500 kV 单回并行输电线路电磁环境影响预测研究

2024-03-25陶星

能源与环境 2024年1期

陶星

（武汉网绿环境技术咨询有限公司湖北武汉 430000）

随着国家“十四五”构建新型电力系统的提出，大规模新能源电力的并网，电力负荷的大幅增长，对电力系统的稳定性、可靠性和安全性提出了更高的要求，各地积极落实国家构建新型电力系统战略，优化升级当地电网架构［1-2］。500 kV 输电线路作为各地主网架的重要组成部分，为保障区域电力供应、提高电网安全稳定水平起到重要作用。但由于电网稳定运行的要求以及线路走廊等当地环境条件的限制，部分500 kV 高压输电线路存在并行走线的情况。近年来，随着公众环保意识的提升，高电压等级输电线路电磁环境影响尤其是高电压等级输电线路并行走线同时产生的电磁环境影响，已逐渐成为人民群众关注的重点环境问题。

为配套新能源电力系统的接入，优化电网供电结构，提高电网安全稳定水平，南方某地拟新建2 个500 kV 单回架空输电线路工程，部分线段采用单回并行架设方式，需考虑2 个单回输电线路并行走线产生的电磁叠加影响。通过南方某500 kV 单回并行输电线路进行类比监测和模式预测，对500 kV 单回并行输电线路运行期间所产生的电磁环境影响进行分析评价，并提出相应的环境保护措施，减小其对周边环境的影响，为相关单位提供参考依据。

1 电磁环境影响类比监测

1.1 类比对象选择

根据《环境影响评价技术导则输变电》（HJ 24—2020），类比对象的建设规模、电压等级、容量、架线型式、架线高度、环境条件应与本工程相类似，并列表论述其可比性。通过类比对象比选，本工程选择500 kV 鹅博甲线、500 kV 鹅博乙线2 个单回并行输电线路作为类比对象。500 kV 鹅博甲线、500 kV 鹅博乙线2 个单回并行输电线路与本工程2 个单回并行输电线路的电压等级、架设型式一致，导线截面、载流量、导线对地高度、环境条件等类似，因此选取500 kV 鹅博甲线、500 kV 鹅博乙线2 个单回并行输电线路作为类比对象是合适的。相关类比可行性见表1。

表1 500 kV 单回并行输电线路类比可行性一览表

1.2 类比对象监测

类比对象监测布点选取500 kV 鹅博甲线、500 kV 鹅博乙线的档距中央弧垂最低位置处中相导线对地投影为起点，垂直于线路方向，间距1 m 顺序测至边导线投影外10 m 处，然后间距5 m 顺序测至边导线投影外50 m［3］。根据监测结果，500 kV 鹅博甲线监测断面处的工频电场强度监测值范围为196.8～3 891.0 V/m，工频磁感应强度监测值范围为0.667 9～5.221 0 μT，工频电场强度最大值位于边导线投影外2 m 处，工频磁感应强度最大值位于中相导线地面投影外5 m 处；500 kV 鹅博乙线监测断面的工频电场强度监测值范围为673.6～3 414.0 V/m，工频磁感应强度监测值范围为1.262～5.493 μT，工频电场强度最大值位于边导线投影外1 m 处，工频磁感应强度最大值位于中相导线地面投影外1 m 处。

1.3 类比监测结果分析

类比对象电磁场监测结果趋势图如图1 所示，随着与边导线投影外距离的增加工频电场强度和工频磁感应强度总体呈逐渐衰减趋势，所有监测点位工频电场强度和工频磁感应强度分别满足《电磁环境控制限值》（GB 8702—2014）中规定的工频电场强度4 000 V/m、工频磁感应强度100 μT 公众曝露控制限值要求。500 kV鹅博甲线、500 kV 鹅博乙线2 个单回并行输电线路与本工程2 个单回并行输电线路的电压等级、架设型式一致，导线截面、载流量、导线对地高度、环境条件等类似，因此可以预测本工程拟建输电线路建成投运后，在满足设计导线对地最低线高时，对输电线路下方的电磁环境影响分别满足《电磁环境控制限值》（GB 8702—2014）中规定的工频电场强度4 000 V/m、工频磁感应强度100 μT公众曝露控制限值要求，同时满足架空输电线路线下的耕地、园林、牧草地、畜牧饲养地、养殖水面、道路等场所电场强度10 kV/m 的控制限值要求［4］。

图1 类比对象电磁场监测结果趋势图

2 电磁环境影响模式预测

2.1 预测模式

根据《环境影响评价技术导则输变电》（HJ 24—2020），500 kV 高压输电线路运行时的工频电场、工频磁场等电磁环境影响可采用模式预测的方法。对于工频电场首先假设高压输电线路上的等效电荷为导线的几何中心位置，利用镜像法算出单位长度导线上的等效电荷量后按照叠加原理计算任意空间上的电场强度。对于工频磁场，由于具有仅由电流产生的准静态特性，利用安培定律按矢量叠加计算结果得出其磁感应强度［5］。

2.2 预测参数

预测参数按照保守原则进行选取，考虑最不利条件下电磁环境影响，本工程500 kV 单回架空并行线路中心线间距在50～100 m 之间，本次评价取最小距离50 m即最不利条件作为并行线路中心间距进行预测；杆塔型号选取沿线距离杆塔电磁环境敏感目标数量最多的型号；预测高度根据《110 kV～750 kV 架空输电线路设计规范》（GB 50545—2010）的设计要求，500 kV 输电线路导线与居民区（公众曝露区）地面的距离应≥14 m，与非居民区（耕地、园地、畜牧地、畜禽饲养地、养殖水面、道路等场所）的地面距离不小于11 m［6］。若根据设计规范预测结果不能达到《电磁环境控制限值》（GB 8702—2014）中标准限值要求，则抬升导线对地的距离进行预测，同时与设计导线典型对地最小高度进行比较分析。相关预测参数见表2。

表2 500 kV 单回并行输电线路模式预测参数表

2.3 模式预测结果分析

500 kV 单回并行输电线路各不同导线对地高度预测结果走势如图2 所示，预测结果表明，运行期500 kV单回输电线路并行走线时输电线路下方产生的工频电场强度、工频磁感应强度随着导线高度的增加而降低，同时工频电场强度、工频磁感应强度随着边导线外侧对地投影水平距离的增加而呈现逐渐衰减趋势。

图2 两个单回并行输电线路不同线高下工频电磁场预测结果水平分布图

2.3.1 工频电场强度

500 kV 单回并行输电线路经过非居民区：导线对地最小距离为11 m 时，地面1.5 m 高度处的工频电场强度最大值为10.664 kV/m，超过电场强度控制限值10 kV/m的标准限值要求。在导线对地高度抬高至12 m 时，地面1.5 m 高度处的工频电场强度最大值为9.354 kV/m，出现在距离并行线路中心线地面投影40.43 m（即外侧边导线外1 m）处，即可满足《电磁环境控制限值》（GB 8702—2014）规定的电场强度控制限值10 kV/m 的标准限值要求。

500 kV 单回并行输电线路经过居民区：导线对地最小距离为14 m 时，地面1.5 m 高度处的工频电场强度最大值为7.378 kV/m，超过公众曝露限值电场强度4 000 V/m 的限值要求。在导线对地高度为典型线高22 m时，地面1.5 m 高度处的工频电场强度最大值3.622 kV/m，出现在距离中心线地面投影42.43 m（即外侧边导线外3 m处），即可满足《电磁环境控制限值》（GB 8702—2014）规定的公众曝露限值电场强度4 000 V/m 的限值要求。

2.3.2 工频磁感应强度

500 kV 单回并行输电线路经过非居民区：导线对地最小距离为11 m 时，地面1.5 m 高度处的工频磁感应强度最大值为20.336 μT，出现在距离线路中心线地面投影27 m 处（即边导线内）；在导线对地最低高度为12 m 时，地面高度1.5 m 处的工频磁感应强度最大值为18.198 μT，出现在距离线路中心线地面投影27 m 处（即边导线内），均小于《电磁环境控制限值》（GB 8702—2014）规定的公众曝露限值磁感应强度100 μT 限值要求。

500 kV 单回并行输电线路经过居民区：导线对地最小距离为14 m 时，地面1.5 m 高度处的工频磁感应强度最大值为14.880 μT，出现在距离线路中心线地面投影31 m 处（即边导线内）；在导线对地高度为典型线高22 m 时，地面高度1.5 m 处的工频磁感应强度最大值为7.655 μT，出现在距离线路中心线地面投影32 m处（即边导线内），均小于《电磁环境控制限值》（GB 8702—2014）规定的公众曝露限值限值磁感应强度100 μT限值要求。

3 结论及建议

3.1 结论

（1）根据类比监测和模式预测结果，按照《110 kV～750 kV 架空输电线路设计规范》（GB 50545—2010）的最小对地距离进行设计，500 kV 2 个单回输电线路并行走线经过非居民区和居民区时，线路下方距地面1.5 m高度处的工频电场强度均不能满足《电磁环境控制限值》（GB 8702—2014）中的相关限值要求，因此应进一步抬升导线最小对地距离。

（2）经抬升导线对地距离至22 m 时，类比监测和模式预测500 kV 2 个单回输电线路并行走线周围环境的工频电场强度、工频磁感应强度均可满足电磁环境控制限值，同时与设计导线最小对地距离一致。