輸配電線路附近的工頻磁場

輸電線路一般是指從發電廠或樞紐變電站向遠方或受端變電站輸送電能的線路，通常使用的電壓等級為110kV及以上。配電線路一般是指將電能從地區變電站送至用戶的線路，通常使用的是110kV及以下電壓等級(尤以35kV及以下中、低壓配電網為主)。輸、配電線路既可以采用架空導線(桿、塔)也可采用地下電纜(或地下密閉管線)。架空線路可在地面產生電場和磁場；地下電纜則因對電場具有良好的屏蔽作用而不在地面上產生電場，但仍可在地面上產生磁場。

1.高壓架空輸電線路

輸電線路周圍產生的磁場水平與線路中負荷電流的大小成正比例關系。表1顯示了美國邦維爾*(BPA)關于各種型式高壓架空輸電線附近的磁場水平實測調查結果。表1中磁場是對321條電力線路按年度平均負荷計算的平均值。在一年中*高負荷時段內(約1％時間)，磁場水平約比表中平均水平增加一倍。

表1各種電壓等級輸電線路周圍典型的工頻磁場水平(工頻磁感應強度平均值)

高壓架空輸電線路在周圍環境中產生的磁場與多種因素有關，這些因素包括：一基鐵塔上架設單回三相輸電線(三相“單回路”)還是架設多回三相輸電線(“同塔多回路”)；桿塔高度；導線對地距離；三相導線布置方式(上字型、三角形、水平布置等)；多回線路相對布置方式(干字型、鼓型上下布置等)；同塔多回線路三相相序的相對排列方式；相間距離等。鑒于上述多種設計因素，電力部門在首先滿足環境質量標準前提下，綜合考慮線路運行安全性、可維修性及經濟技術比較，優化線路設計，以降低輸電線路周圍的磁場水平。

圖1列舉了220kV電壓等級，采用貓頭型鐵塔，三相單回路，導線呈三角型布置的輸電線路下，離地1m高度處的磁場橫向分布計算曲線。曲線以鐵塔中心線為坐標原點(O點)，顯示了磁感應強度(磁通密度)隨距離的衰減關系。該圖曲線對應的計算線路電流為300A(采用LGJ—300鋼芯鋁絞線)，圖中曲線自上至下對應導線對地計算高度h分別為8、9、10、11、12、13、14、15、16、17m。

圖1 220kV單回路架空線路在不同導線對地高度下的地面(1m高度處)工頻磁場分布曲線

圖2列舉了220kV電壓等級，同塔雙回路采用鼓型鐵塔，每回路導線上、下垂直布置的輸電線路周圍，離地1m高度處的磁場分布計算曲線。曲線同樣以鐵塔中心線為坐標原點。該曲線對應的計算線路電流為480A(采用2× LGJQ—240鋼芯鋁絞線)，導線對地計算高度h與圖1同。圖中實線為雙回路同相序布置(自上到下同為ABC排列)、虛線為逆相序(自上到下分別為ABC、CBA)布置。由圖2可見，線路下方的*大磁感應強度水平僅為10μT以下。

圖2 220kV同桿雙回路架空線路在不同對地高度下的地面工頻磁場分布曲線(1m高度處)

應注意到，線路周圍空間的工頻磁感應強度與線路電流成正比。隨著單回線路輸電容量的增大，500kV同塔多回輸電線路已采用分裂數更多、截面更大的導線（如6×630mm2導線），每回線路電流可高達2000～3000A。此時，線路下方工頻磁感應強度*大值可能高達20～30μT。但即使對多分裂、大截面、走廊內線路高度密集的同塔多回路輸電線路，其下方的工頻磁感應強度*大值仍遠低于環境影響評價標準限值(100μT)。由圖1、圖2計算實例可見，在距線路中心50～100m以上距離處，來自電力線路的工頻磁場水平已與當地生活環境中的背景水平相當。

2.中、低壓架空配電線路

中、低壓架空配電線路的架設高度除考慮環境影響外，還受通道安全及避免外力破壞等因素限制，其架設高度相對較高，架空線路下方產生的工頻電場與工頻磁場水平均較低。典型的近地面工頻電場強度水平在200V／m以下；架空配電線路正下方的工頻磁感應強度，對于主干線路通常在1～2μT范圍內，支線則小于1μT。

3.高、中壓地下電纜

高、中壓電纜外層的金屬屏蔽層和鎧裝層可以有效地屏蔽電纜帶電芯線在周圍所產生的電場。但是地下電纜芯線中的電流所產生的磁場卻不能為其外層金屬層有效地屏蔽(特別對單芯電纜而言，其金屬屏蔽層的屏蔽效果基本不存在)。

對于三相地下電纜輸配電線路，在其敷設位置上方地面所產生的磁場水平，取決于電纜埋設深度、3條相線之間的距離、導線的相對排列方式以及電纜中的工作電流。將三相3根電纜的間距減小，由于不同相位的三相磁場互相抵消的作用，可明顯降低地面的磁場；采用3芯電纜或將三相單芯電纜布置成三角形也可有效降低地面磁場。圖3-6給出了工作電流為300A的中壓(10～20kV)電纜(圖中括號外數據)和工作電流為600A的高壓(110kV)電纜(圖中帶括號數據)在常規埋設深度下產生的地面工頻磁感應強度數值及分布示意圖。由圖3可見，在直接敷設地下電纜的地面上方路段，工頻磁感應強度可達到10μT數量級，其數值比相應架空線路產生的磁場更高，但其影響范圍相對較小。同樣的分析結論也可見于美國南加州愛迪生電力公司的設計導則中。

圖3高、中壓地下電纜產生的地面磁場

圖4 66kV架空線與地下電纜產生的地面(1m高度)磁場