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穿越城区的高压输电线路电磁污染研究
更新时间:2017-06-04 发布:www.1024sj.com

随着社会的前进、人们生活水平的提高和科学技术的成长,各行各对电力需求迅速增加。为了知足远距离、年夜容输电和联网的需要,输电电压不竭提高,超高压输电今朝已普遍使用。而输电电压的提高,输电技术在尽缘问题和电磁情况等方面遭到更严肃的考验。没必要讳言,以往输电线路的尽缘问题没获得更多的重视,而随着人们科技水平的提高,对自己的糊口生涯情况越来越重视,也有更多的人对于高压输电线路的电磁情况越来越关注。近年来,国内外媒体对电磁情况污染的报道一直未断,意年夜利每一年有400多名儿童患白血病,家认为病因是遭到严重的电磁污染;美国一癌症医疗基金会对一些病人抽样化验,成效讲明在高压线四周工作的人,其癌细胞生长速度比一般人快24倍;我国每一年诞生的2000万儿童中,有35万为缺陷儿,其中25万智力残缺,有家认为,电磁污染是影响身分。近几年,北京、上海、辽宁等地都直接就高压输电线路对四周居平易近住的人群是否造成危险而引发计议、甚至提起诉讼。本文将对高压输电线路周围的电磁场进行分析和计较,并计议由此引发的情况污染问题。

1分析和计较

在所有电力装备和输电线路附件存在着工频电场和磁场。在超高压和特高压输电线路的设计中,导线的规格往往是由电晕性能肯定的,而不是由载流来肯定的。从经济上斟酌,不成能选择过年夜的导线半径、过的排列根数和很年夜的线束直径,而要求采用尽高的导线概况电场强度。但太高的场强带来的严重电晕又将引发电晕消耗、电磁骚扰和电磁噪声的增加,而且电场在人和物体上发生感应电,可能引发放电而造成更严重的风险。是以,分析和计较高压输电线路周围的电场强度是十分重要的。

对于工频交变电场,频率为50Hz,由于其波久远年夜于所研究场域的几何尺寸,是以可以按静电场模子进行分析和计较。

导线概况的电场强度主要取决于线路的运行电压、结构尺寸、布线方式等身分。图1所示为一个相距为18m,离地高度为18m的水平排列的线路上,由16根次导线组成的边相割裂导线概况电场强度的散布情况,图示计较成效讲明,在线路外侧(α≈100°、α≈200°)场强的数值年夜(图中纵坐标为回一化数值)。



图1典型边相割裂导线概况场强的散布

输电线周围空间的场强与线路电压、导线的几何位置、安插形式等相关。图2所示为两种典型输电线路的地面电场强度散布曲线。



图2典型线路场强沿地面散布

2高压输电线路酿成的情况污染分析

由于输电电压的提高,必然致使导线概况电场强度和输电线路及装备周围的空间电场强度均很高,从而会因电晕现象和电场效应引发一系列的情况污染问题,其中主要有强电场对周围生活的人群发生的心理和心理风险,电晕放电发生的电磁骚扰、噪声、空气污染,和输电举措措施对周围景色或市容的影响等。

首先是由静电感应发生的电击。电场能在人和物体上感应电压,在某些情况下,例如处于地电位的人接触对地尽缘的物体时,在接触瞬间,会泛起一小火花,同时在接触点(如手指尖)泛起一种使人不愉快的刺激感。对于一般的物体,可能仅仅在瞬时放电时有感受,一旦接触巩固,继续经由过程的稳态电流将低于人能感受的临界值。但若是物体的概况积很年夜(例如停在线路下的特年夜型车辆),则由于稳态电容电流可能到达几毫安,就会泛起疾苦的、甚至是危险的电击。被提出的其它风险还有,放电会引燃象汽油蒸气类的燃料,例如汽车在离线路很近的地方加油时的情况;另外,也可能使某些活络装备(例如心脏起博器)的工作遭到干扰。

随着电压品级的提高,输电线路四周地面的年夜电场强度有所增加。这么年夜的电场强度是否会对人及情况发生不良影响,这是人们十分关心的问题。事实上,在场强较高的区域勾当时,人们会发生毛发竖立或皮肤刺激感,甚至在某些情况下会因人体与其它物体间发生火花放电和电击引发较着的刺痛,对于平地站立的人会引发懊恼,对于高空作而又没有思想准备的人还可能引发坠落事故。除以上可以直接感遭到的效应外,一个更引发普遍关注的问题是,电场持久作用对生态的影响。1972年,前苏联关于超高压变电站工人反映电场对身体有影响的陈述在年夜电网会议上发表后,引发了很年夜的惊动。十几年来,列国对此进行了年夜的实验研究。虽然一般认为现有的输电线路下的电场对人体不会有较着的直接影响,可是很多问题还正在继续研究中。为慎重起见,今朝对于输电线路走廊和变电所范围的年夜场强要给予一定限制;对人员交往频仍的地方或某些特殊场所,则要求接纳屏障措施以下降场强。

在导线发生电晕时代,直接包围导线的小体积内的空气中会发生化学反应,这些反应会发生少许臭氧和氮的氧化物,可能有生态学的影响。虽然对一些运行线路作过普遍的丈,证实这些影响其实不重要,但对从此电压更高的线路仍应给以注重。另外一方面,高压直流线路上发生电晕放电所形成的离子空间电荷,其浓度随着电压升高而增年夜,它们对人体及生态是否有一定影响,也是人们正在研究的课题。

电晕影响主要浮现为电磁骚扰及噪声。电晕放电发生高频电磁场引发的电磁波将无线电举措措施的正常接收发生干扰,影响电力线路周围居平易近无线电广播和电视的收听收看。对于220kV及以下线路,这一干扰已引发重视,随着输电成长到超高压,这类影响更为较着。

输电线路电晕放电发生的电磁噪声与有统一声压级的一般情况噪声相比,凡是更使人厌烦。一些蓬勃国家早期建设的几条500kV和765kV交流线路由于导线概况场强较高,引发的噪声遭到四周居平易近年夜地诉苦,只得降压运行,后来更换为年夜直径的导线。一些研究讲明,对于特高压线路,电磁噪声将是选择导线结构、影响费用和肯定输送电压的主要身分。

超高压及特高压线路的杆塔高峻显眼,设计时需要斟酌对周围景物的影响,应使其造型美观、透视度好、颜色与自然情况协调;架设线路时,也应尽减小对于自然情况的破坏。

总之,输电电压成长到超高压及特高压阶段,情况问题已成为输电工程建设中一个影响极年夜的方面。例如年夜大都情况下,输电线路导线截面的选择、导线对地净空距离简直定等,已不是凭据工作电流或尽缘要求了,而是由电晕特征及对地面场强的限制要求来决议。随着人们庇护情况呼声的日益高涨,在一些国家,来自公众的阻力起头给电厂、变电所和线路走廊的选址带来许多坚苦,或订出了许多严酷的限制。

对上述各类各样的问题,工程技术人员进行了充实的查询拜访研究,对其进程已有经比力清晰的领会,并能适当地加以控制。

当前的问题是电场是否会发生持久的生态影响。输电线发生的电场能在人和生物体内感应出微弱的电流和电场,虽然这一电流和电场小到感受不出来,但它们是否存在着潜在的危险,在今朝对生物体的电结构及相互作用机制等理论问题还没解决的情况下是不十分清晰的。近十年来,列国的科学家、技术人员和医务工作者进行了年夜的研究,虽然有些问题已获得比力一致的看法,可是很多问题还正在继续计议中。公众对此也出格关心。对于输电系统发生的磁场也有类似的问题。

对于远距离输电来说,高压直流输电比交流输电更经济。当前直流输电成长迅速,电压品级不竭提高。同交流输电线路一样在,高压直接电线路对周围情况的影响是一个必需斟酌的重要方面。然而,由交流输电线路和直流输电线路所发生的情况影响有着相当年夜的差异。这主要是由于它们的电压性分歧,一个是交变的而另外一个是恒定的。

交直流输电线路发生电晕的机理是不异的。当输电导线概况的直流电场强度到达电晕肇端电场强(与交流电场强度的峰值相对应)时,导线即发生电晕。不外,由于交、直流电压作用的形式分歧,在导线概况发生电晕后,其成长进程有很年夜差异。

直流导线上的电压极性是不改变的,是以,电晕放电所发生的电荷在空间形成了两个区域,即电离区和极间区。电离区是围绕导线很薄的一层,电离区内的电场强度很高,在那里由电子碰撞电离以电子崩的形式发生的电荷点,因被导线发生的电场所排斥,则进进极区间,这是指电极间布满了空间电荷的一个广漠区域。

例如,对负的单极性线路来说,电离区内的电子以一定速度被排出后,它们很快与有一定亲合能力的中性份子连系成负离子。这些负离子不竭向地面流动,形成负离子流。正的单极性线路也是一样,正导线是发生正离子的源,从导线动身的正离子空间电荷布满了输电线导体和年夜地之间的极间空间。

对于双极输电线路来说,由每极导线划分发出的正离子和负离子不仅向年夜地漂移,还将向相反极性的导线漂移,是以,一条双极直流输电线路的极间区包括三个有着分歧的空间电荷的区域。它有两个划分处在每极导线与年夜地之间的单极性正或负离子区域,和一个处于相反极性导线之间同时有两种离子的双极性区域。

在交流输电线路中是不会泛起这类情况的。由于导线电压极性周期性变化,上半个周期被排斥的带电离子,下半个周期又几近全数被拉回来,是以基本上不存在这些离子脱离导线的运动,故空间不存在游动的带电离子。

一般说来,准确看待情况问题,一方面应充实熟悉当前情况污染问题的严重性,积极做好情况庇护工作,对于每项新泛起的技术装备,都要仔细考查它是否会造成情况污染、是否会对人体健康有故障,做到以预防为主,防患于未然。另外一方面,对于所了现的问题科学技术的成长,总能不竭地解决各类各样的情况问题,列国为成长超高压和特高压输电做了很多研究工作,每采用一个新的电压品级,经常是提早十几年就起头进行研究、实验和典型试运行。一些国家都建有相当规模的超高压及特高压实验研究基地,对包括情况问题在内的各个方面进行着普遍的研究。我国也很重视超高压输电技术,在国内已建有一批较高水平的高压实验室和实验场地,近些年来在研究高压输电对情况的影响和解决措施等方面做了年夜工作,为我国超高压输电的迅速成长作出了进献。然而,由于在很多人的传统观念中,情况庇护所触及的范围还不包括高压输电这一领域,因而从某种水平上来说,很多人对这一问题其实不十分领会。从国内情况来看,自从330kV和500kV超高压输电线路运行以来,引发的问题很多。有些是注重不够带来的问题,有些则是由于人们没必要要的疑虑或恐惧。是以,有关高压输电情况问题的原由、特点或散布纪律、计较方式、下降措施等应当让更多的人领会。


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