高压输电线路环境影响评价模拟类比研究.pdf

作者通讯处 丰江帆 210097 南京师范大学随园校区研究生公寓 0519 室 电话 025 83598339 转810 E -mail fengjiangfan163. com 2005- 11-30 收稿 高压输电线路环境影响评价模拟类比研究 ＊ 吴高强 1 程胜高 1 邬 雄 2 刘震环 2 郭 锋 1 1.中国地质大学环境评价研究所, 武汉 430074; 2.国家电网公司武汉高压研究所, 武汉 430074 摘要 本文按照规范对高压输电线路工程环境影响评价模拟类比的说明, 结合对输电线路下方形成的工频电磁场 和无线电干扰值的理论计算, 通过分析影响线路下方工频电磁场、无线电干扰强度及空间分布的因素, 总结出几点关 于类比线路选取方面的经验, 为今后电磁环评中模拟类比线路的选择提供依据和参考。 关键词 环境评价 输电线路 模拟类比 工频电磁场 无线电干扰 ＊湖北省电力公司资助项目 0 引言 目前 ,全国各大电网基本上都以 500 kV 线路为 骨干网架, 以 220 kV 线路为主体 ,并形成相互关联的 联合电网 。这对全国范围内电力资源的优化配置是 有利的,但与此同时日益密集的电网也引起了人们的 广泛关注,尤其是 110 kV 及以上高压输电线路穿越 城镇的情况经常出现 ,国家也加强了对电磁辐射建设 项目的环境监督管理 。为此, 对输变电工程环境影响 评价进一步提出了要求, 电压等级为 110 kV 及以上 的输电线路工程投产前必须进行环境影响评价。 1 理论计算模型 本研究输电线路地面产生的工频电场、 工频磁场 以及无线电干扰值均根据 HJ T24 -1998 500 kV 超 高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范中 的数学模型理论计算得到 [ 1] 。 1. 1 工频电场 高压送电线上的等效电荷是线电荷 ,由于导线半 径 r 远小于架设高度h ,因此等效电荷的位置可以认 为是在送电导线的几何中心。设送电线路无限长并 且平行于地面, 地面可视为良导体, 利用镜像法计算 送电线上的等效电荷 。 多导线线路中导线上的等效电荷计算的矩阵方 程为 U1 U2  Un λ 11λ12λ1n λ21λ22λ2n  λn1λn2λnn Q1 Q2  Qn 式中 Ui 各导线对地电压的单列矩阵 ; Qi 各导线上等效电荷的单列矩阵; λij 各导线的电位系数组成的 n 阶方阵 n 为导线数目 。 [ λ ] 矩阵由镜像原理求得。根据等效电荷量, 空 间任意一点的电场强度可根据叠加原理计算得出 ,在 x , y 点的电场强度分量 Ex和Ey可表示为 [ 1] Ex 1 2πε0 ∑ m i 1 Qi x -xi L 2 i -x -x i Li′ 2 Ey 1 2πε0 ∑ m i 1 Qi y -yi L 2 i -y -y i Li′ 2 式中 xi、yi 导线 i 的坐标 i 1、 2、m ; m 导线数目 ; Li、 Li′ 导线 i 及镜像到计算点的距离 。 1. 2 工频磁场 由于工频情况下电磁性能具有准静态特性,线路 的磁场仅由电流产生 。应用安培定律,将计算结果按 矢量叠加, 可得出导线周围的磁场强度。 不考虑导线 i 的镜像, 空间上 A 点处的磁场强 度为 H 1 2πh 2 L 2 74 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 式中 I 导线 i 中的电流值 ; h 计算 A 点距导线的垂直高度; L 计算 A 点距导线的水平距离。 1. 3 无线电干扰值 0. 5 MHz 时高压交流架空送电线的无线电干扰 场强计算模型为 E 3. 5gmax12r -30 33lg 20 D 式中 E 无线电干扰场强 dB μ V m ; r 导线半径 cm; D 被干扰点距导线的距离 m ; gmax 导线表明最大电位梯度 kV cm 。 gmaxg 1 n -1d R 式中 R 通过次导线中心的圆周直径 cm ; n 次导线根数; d 次导线直径 cm; g 导线的平均表面电位梯度。 g Q πε0dn 式中 Q 每极导线的等效总电荷。 2 模拟类比线路选取原则 类比线路选取总的原则是类比线与拟建线运行 后地面产生的工频电磁场和无线电干扰在强度和空 间分布上基本一致。按照 HJ T24 -1988 规范关于 送电线路模拟类比测量方式的规定 ,考察导线下方距 地1. 5 m 处 、 两边相导线向外延伸 50 m 之间范围的 工频电磁场和距地 2 m 处 、 频率为 0. 5 MHz 下的无线 电干扰值 。本研究以对线路下方工频电磁场 、 无线电 干扰值的理论预测为依据 ,认为类比线路选取时应考 虑以下几个方面 。 2. 1 电压等级 电压等级一致性是选取类比线路的首要条件。不 同电压等级的输电线路在空间上产生的工频电场和无 线电干扰值有明显的差异 ,在同一高度下,线路电压等 级越高,地面产生的工频电场和无线电干扰值越大,因 此类比线路的电压等级必须与拟建线路一致。 2. 2 线路电流强度 在导线对地距离一定的条件下 ,输送电流越大地 面产生的工频磁场就越大。以 220 kV 线路为例, 导 线型号为 2 LGJ-300,水平排列,导线对地距离16 m, 相间距 4 m, 理论预测不同电流条件下 300、400 700 A 线路下方产生的磁场强度。在不同电流强度 下线路地面产生的磁场极大值均位于中心导线投影 处,且磁场分布对称于中心导线 。当电流为 300 A 时,地面最大磁场为 6. 6 μ T ; 当电流为 700 A 时 ,最大 磁场强度为 15. 5 μ T , 是前者的 2. 3 倍 。因此在环境 评价时应选取与拟建线路设计电流强度相近的线路 作类比线, 以便更准确地预测拟建线路运行后对环境 的工频磁场影响 。 2. 3 导线对地距离 导线对地距离主要由线路的电压等级决定。同 电压等级线路下方产生的最大工频电场强度及无线 电干扰值与导线对地距离成反比。同电压等级的输 电线路随着导线对地距离的增大,线路对地面产生的 工频电场和无线电干扰极大值均逐渐减小。500 kV 线路导线对地距离由 10 m 增大到 15 m ,最大工频电 场 减 小 4. 2 kV m, 最 大 无 线 电 干 扰 值 减 小 14. 4 dB μ V m ; 330 kV 线路对地距离由 8 m 增大到 13 m ,最大场强值减小 4. 0 kV m, 最大无线电干扰值 减小 18. 2 dB μ V m ; 220 kV 线路对地距离由 6 m 增 大到 11 m, 最大场强值减小 4. 4 kV m ,无线电干扰值 减小达25. 8 dB μ V m 。 运行电流相同情况下 ,线路下方产生的工频磁场 强度亦与导线对地距离成反比, 以 220 kV 线路为例, 导线型号为 2LGJ-300 ,水平排列 ,相间距 4 m ,运行 电流 300A 。当导线对地距离为16 m 时 ,线路下方磁 场极大值为 6. 6 μ T ; 导线对地距离为 8 m 时 ,磁场极 值增为11. 6 μ T ,比前者增加了约 75. 6。因此, 应尽 量选取与拟建线路相同导线对地距离的线路作为类 比线 。 2. 4 导线排列方式 导线排列方式主要由线路使用的杆塔类型所决 定。电力杆塔类型相对较多, 但线路的排列方式一般 只有 4 种,分别为垂直排列 、 正三角形排列 、 倒三角形 排列和水平排列 [ 3] 。 4 种排列方式下的场强分布均对称于中心导线。 垂直和倒三角排列的线路场强变化趋势相似 ,最大值 位于中心导线下方, 其中倒三角排列的场强分布较垂 直排列平缓 ; 水平和正三角排列的线路场强变化走势 亦较相似 , 场强极大值位于距中心导线投影处约 10 m ,其中水平排列的场强值较正三角排列低。比较 该4种排列方式产生的场强,垂直方式排列的线路场 强极大值较其它3 种排列方式要高 ,高出约 1倍 ,但高 场强区分布范围较小; 倒三角排列较正三角形、水平排 75 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 列方式的场强分布要集中 ,且高场强区分布范围较小。 导线排列方式对无线电干扰强度也有一定的影 响,线路垂直排列时无线电干扰极值最大 ,正三角排 列最小,两者相差 8. 4 dB μ V m 。4 种排列极大值均 分布在中心导线投影处, 变化趋势基本相同 ,仅在距 中心导线投影两侧 10 m 内略有变化。 线路导线排列方式主要影响线路产生的工频电 场强度及分布, 使线路下方形成不同的高场强区。在 类比线路的选取过程中, 考虑导线排列方式一致性有 利于准确预测拟建线路运行后地面场强的分布。 330 kV及以上超高压输电线路不同的导线排列方式 会导致线路下方不同范围的场强超标区 ,因此考虑导 线排列方式的一致性尤为重要 。 2. 5 线路回数及布置方式 输电线路回数及其布置方式主要影响地面场强 变化。当线路为双回, 且同相序排列时 , 两线路产生 的工频电场相互叠加, 总量增大; 当线路逆相序排列 时,线路相互屏蔽 ,地面场强变小。当只有一回线路 架设运行时,地面产生的最大场强介于前两者之间 。 因此, 类比线路选择过程中, 要注意线路回数及 布置方式的一致性, 单回线路应选取单回线路作类 比; 双 多 回线路应选取双 多 回线路作类比 ,且双 多 回类比线路的相序布置要与拟建线路一致。 2. 6 相导线根数 高压输电线路为了限制导线电晕的产生 ,常常采 用分裂导线。分裂根数越多, 导线产生的无线电干扰 值越小,但是分裂导线根数增多,其对地电容增大 ,从 而导线上蓄积电荷增多造成地面电场强度增大。 表1 给出了 500 kV 线路采用 3 种分裂导线时地面产 生的工频电场和无线电干扰值, 其中导线水平排列, 对地距离 12 m ,相间距 8 m。 表 1 分裂导线根数对地面电场和无线电干扰的影响 相导线 最大工频电场 kVm- 1 最大无线电干扰 dB μ Vm- 1 2LGJQ-8006. 080. 80 3LGJQ-4006. 674. 70 4LGJQ-3007. 268. 50 由表 1 可知 ,导线采用 4 分裂的线路地面产生的 最大场强比双分裂增大了 20, 场强的绝对值增大 了1. 2 kV m; 而无线电干扰值则比双分裂导线减小了 15. 2, 绝对值减小12. 3 dB μ V m 。所以,线路导线 分裂数在类比线路选择时应引起足够重视。 2. 7 所在地气候类型及地质地形特点 大气条件, 诸如空气密度、湿度、风 、降雨、降雪、 降霜及雷暴等等都以各种方式影响着线路电晕的产 生,进而影响到线路对环境的无线电干扰程度 。我国 主要分为 16个典型气象区 [ 4] ,在类比线路的选取上, 主要考虑拟建线路与类比线路是否位于同一个气象 区。只有在类似的气象条件下 ,模拟类比线路产生的 无线电干扰与拟建线路才更具可比性。 大地电导率对输电线路磁感应效应具有显著的 影响 [ 4] 。线路对通信线路的影响可以看成是由地上 导线和地下等效导线两电流分别影响的合成 ,两者对 通信线路的影响要相互抵消掉一部分,所以大地电导 率愈小 ,入地电流的等值深度愈深, 线路对通信线路 的影响范围也就愈大 。 综上所述,在类比线路选取过程中 ,不仅要考虑 电压 、 电流 、 导线高度及线路布置等方面的一致性 ,还 要充分考虑线路所处地区的气候类型及地质地形特 点的相似性 ,从而把线路对环境工频电磁场及无线电 干扰的影响预测更接近线路运行后的实际情况。 3 结束语 高压输电线路深入城区一定程度上缓解了城市 电力紧张, 但随之而来的环境问题却日益突出 [ 5] 。电 磁污染受到了越来越广泛的关注。环境影响评价能 有效预测输电线路运行后的电磁辐射影响,其中主要 预测模式是模拟类比 ,因此类比线路的合理选取是评 价预测结果科学 、 准确的关键, 也是提出相应污染防 治措施的基础。 参考文献 [ 1] 蒋忠涌等. HJ T24 -1998500 kV 超高压送变电工程电磁辐射环 境影响评价技术规范. 北京 中国环境科学出版社, 1999. [ 2] GB15707 -1995 高压交流架空送电线无线电干扰限值,1996. [ 3] 封滟彦, 俞集辉. 超高压架空输电线的工频电场及其影响 一 . 重庆大学学报,2004, 27 4 10 -14. [ 4] 能源部东北电力设计院. 电力工程高压送电线路设计手册. 北 京 水利水电出版社, 1991 192 -193, 293. [ 5] 许宜满. 高压输电线路电磁辐射污染评价. 电力环境保护, 1999, 15 3 50 -52. 作者通讯处 吴高强 430074 湖北武汉市洪山区鲁磨路 388 号 中 国地质大学环境评价研究所 E -mail wugaoqiang1981sina. com 2005- 12-06 收稿 76 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 Keywords wet crushing, discarded printed circuit boards, application, reuse of resources and secondary pollution NEW PROCESS OF MAKING FERTILIZER BY FAST DRYING AND INCINERATING OF SLUDGE FROM A SEWAGE TREATMENT PLANTLuo Baihua Gao Guangzhong 64 Abstract In order to solve the sludge risk by sewage treatment plants, it is expounded a process of making a fertilizer, by which the organic sludge from urban sewage treatment plant can be mixedwith dried sludge and aided materials, and then pelletized by a special pelleter, and finally is dried by a drier. A composite fertilizer meeting national standard can be produced, which can be used for parks and grassplots. Keywords sludge, composite fertilizer, incineration of sludge, sewage treatment plant, secondary pollution and dry DEVELOPMENT AND USE OF SAMPLER FOR RESUSPENDED PARTICULATES Chen Kui Bai Zhipeng 67 Abstract A sampler for resuspended particulates has been developed. The working principle and structure of the sampler are described. PM10and PM2, 5-collecting efficiency and sampling time of the sampler are studied, finally the suitable sampling time of the sampler is also selected. Keywords open source, sampler for resuspended particulates, collection efficiency and sampling time APPLICATION OFATTRIBUTE RECOGNITION MODELBASED ON COEFFICIENTOF ENTROPY TO UATING EUTROPHICATION OF WATER IN A LAKEWang Liqiong 69 Abstract Considering the difficulties of calculation using fuzzy synthetic uation and the relationship among uators being ignored, a new weight uation process using entropy was established. Aiming at the water quality assessment on Shanzi Reservoir, the differences of entropy and the traditional were compared in the weight calculation of uating indicators using the fuzzy mathematics. This model provides a simple and pracical for uating eutrophication of water in lakes. Keywords attribute recognition model,water quality uation, entropy and weight of uating indicator THE INITIAL STUDY ON ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT ON PAPER MAKING FACTORIES BASED UPON GISFeng Jiangfan Teng Xuewei Wu Yaodong et al 72 Abstract The ecological risk of paper making factories is the hot issue of the state and local environmental department, ecological risk assessment is one of the toolsfor helping the decision -making process. In order to analyze and uate the ecological risk in Jiangsu Province, this research used the combination of geographical ination system GISwith AHP, and the result of uation should reflect the spatial pattern of regional ecological risk. The proposed for risk assessment isone of the important s to reflect the condition of ecological risk, optimize recovery measure, and control measures. Keywords GIS, ecological risk assessment and AHP RESEARCH ON SIMULATION AND ANALOGY OF INVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT ON TRANSMISSION LINEWu Gaoqiang Cheng Shenggao Wu Xiong et al 74 Abstract According to the instruction of “ Technical Code” to the simulation and analogy of environmental impact assessment on transmission line engineering, integrating the theoretical calculation of the power -frequency electromagnetic field intensity and radio interference intensity under transmission line and analyzing the factorswhich influence the value and distribution of the electromagnetic field, radio interference under transmission line, it has been summarized some experience in the selection of analogy line, which can provide a basis and reference for the selection of analogy line of other environmental assessment on electromagnetism in the future. Keywords environmental assessment, transmission line, simulation andanalogy, power -frequency electromagnetic field and radio interference IDENTIFICATION OF WEIGHTING PARAMETERS FOR WATER QUALITY FUZZY NEARNESS MODEL BY GENETIC ALGORITHMMa Tailing Chaolunbagen Gao Ruizhong et al 77 Abstract According to the principle of minimizing nearness, genetic algorithm GAis employed to optimise the weighting parameters for water quality fuzzy model. A case study is carried out and its results are compared with those from other models. The results show that fuzzy nearness based on GA to optimise the weighting parameters could get better agreement with practical water environmental quality. Keywords genetic algorithm, weighting parameters and fuzzy nearness PRACTICE OF TREATING WASTEWATER CONTAINING ARSINE Luo Guogen Xu Shiguo Weng Huili 80 Abstract It was introduced the practice of treating wastewater containing arsine using Fenton reagent oxidation and ferric salt neutralization deposition by lime, which has a certain practical value. Keywords arsine, Fenton reagent, neutralization and deposition 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 5,Oct. , 2006