高压交流输电线下工频电场分布及环境因素影响研究

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随着电网的快速发展,如今由高压输变电工程产生的工频电磁辐射环境问题成为人们越来越关注的热点。本文选取110kV、220kV、500kV三种目前架设最为广泛的交流输电线路的典型断面作为研究对象,进行为期一年的现场实测,考察一年当中工频电场的分布及变化情况,得出三种电压等级输电线路工频电场在边导线处和线路防护距离处的衰减程度;分析了一年中温度、相对湿度以及下垫面等环境因素对工频电场的影响;提出减缓工频电场环境污染的措施。(1)110kV、220kV、500kV输电线路一整年的监测数据中,每个月的地面工频电场强度的计算值和实测值变化趋势均一致,且各月计算值间变化较为平稳,而各月实测值间变化幅度则较大,主要因为理论计算有一些理想的假设和简化,实际情况则要复杂很多。根据各月地面工频电场最大值的实测值对应于计算值的变化情况,推断下垫面情况是造成计算值和实测值差异的主要因素。同时,根据各电压等级输电线路工频电场衰减情况,给出安全防护距离设置建议。(2)环境温度变化趋势与地面附近工频电场强度最大值变化趋势一致,与导线最低弧垂高度变化趋势相反。110kV、220kV、500kV导线最低弧垂年变化范围分别为其导线最低弧垂年平均高度的94.85%~105.15%,91.86%~108.14%,95.10%104.20%。对应的工频电场强度在一年中也是在一个振幅范围内波动。今后在线路设计或者输电线路环境影响评价等工作的过程中应该考虑工频电场强度的变化幅度,并根据温度不同调整最大工频电场强度作为安全标准。相对湿度会对工频电场的现场监测有一定的限制,应当在5%~80%内监测。相对湿度还与尖端放电有关,湿度越低越容易发生尖端放电。相对湿度对工频电场的影响的十分微弱的,可以忽略,只要保证测量时相对湿度在合理范围内即可。线路下垫面的存在对地面工频电场实测强度有影响,且这种影响是不可忽略的。本文以下垫面较为平整的农作物为研究对象提出虚拟地面的概念,得出导线虚拟高度h’<导线实际高度h,且当植被高度较大时,虚拟高度和实际高度之间的差值较大,计算与实测工频电场强度差值也较大。(3)结合对高压输电线路工频电场的分布研究,提出减缓高压输电线路附近工频电场环境污染的技术和管理措施,为今后的输电线路设计和环境影响评价等相关工作提供很好的参考。
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