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摘要：对于±800kV特高压直流线路,导线通流5kA，导线对地最小高度为18m时，地面最大磁感应强度不超过60μT，远小于国际上规定的限值40mT和我国即将制定的限值10mT，与地球自身的磁场相接近，因此在分析直流输电线路的场效应时无需考虑直流输电线路周围的磁场，主要考虑电场的影响。在特高压直流输电工程中,导线是衡量整个工程稳定运行的主要因素,因为导线不仅保证输电线路的正常运行,还关系到杆塔及整个线路工程建设的投资以及运行成本。由于电压等级的升高使得导线周围产生的电场强度对自然环境都带来了一系列影响,且导线表面及周围的电场强度大小决定了特高压导线结构的电晕特性(包括对无线电的干扰、电晕损失、可听噪音及直流输电中的离子流现象等)。因此，合理布置特高压直流输电工程的导线结构及正确选择导地线型号非常重要,为更深层地分析各种电晕效应提供依据。
关键词：特高压；直流输电；电磁场
一、电场对生态的影响
电场对生态造成影响主要是电流。当人或动物接触电场中对地绝缘的导电体时，可能会产生有刺痛感的电流即电击。输电线路建设过程中，会破坏沿线施工位置的植被，同时为保证建成后线路的安全运行，输电线路与线下树木垂直距离小于安全距离时，线下的树木需要砍伐，因此，输电线路在建设时将砍伐一定数量的树木，使林草植被遭到一定程度的破坏，对当地林业生产带来一定损失。美国IEEE静电感应工作组通过对志愿受试者的实验得出，对人有危险的暂态电击释放的能量大约为25J。与地绝缘良好的人触摸接地导体，当电场强度为5kV/m时，约7%的人能感觉到静电放电引起的疼痛感；当电场强度为20kV/m时，能感到放电引起的疼痛感。因此在特高压输电线路下，应避免安放长而大的金属物体或使其接地，这样可以避免稳态电击。
二、特高压直流输电对环境的影响
近年来，由于科技的发展，各种电气设备和通信设备应用到人们的日常生活中，在为人们的生活带来便利的同时也带来了一些环境问题。由于各种输变电设备及通信设备的架设，构成了一个复杂的电力网络，其对周边的环境必然产生很大的影响；人们的生活水平越来越高，对周边的居住环境的要求也随着提高，对环境问题的关注也越来越多。当输电线路运行时，其导线表面的电场强度可能超过使空气电离的临界值而发生起晕。输电线路运行的电压越高，导线越容易起晕。导线起晕会产生可听噪声、无线电干扰、空间离子流等。由于经济原因，在直流线路输电时允许有一定程度的电晕放电，但是随着电压等级的提高，这将会产生很多的电磁环境问题。
电压等级的提高和输送容量的扩大将会带来电场效应、无线电干扰和可听噪声等一系列环境问题。随着环保意识的逐渐加强，这些问题越来越引起大众的关注，并且也是直流输电线路设计、建设和运行中必须要重点考虑的。
三、特高压直流输电对人体的影响
美国电力研究院的研究表明，在同等条件下，人体对交流线路的敏感程度远远大于直流线路。人在直流电场中的感受主要通过试验的方法来获得。中国电力科学研究院曾在直流输电线下进行了人体感受试验，结果表明:在地面合成电场值小于30kV/m时，感觉不明显;当电场强度为30-35kV/m时会有微弱的刺激感，达到38kV/m以上时会有很明显的刺激感。国网电科院通过调查分布在全国的直流输电工程，得到以下结论：在输电线路走廊下活动时，基本不会有任何不适感，不到十分之一的人在接触线路下的金属物体时会有暂态电击的感觉。许多国家都制定了直流输电线路的电磁环境标准限值。美国规定直流输电线路地面电场强度限值为15kV/m，俄罗斯规定普通人群在直流输电线下活动不超过8小时，电场强度限值为15kV/m，日本环境理事会规定为9kV/m；我国在2006年实施的《高压直流架空送电线路技术导则》和2008年发布的《±800kV特高压直流输电线路电磁环境参数限值》中规定:线路下地面合成电场强度不超过30kV/m，线下地面离子流密度不超过100nA/m²，线路临近民房时，民房所在地面的未畸变合成电场强度不超过15kV/m,测量时要求满足地面合成电场值80%不超过15kV/m且最大值不超过25kV/m。因此，无论是±500kV超高压直流还是±800kV特高压直流输电线路，其线下合成电场必须控制在规定的限值之内，确保其不会对线路周边的人员和生物产生不良的影响。
四、特高压直流输电线路周围电磁场的计算方法
1、多年来，为了研究特高压直流输电线路周围电场的精确计算方法，国内外学者做了大量的努力，提出了很多能够应用于实际的计算方法。总的来说，这些方法可以分为解析法、半经验公式法和有限元法，下面分别对这三种方法作简要介绍。
（1）解析法
用解析法求解特高压直流输电线路周围合成场强所采用的基本假设有：(1)Deutcsh假设，即电晕电荷只影响电场强度的大小而不影响电场强度的方向，起晕前后电场强度方向不变(2)Kaptzov假设，即起晕后导线表面场强保持不变；(3)电荷只受电场力的作用，而不考虑电荷的扩散；(4)正负极导线起晕电压大小相等；(5)正负离子迁移率保持恒定，而不受电场强度的影响。
（2）半经验公式法
半经验公式法计算的基本思路是通过对特高压直流输电站合成场强进行大量实验得知，特高压直流输电线路地面合成场强介于两种极限情况之间，一种是未发生电晕时的地面场强，此时地面场强仅由导线本身电荷决定，为标称场强。另一种为饱和电晕时的地面场强，此时地面场强仅由极间距与导线高度决定，而与导线本身参数无关。因此，可先求出这两种极限情况下的地面场强，然后由此求出实际情况下的地面合成场强分布。
（3）有限元法
加拿大学者Janischewck妇首次提出了计算合成场强的有限元法，该方法先设空间电荷密度为某一初值，利用空间电荷密度求解空间电位及合成场强，然后再利用求出的空间合成场强求解空间电荷密度，若和原来的空间电荷密度有差值则对电荷密度进行相关修正后继续迭代计算，直到计算结果满足要求为止。计算过程中初值的选择至关重要，初值选择不当会导致程序计算时间过长，甚至有可能导致解的不收敛。为此，日本学者Takuma1981年提出了有限元法，并与1987年对该法做了进一步完善，从而使一般的初值下程序计算结果可以较好的收敛。
2、直流输电线路磁场的计算
目前对特高压直流输电线路周围场的计算研究中，多为电场的计算方法研究，而对于磁场的计算方法研究较少。在工程中特高压直流输电线路产生的磁场强度足够小可以不予考虑，但在直流输电电气参数的计算中，特高压直流输电线路周围产生的磁场的作用不能忽视。因此，特高压直流输电线路周围磁场的精确计算，具有很重要的现实意义。现有的直流线路磁场的计算方法中，解析法应用较多。
五、总结
目前尚未有研究可以证明直流电磁场会对人体产生不良影响，也没有证据可以说明其对人体会造成慢性的伤害。由于直流输电线路的运行电压保持恒定，不会有太大的电场变化，这样就不会在人体产生位移电流，而且磁场强度足够小可以不予考虑，直流线路对人体的影响主要是在人体表面产生感应电荷，在电荷放电时产生的暂态电击。因此，合理布置特高压直流输电工程的导线结构及正确选择导地线型号，研究直流输电线路下方的合成电磁场分布，确定直流线下电磁场的限值不仅具有理论意义，而且对工程建设也有重要的参考意义。
参考文献
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