特高压直流输电的电磁环境问题

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1、特高压直流输电的电磁环境问题我国电网的特点是能源资源与经济发展地理分布极不均衡，必须发展长距离、大容量电能传输技术，采用新的或更高一级电压等级，实现西南水电东送和华北火电南送。高压直流输电可远距离、大容量传输电能，适合大区电网非同步互联，具有线路造价低，功率损耗小，功率调节迅速灵活，不存在系统稳定问题等优点，在国内外得到了广泛应用。我国正在积极兴建直流输电工程，±800kV特高压直流输电工程已经在建。与此同时，环境保护问题引起人们越来越多的关注，居民的法律保护意识日益加强，与电力部门因环境问题的纠纷不断发生。直流输电线路除了具有与交流输电线路相似的电晕损失和无线

2、电骚扰外，还有空间电荷的存在使地面场强增大以及直流特有的离子流场等问题。虽然±800kV特高压直流输电在技术上是可行的，但世界上还没有1条实际线路运行，缺乏实际经验。我国在±800kV直流输电电磁环境、过电压与绝缘配合、直流偏磁、控制保护系统、特高压交直流混合电网的稳定性等重要问题上还需深入研究。本文只针对特高压直流输电电磁环境问题进行讨论。1电磁环境概述1.1概述输电线路的电磁环境包括线路下方电场效应、无线电干扰和可听噪声等几方面内容，是输电工程设计、建设和运行中必须考虑的关键问题之一。高压直流输电线路运行时在导线周围空间产生离子流场，线下合成场强对人体产生影

3、响。线路或换流站设备产生的无线电干扰对无线电通信正常接收产生干扰，产生的过高可听噪声易使附近居民或工作人员感觉烦躁不安。随着电压等级的升高，电磁环境问题将更加突出，因此对特高压直流输电进行电磁环境研究十分重要。1.2有关限值选取的建议中国电力科学研究院建议将±800kV及以上电压等级直流输电线路的电磁环境指标限制在±500kV直流输电线路的水平，即合成场强限值为30kV/m，离子流密度限值为100nA/m2。距正极性导线15m处的50%全天候可听噪声水平限值为45~50dB(A)；无线电干扰水平的限值参照GB15707–1995中对交流500kV输电线路的无线电

4、干扰限值要求选取。这些限值的选取还应结合我国的具体情况进行分析。1.3需要重点研究的问题美国电力科学研究院对±800kV及以上电压等级直流输电线路的电磁环境进行了大量研究工作，为±800kV及以上电压等级直流输电线路的设计提供了宝贵的经验。由于我国输电线路距离长，所经高海拔地区气候条件恶劣；与离子流、无线电干扰及可听噪声的产生密切相关的电晕放电受空气密度、湿度、天气条件等因素的影响很大。我们应该在参考国外研究经验的基础上根据国内实际情况进行深入的研究。建议加强特高压直流输电电磁环境标准体系的研究；加强高海拔复杂气候条件下线路电晕放电情况、无线电干扰、可听噪声的研

5、究；加强线路离子流场的计算和测量研究；加强换流器对换流站内、站外无线电和噪声干扰机理和抑制措施的研究等。2电场强度和离子流密度2.1直流线路电场下人的直接感受直流线路的电场由导线上电荷产生的场(标称电场)和电晕引起的空间电荷(离子)产生的场合成。除合成场外，人体截获直流输电特有的离子流效应也可能对人体造成一定影响。其产生机理如下：高压输电线路上，当输电导线表面电位梯度超过一定数值时，靠近导线表面的空气发生电离，产生的离子在电场力的作用下向导线四周扩散，在此过程中还发生复杂的中和和迁移运动。对于双极直流输电线路，整个空间大致分为3个区域：在正极导线与地面之间的区域

6、充满正离子；负极导线与地面之间区域充满负离子；正负极导线之间正负离子同时存在。导线发出和吸收电荷的过程造成电晕损失，入地的电荷则构成入地离子流。空间电荷运动形成离子流。离子遇到对地绝缘体，将附着在该物体上使其带电，可能引起暂态电击。人在直流线下会截获离子流，被截获的离子流通过人体入地。研究表明：要得到同样的感受，流过人体的直流电流要比交流电流大5倍以上；而人在直流线下截获的电流又比能感觉的临界值小2个数量级。因此，人在直流线下截获离子流一般不会有感觉。与交流线路不同，在正常运行的直流线路下，基本没有电场变化产生位移电流的现象。人在电场中的直接感受和暂态电击是制定

7、直流线路电场限值需考虑的主要问题。美国在直流线下进行的直接感受试验表明，对穿普通鞋的人，当电场为30kV/m时，毛发和皮肤才开始出现刺激感。ICNIRP(国际非电离辐射防护委员会)指出，对大多数人，因表面电荷引起烦恼的感觉不会发生在25kV/m场强以下。前苏联研究直流电场效应后认为，直流线路下的允许电场可达50kV/m。中国电力科学研究院在直流线路下进行的人体直接感受试验表明：毛发和皮肤对直流电场最敏感。在地面电场强度E<30kV/m的地方，皮肤感觉不明显；在E为30、35、38、44kV/m的地方，外露皮肤的感觉分别为有微弱刺激感、较明显的刺激感、很明显的刺激

8、感和刺激感很强烈。离开高