高压直流输电对地磁场观测的影响.pdf

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1、第34卷第1期地震地质Vo1．34，No．12012年3月SEISM0L0GYANDGEOL0GYMar．．2012高压直流输电对地磁场观测的影响方炜'晏锐邵辉成张国强)1)长安大学地质工程与测绘工程学院，西安7100542)陕西省地震局，西安7100683)中国地震台网中心，北京100036摘要2009年12月，甘肃天水、陕西乾陵等地磁台z分量观测差值出现台阶式异常变化，同期陕西关中地区宝鸡、乾陵、周至等台站地电场观测也出现同步异常变化。经调查落实，确认此变化是由宝鸡～德阳+_500kV直流输电工程试运行引起的。高压直流输电是近年来新出现的地磁观测中的一类干扰异常。根据对宝鸡～德阳高压

2、直流输电线路邻近区域各地磁台站实际观测资料的分析，并结合安培定理和毕奥一萨伐尔定律计算了理想状态下高压直流输电对地磁观测的影响。结果表明，理论值与实际观测值基本相符，从而从机理上解释了高压直流输电对地磁观测影响的原因。由于计算时没有考虑不同地磁观测系统的差异和地下电性结构等因素的影响，因此计算方法有待进一步完善。关键词高压直流输电地磁观测同步异常机理分析中图分类号：P315．721文献标识码：A文章编号：0253—4967(2012)01—0138—070引言地震地磁观测作为地震前兆观测的一种重要手段，为地震的孕育和前兆机理研究提供了十分宝贵的资料(丁鉴海等，1994，2004；陈化然等

3、，2009；胡久常等，2009；田山等，2009)。然而近年来，随着高压直流输电网的快速建设，中国地磁观测台网观测数据受高压直流输电工程的影响越来越大。如何判定、识别和排除高压直流输电对地磁观测资料的干扰，提高地磁观测数据质量，是摆在我们面前的一项重要课题，国内外学者对此也进行了不少探索(沈红会等，2005；刘连光等，2009；周术等，2009)。2009年12月，宝鸡一德阳_+500kV高压直流输电工程(简称宝一德直流输电工程)投入试运行，受其影响，陕西关中地区宝鸡、乾陵、周至等台站地电场观测出现一组明显的台阶式同步上升(或下降)变化，由于异常期间宝～德工程多次以单回路方式试运行，这种

4、同步异常变化在中国地电场观测资料中十分罕见，具体变化过程和机理已另文发表(方炜等，2010)。那么，同样作为地震前兆主要的观测手段——地磁观测，在上述异常期间是否有类似的同步异常变化?如果有，变化的规律和机理又是什么?针对这个问题，我们应用陕西、甘肃等省数字化地磁观测资料，结合异常调查落实结果，就高压直流输电对地磁场观测的影响机理进行分析。[收稿日期]2011—03—27收稿，2011—07—28改回。[基金项目]中国地震局地震科技星火计划项目(XH12043Y)和震情跟踪项目(2012020409)共同资助。1期方炜等：高压直流输电对地磁场观测的影响1391地磁观测系统和宝一德工程简介

5、在本项工作中，我们选用的9个地磁观测台站是：乾陵台、天水台、临夏台、兰州台、格尔木台、嘉峪关台、成都台、恩施台和银川台，各台使用的均为国产GM4磁通门磁力仪。该型号仪器主要用于测量地磁场水平、垂直和磁偏角3个方向的相对变化，与其他类型测磁仪器相比，磁通门传感器具有分辨率高(最高可达10T)、测量弱磁场范围宽(10T以下)、数字化、可靠、经济、耐用等优点(王晓美等，2008)。由于我们选用同一类型的地磁观测仪器，结果相对稳定，可比性强。此外，在9个地磁观测台中，除用来作为差分分析的格尔木台、嘉峪关台和银川台外，其他6个台站均分布在宝一德工程两侧，分布相对集中，从日变形态对比分析来看，无需进

6、行通化处理。宝一德工程是国家跨区电网建设重点工程，起点为陕西宝鸡换流站，终点为四川德阳换流站(图1)，全长约534km。该工程于2008年5月开工建设，2009年12月份初步建成并投入试运行。在试运行期问，该工程多次以单回路方式进行高压直流输电，在单回路时稳定工作电流为2O00A左右，饱和电流为3000A，最大过载饱和电流为3150A。图1宝鸡一德阳~500kV高压直流输电工程线路走向及地磁台站分布Fig．1ThedistributionsofBaoji—Deyang~500kVDCpowerlineandgeomagneticobservatories2高压直流输电对地磁场影响变化特征

7、当高压直流输电采用单回路方式运行时，对地电场观测影响严重(方炜等，2010)，同样，在地震地磁观测中，我们也发现了类似的同步异常变化。由于差值分析能很好地反映地磁观测资料的相对变化，我们首先将研究区域内各台地磁观测的3个分量作相互差值，为方便与地电场资料对比，将地磁观测的世界时统一为北京时。从差值结果来看，地磁场变化较大的主要有甘肃天水、陕西乾陵等台，且主要反映在z分量差值上。以2009年12月6日为例，选取天水台作为参考台站，将各