輸配電線路附近的工頻磁場

       輸電線路一般是指從發(fā)電廠或樞紐變電站向遠(yuǎn)方或受端變電站輸送電能的線路，通常使用的電壓等級為110kV及以上。配電線路一般是指將電能從地區(qū)變電站送至用戶的線路，通常使用的是110kV及以下電壓等級(尤以35kV及以下中、低壓配電網(wǎng)為主)。輸、配電線路既可以采用架空導(dǎo)線(桿、塔)也可采用地下電纜(或地下密閉管線)。架空線路可在地面產(chǎn)生電場和磁場；地下電纜則因?qū)﹄妶鼍哂辛己玫钠帘巫饔枚辉诘孛嫔袭a(chǎn)生電場，但仍可在地面上產(chǎn)生磁場。

1.高壓架空輸電線路

       輸電線路周圍產(chǎn)生的磁場水平與線路中負(fù)荷電流的大小成正比例關(guān)系。表1顯示了美國邦維爾*(BPA)關(guān)于各種型式高壓架空輸電線附近的磁場水平實(shí)測調(diào)查結(jié)果。表1中磁場是對321條電力線路按年度平均負(fù)荷計(jì)算的平均值。在一年中*高負(fù)荷時(shí)段內(nèi)(約1％時(shí)間)，磁場水平約比表中平均水平增加一倍。

表1各種電壓等級輸電線路周圍典型的

工頻磁場水平(工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度平均值)

       高壓架空輸電線路在周圍環(huán)境中產(chǎn)生的磁場與多種因素有關(guān)，這些因素包括：一基鐵塔上架設(shè)單回三相輸電線(三相“單回路”)還是架設(shè)多回三相輸電線(“同塔多回路”)；桿塔高度；導(dǎo)線對地距離；三相導(dǎo)線布置方式(上字型、三角形、水平布置等)；多回線路相對布置方式(干字型、鼓型上下布置等)；同塔多回線路三相相序的相對排列方式；相間距離等。鑒于上述多種設(shè)計(jì)因素，電力部門在首先滿足環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)前提下，綜合考慮線路運(yùn)行安全性、可維修性及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，優(yōu)化線路設(shè)計(jì)，以降低輸電線路周圍的磁場水平。

       圖1列舉了220kV電壓等級，采用貓頭型鐵塔，三相單回路，導(dǎo)線呈三角型布置的輸電線路下，離地1m高度處的磁場橫向分布計(jì)算曲線。曲線以鐵塔中心線為坐標(biāo)原點(diǎn)(O點(diǎn))，顯示了磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁通密度)隨距離的衰減關(guān)系。該圖曲線對應(yīng)的計(jì)算線路電流為300A(采用LGJ—300鋼芯鋁絞線)，圖中曲線自上至下對應(yīng)導(dǎo)線對地計(jì)算高度h分別為8、9、10、11、12、13、14、15、16、17m。

圖1 220kV單回路架空線路在不同導(dǎo)線對地高度下的

地面(1m高度處)工頻磁場分布曲線

       圖2列舉了220kV電壓等級，同塔雙回路采用鼓型鐵塔，每回路導(dǎo)線上、下垂直布置的輸電線路周圍，離地1m高度處的磁場分布計(jì)算曲線。曲線同樣以鐵塔中心線為坐標(biāo)原點(diǎn)。該曲線對應(yīng)的計(jì)算線路電流為480A(采用2× LGJQ—240鋼芯鋁絞線)，導(dǎo)線對地計(jì)算高度h與圖1同。圖中實(shí)線為雙回路同相序布置(自上到下同為ABC排列)、虛線為逆相序(自上到下分別為ABC、CBA)布置。由圖2可見，線路下方的*大磁感應(yīng)強(qiáng)度水平僅為10μT以下。

圖2 220kV同桿雙回路架空線路在不同對地高度下的

地面工頻磁場分布曲線(1m高度處)

       應(yīng)注意到，線路周圍空間的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度與線路電流成正比。隨著單回線路輸電容量的增大，500kV同塔多回輸電線路已采用分裂數(shù)更多、截面更大的導(dǎo)線（如6×630mm2導(dǎo)線），每回線路電流可高達(dá)2000～3000A。此時(shí)，線路下方工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度*大值可能高達(dá)20～30μT。但即使對多分裂、大截面、走廊內(nèi)線路高度密集的同塔多回路輸電線路，其下方的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度*大值仍遠(yuǎn)低于環(huán)境影響評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值(100μT)。由圖1、圖2計(jì)算實(shí)例可見，在距線路中心50～100m以上距離處，來自電力線路的工頻磁場水平已與當(dāng)?shù)厣瞽h(huán)境中的背景水平相當(dāng)。

2.中、低壓架空配電線路

       中、低壓架空配電線路的架設(shè)高度除考慮環(huán)境影響外，還受通道安全及避免外力破壞等因素限制，其架設(shè)高度相對較高，架空線路下方產(chǎn)生的工頻電場與工頻磁場水平均較低。典型的近地面工頻電場強(qiáng)度水平在200V／m以下；架空配電線路正下方的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度，對于主干線路通常在1～2μT范圍內(nèi)，支線則小于1μT。

3.高、中壓地下電纜

       高、中壓電纜外層的金屬屏蔽層和鎧裝層可以有效地屏蔽電纜帶電芯線在周圍所產(chǎn)生的電場。但是地下電纜芯線中的電流所產(chǎn)生的磁場卻不能為其外層金屬層有效地屏蔽(特別對單芯電纜而言，其金屬屏蔽層的屏蔽效果基本不存在)。

       對于三相地下電纜輸配電線路，在其敷設(shè)位置上方地面所產(chǎn)生的磁場水平，取決于電纜埋設(shè)深度、3條相線之間的距離、導(dǎo)線的相對排列方式以及電纜中的工作電流。將三相3根電纜的間距減小，由于不同相位的三相磁場互相抵消的作用，可明顯降低地面的磁場；采用3芯電纜或?qū)⑷鄦涡倦娎|布置成三角形也可有效降低地面磁場。圖3-6給出了工作電流為300A的中壓(10～20kV)電纜(圖中括號外數(shù)據(jù))和工作電流為600A的高壓(110kV)電纜(圖中帶括號數(shù)據(jù))在常規(guī)埋設(shè)深度下產(chǎn)生的地面工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值及分布示意圖。由圖3可見，在直接敷設(shè)地下電纜的地面上方路段，工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)到10μT數(shù)量級，其數(shù)值比相應(yīng)架空線路產(chǎn)生的磁場更高，但其影響范圍相對較小。同樣的分析結(jié)論也可見于美國南加州愛迪生電力公司的設(shè)計(jì)導(dǎo)則中。

圖3高、中壓地下電纜產(chǎn)生的地面磁場

圖4 66kV架空線與地下電纜產(chǎn)生的地面(1m高度)磁場