气象因素对输变电线路电磁环境的影响
王灵志;董艳艳;李薇;王占生曲阜师范大学是几本
【摘 要】There is a certain gap between the predicted value regardless of meteorological factors and the actual value . Thus ,how power frequency electromagnetic field intensity and radio interference intensity change in power transmission and transformation area are discussed and the changes are caused by some meteorological factors ,such as temperature ,humidi-ty ,wind and so on .In addition ,some relevant measures are put forward .The results show that the electromagnetic field in-tensity and radio interference intensity will be enhanced when temperature rises .The electromagnetic field intensity is pro-portional to humidity in high relative humidity while there is no obvious relationship between them in low relative humidity , and the influence of humidity on radio interference is related to line voltage .In addition ,the space magnetic field intensity will change when wind deflects transmission lines .%不考虑气象因素的输变电线路的电磁环境预测值与实际值之间有差距，探讨了温度、湿度、风等气象因素对输变电线路电磁环境的影响，并提出减缓
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措施。结果表明：温度上升，则电磁场强度及无线电干扰强度都会增强；高相对湿度下电磁场强度与湿度成正比，低湿度则无明显影响，湿度对无线电干扰的影响与线路电压有关；风使输电线发生偏移，改变空间电磁场强度。
【期刊名称】《工业安全与环保》
【年(卷),期】征服电视剧2016(042)010
【总页数】号改成什么比较有意义4页(P32-34,95)
【关键词】工频电磁场;无线电干扰;气象因素;减缓
【作 者】王灵志;董艳艳;李薇;王占生
【作者单位】华北电力大学区域能源系统优化教育部重点实验室 北京102206;华北电力大学区域能源系统优化教育部重点实验室 北京102206;华北电力大学区域能源系统优化教育部重点实验室 北京102206;中国石油集团安全环保技术研究院 北京102206
【正文语种】中 文
输变电线路产生的电磁环境污染问题是指给定场所中的所有电磁现象的总和，主要包括工频电场、工频磁场以及由电晕产生的无线电干扰等。工频电磁场是指输变电线路上产生的频率为50 Hz的电磁场，它将随着电压等级的升高而增强，其中工频电场的增强尤为明显。根据我国的电压等级进行划分，特高压主要指的是交流电1 000 kV及其以上或者正负直流电800 kV及其以上的电压等级。如此高的电压等级是否会影响人类的健康安全是大家所关心的问题。研究指出工频电磁场对生物体的影响是非电离性的，其通过相互作用的方式在生物组织内产生感应电压和电流，可能对生物体造成不利影响。至于导线电晕放电产生的无线电干扰，指的是导线电晕放电过程中产生的大量高频电磁脉冲对周边无线电通信设备收发信号等方面造成干扰。
研究表明，工频电磁场和无线电干扰强度都会受到环境气象因素的影响。不考虑温度、湿度等环境要素得到的场强的预测结果与实际测量值有一定的差距。因此，很有必要探究不同的气象因素下，输变电线路覆盖区域的电磁环境变化情况。
气象因素将影响输变电线路覆盖区域内的电磁环境情况，下文分别从工频电场、工频磁场、无线电干扰等三个方面具体探讨气象因素改变产生的影响。
1.1　气象因素对工频电场的影响
1.1.1　气象因素对电场强度的作用
（1）温度对电场强度的作用。温度对工频电场的影响主要是根据输电线路在不同温度会有不同弧垂来作用的。由悬链方程及相关公式可以得出随着温度的升高，水平应力减少，导线的弧垂增大，线下场强也就随着增加，反之则相反。
（2）湿度对电场强度的作用。由于各种电介质内存在一定数量的自由电荷，所以其本身就存在一定的导电能力。湿度改变，导线周围的水分子数目会发生变化，不仅更易产生畸变电场，且会增强电介质的极化程度，最终导致空间中某点场强的改变。
（3）覆冰和风等条件对电场强度的作用。覆冰主要是通过冰的重力作用改变了输电线路的弧垂，造成线下场强改变。风会使输电线偏移原来的位置，使线下场强分布随风向改变。
1.1.2　试验分析
彭继文等［1］对研究线路进行了每天分4个时间段采集数据的为期一周的不间断监测，并
对数据进行处理，得知：在相对湿度值不高时，相对湿度的变化对场强的影响不是很大 ，基本上不改变场强值；在相对湿度比较高的时候，电场强度随湿度增加而不断增加 ，并呈现出指数增加趋势。说明在大湿度的条件下，湿度对场强的影响较为显著。
通过BP神经网络算法，可以探究湿度与温度和工频电场间的关系［2］。给定湿度向量和温度向量，就可以通过训练网络预测出的数据 ，绘制得到温度和湿度与电场强度的关系曲线。通过设置湿度向量［32，35，36，37，38，39］和三组温度向量［34，34，34，34，34，34］、［35，35，35，35，35，35］、［36，36，36，36，36，36］，计算并绘制图表得出：保持温度不变，则湿度增加场强增加；保持湿度不变，相对湿度在32.0%～37.4%稳定时，温度上升场强增加，在相对湿度是37.4%～39.0%的时候，温度升高场强下降。
肖冬萍等［3］通过试验对3个气象区分别分析了温度、覆冰和风速对输电线线下场强的影响，其中3个气象区是按照风冰组合条件划分的，且分别适用于：川渝、华中和华东；华北和东北；沿海地区。分析数据，可得：在I气象区，对档距一致的导线，温度最高则线下场强最强，温度最低则线下场强最弱，最大风速和最大覆冰的情况下线下场强值差不多大，
介于最高温度和最低温度之间。线下场强数据：最高温度：7.82 kV/m；最大风速：7.41 kV/m；最大覆冰：7.45 kV/m；最低温度：6.70 kV/m。在Ⅱ气象区内，温度对输电线的弧垂影响依旧是最大的，温度最高线下场强最大，温度最低线下场强最小，不过在Ⅱ气象区覆冰对场强的影响能力比风速大 ，线下场强数据：最高温度：8.25 kV/m；最大风速：7.54 kV/m；最大覆冰：7.82 kV/m；最低温度：6.45 kV/m。在Ⅲ气象区内，最大风速和最高温度对场强影响都很大，其次是最大覆冰，最低温度影响最小，线下场强数据：最高温度：7.76 kV/m；最大风速：7.66 kV/m；最大覆冰：7.06 kV/m；最低温度：6.55 kV/m。
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湿度、温度等气象因素对工频电场强度的影响还是较为明显的，在实际输电线路架设过程中，不能忽视气象因素对工频电场场强的影响。除此之外，工频电场的环境影响因素应该还要考虑其他一些常见的天气现象，例如降雨和降雪以及长时间的雾霾等。由于这些天气现象是生活中经常会遇到的，所以对此方面的研究是很有意义。此外，兰新生等［4］认为湿度等影响输变电线下工频电场场强值是因为湿度影响了测量仪器的准确度，并非是湿度不同导致的线下场强不同，这值得深入探讨。
1.2　气象因素对工频磁场的影响
1.2.1　温度和风对磁场强度的作用
温度和风速会改变输电线的弧垂和其所处位置，导致空间中某点的工频磁场强度改变。
1.2.2　试验分析
在研究气象因素对输变电过程中工频电磁场的影响时，可以对温度和风速与工频磁场的影响关系做一定的分析。通过研究温度和磁场的关系可知：温度的升高将引起磁场强度的增强；不过距离档距中心较远的地方，升高同等温度时，工频磁场场强的增加量不及线下场强增加量。通过研究风速和磁场的关系可得：风速会导致磁场分布曲线向着风向偏移，且线路下方的导线偏移程度大于距离档距中心比较远的地方的偏移程度；若以中相输电线为对称中心，在上风向一侧的磁场强度随着风速的增大而降低，下风向则相反。虽然温度和风对工频磁场强度的强弱有一定的影响，但只考虑上述两种因素的影响是远远不够的 ，为了能够深入研究气象因素对工频磁场的影响，仍需继续收集数据并结合实地监测以探究更多常见的气象因素对工频电磁场强度的影响。
1.3　气象因素对无线电干扰的影响
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气象因素对无线电干扰的影响主要考虑气压、温湿度等因素，将分从电晕起始电压和无线电干扰强度两个方面来分析气象因素带来的影响。
1.3.1　气象因素对电晕起始电压的影响
1.3.1.1　气象因素对电晕起始电压的作用
（1）空气密度对电晕起始电压的作用。根据皮克公式，可知空气分子密度与起晕电场强度成正相关。随着空气密度的增大，输电线的起晕电场强度也增大 ，反之则减小。起晕电场强度对应的电压就是输电线的电晕起始电压，所以电晕起始电压与空气密度也成正相关。