声影响，可为今后特高压工程的环境影响评价提供技术支持和指导。

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A Study on Key Technology of Environmental Impact Assessment on UHV Power Transmission and Transformation Project

Yan Qing1,Zhang Tiqiang1,Liu Hongzhi2
（1.Sichuan Electric Power Design&Consulting Co.,Ltd,Chengdu Sichuan 610041,China；2.State Grid Sichuan Electric Power Company,Chengdu Sichuan 610041,China）

To better serve the construction of UHV(ultra-high voltage)power transmission and transformation project and promote coordinated development between UHV power transmission and transformation project and the environment,it′s necessary to effectively forecast and assess the environmental impact from UHV project in the EIA (environmental impact assessment)period.Taking DC UHV project as an example,it was found that the main EIA factors were electromagnetism and noise by analytic hierarchy process.The key forecasting method of electromagnetism and audible noise during operation of convertor station and transmission line were investigated,to improve the EIA technology of UHV project.Therefore,the results can veritably reflect the impact of UHV project,which also provide technical support for EIA of UHV project in the future.

UHV,EIA,electromagnetic environment,audible noise

X822

A

1008-813X（2017）06-0019-05

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.06.05

2017-10-06

严青（1988-），女，四川成都人，毕业于东南大学环境科学与工程专业，硕士，工程师，主要从事电力行业环保方面的研究工作。

（编辑：周利海）