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浅谈对我国特高压交直流输电技术分析与研究摘要：从世界范围看，特高压输电技术将长期发展。
根据中国电网的发展趋势，特高压电网将由１０００ｋＶ级交流输电系统和±８００ｋＶ级直流系统组成。
根据特高压交流和直流２种输电方式不同的技术经济特性，比较分析了两者的适用场合，并对特高压输电线路的防雷保护、可靠性、稳定性、电磁环境、绝缘子选型和交直流配合等技术问题，分别展开比较。
关键词：特高压交流；特高压直流；防雷；可靠性；稳定性；电磁环境；绝缘子；交直流配合一、特高压输电特高压是世界上最先进的输电技术。
交流输电电压一般分为高压、超高压和特高压。
国际上，高压(HV)通常指35-220kV电压。
超高压(EHV)通常指330kV及以上、1000kV以下的电压。
特高压(UHV)定义为1000kV及以上电压。
而对于直流输电而言，高压直流(HVDC)通常指的是±600kV及以下的直流输电电压，±800kV（±750kV）以上的电压称为特高压直流(UHVDC)。
二、我国特高压直流输电技术1、特高压直流输电现状：20 世纪 80 年代前苏联曾动工建设哈萨克斯坦—中俄罗斯的长距离直流输电工程，输送距离为2400km，电压等级为±750kV，输电容量为 6GW；巴西和巴拉圭两国共同开发的伊泰普工程采用了±600kV 直流和 765kV 交流的超高压输电技术，第一期工程已于 1984 年完成，1990 年竣工，运行正常； 1988到1994 年为了开发亚马逊河的水力资源，巴西电力研究中心和 ABB 组织了包括±800kV 特高压直流输电的研发工作，后因工程停止而终止了研究工作。
2、特高压直流输电技术的特点及适用范围：特高压直流输电工程由于输送容量大，电压等级进入特高压范畴，换流站和线路工程在电磁环境影响、绝缘配合、外绝缘特性、无功补偿配置、换流阀组、直流场接线以及总平面布置等方面均有其自身特点，技术难度大，也是可行性研究阶段的主要技术内容，需要结合工程的自然地理环境和两端电网情况进行深入的研究和论证，初步确定其主要技术原则和方案。
高压直流输变电项目电磁环境监测探讨目前国内环境监测机构对交流输变电项目电磁环境监测已有深入研究和丰富的实践经验，但对近几年发展较快的高压直流输变电项目电磁环境监测技术的研究和确立仍处于起步阶段。
文章从分析直流电磁环境影响因子入手，结合现有监测和管理标准方法，对高压直流输变电项目的电磁环境监测进行了探讨，以提供一个可行的直流电磁环境监测技术框架。
标签：高压直流；电磁环境；监测；标准；仪器前言保护环境是我国的基本国策。
从我国制定的《国家环境保护“十二五”规划》可以看出，目前我国核与辐射安全风险增加，人民群众环境诉求不断提高，突发环境事件的数量居高不下，环境问题已成为威胁人体健康、公共安全和社会稳定的重要因素之一[1]。
电磁环境管理是核与辐射环境管理中的一项重要任务，也是当前群众环境诉求最为集中的领域之一，电磁环境监测则是电磁环境管理的重要组成部分和技术支持。
随着高压直流输电工程项目的增加，有必要对直流电磁环境监测技术进行研究，切实提高监测水平和监管能力。
文章对高压直流输变电项目电磁环境监测因子、方法和仪器等方面进行了分析和探讨，以为环境监测机构建立直流电磁环境监测技术框架提供借鉴。
1 我国电磁环境监测现状当前，我国电磁环境的环保监测任务、尤其是验收监测主要由各地辐射环境监督（监测）站承担。
国家环境保护部（原国家环境保护总局）为指导和规范全国各级辐射环境监测与监察机构能力建设，曾于2002年和2007年，发布并完善了全国辐射环境监测与监察机构建设标准，体现出辐射环境监测在我国环境保护管理中的重要性。
经过近三十年的发展，各地辐射监测机构和技术人员都已掌握了较为丰富的电磁环境监测方法，尤其是针对高压交流输变电项目的电磁环境监测，已形成一套非常成熟的监测技术体系和方案。
直流输电技术发展起于1882年，1987年我国首个全部采用国内技术的舟山直流输电工程投入运行[2]。
自2005年开始，随着我国国内对高压直流输变电技术研究的不断深入，直流输电项目立项和建设也开始进入了高峰期。
第１０期陆家榆等：±８００ｋＶ直流输电线路电磁环境限值研究线情况下地面最大合成电场约３０ｋＶ／ｍ．在湿导线Ｆ约３６ｋＶ／ｍ，运行２０ａ来，环境状况良好。
但应注意，±８００ｋＶ直流线路的导线比±５００ｋＶ的大．若在于导线情况下两者线下最大合成电场一样．则在湿导线情况下±８００ｋＶ直流线路的离子增加量大．线下合成电场增大。
若使±８００ｋＶ直流线路在湿导线情况下地面的最大合成电场与葛一上直流线路的相同．极导线对地最小高度应取１８ｍ，与此高度对应．于导线时的最大地面合成电场约为２７．５ｋＶ／ｍ．比葛一上直流线路的还小，环境更好。
与控制超高压直流输电线路的合成电场一样，当±８００ｋＶ直流输电线路经过居民区时，应适当增加极导线对地高度．减小地面合成电场。
按起晕场强１４ｋｖ／ｃｍ时的地面合成电场强度不超过３０ｋＶ／ｍ予以控制．建议极导线对地高度取２１ｍ。
综上所述，建议±８００ｋＶ直流输电线路极导线最小对地高度为：一般地区取１８ｍ；居民区取２１ｍ。
图６给出了采用６×７２０ｍｍ２导线．极导线１８ｍ高时，地面标称和合成电场的横向分布。
按１５ｋｖ／ｍ（对应湿导线）控制拆迁民房，线路走廊宽度为７６ｍ。
通过增加极导线对地高度，可有效地减小地面最大合成电场，也可以在一定程度上缩小民房拆迁范围。
计算表明，当极导线对地高度为３４ｍ时．地面最大合成电场强度小于１５ｋＶ／ｍ，对民房拆迁不再起制约作用．在此情况下，民房拆迁由其他因素决定。
图６地面标称和合成电场横向分布Ｆｉｇ．６Ｔｎａｎｓｖｅｒｓｅｄｊｓｔｒ－ｂｕｔｉｏｎｏｆｎＯｍｉｎａＩｅＩｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｔｏ妇ＪｅＪｅｃｆｒｊｃｆｊｅＪｄａｔａｒｏｕｎｄＩｅｖｅＪ５．３可听噪声和无线电干扰图７、８分别给出了不同海拔高度下采用６×６３０、６×７２０和６×８００ｍｍ２导线时正极导线对地投影外２０ｍ处的可听噪声和无线电干扰预测结果。
±800特高压直流输电线路电磁场浅析摘要：对于±800 kV特高压直流线路,导线通流5 kA，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40 mT和我国即将制定的限值10 mT，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25 J。
与地绝缘良好的人触摸接地导体，当电场强度为5 kV/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20 kV/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。
云南至广东±800kV特高压直流输电线路电磁环境影响研究的开题报告1. 研究背景及目的特高压直流输电线路（UHVDC）的建设是解决我国新能源开发和能源远距离输送的重要措施之一。
云南至广东±800kV特高压直流输电线路是我国首条跨区域、跨省线路，成为我国特高压建设的重要里程碑。
但是，特高压直流输电线路的电磁环境对于周围环境以及人体健康存在潜在的影响，因此本研究旨在探究云南至广东±800kV特高压直流输电线路电磁环境对周围环境和人体健康的影响。
2. 研究内容及方法本研究的主要研究内容包括：（1）通过电磁场计算等方法，对云南至广东±800kV特高压直流输电线路电磁场进行测量，分析其时空变化规律及其对周围环境的影响；（2）对云南至广东±800kV特高压直流输电线路周边地区进行问卷调查，了解其对于电磁环境问题的关注程度以及对周围环境的影响感受；（3）对一定范围内居民、学校、医院等公共场所的电磁辐射水平进行测量，分析其对人体健康的影响。
3. 研究意义（1）通过本研究的结果，能够科学评估特高压直流输电线路的电磁环境影响，为保障周边环境及人体健康提供科学依据；（2）能够为特高压直流输电线路的建设提供科学参考，进一步完善特高压建设规范及技术标准；（3）对于我国特高压建设的可持续发展提供对策及建议，具有一定的社会政策意义。
4. 研究进度安排第一阶段（1-3月）：综合文献资料并开展电磁场计算、周围环境调查问卷设计和初步调研；第二阶段（4-6月）：周围环境调查问卷调查与数据统计分析、电磁辐射水平测量与数据分析；第三阶段（7-9月）：综合所有研究结果，撰写开题报告并进行中期答辩；第四阶段（10-12月）：论文撰写，进行定稿、修改等工作，最终论文答辩。
陆家榆等：±８００ｋＶ直流输电线路电磁环境限值研究第１０期（特高压输电技术专栏）±８００ｋＶ直流输电线路电磁环境限值研究陆家榆，鞠勇（中国电力科学研究院，北京１０００８５）摘要：±８００ｋＶ直流线路的电磁环境限值是确定导线型式和线路结构的重要依据，确定合理的电磁环境限值对保护环境和控制工程造价至关重要。
对国际上交直流超／特高压输电线路电磁环境控制指标、有关国家和国际组织的电磁环境标准进行了分析，结合国情，提出了±８００ｋＶ直流线路电场、离子流密度、磁场、无线电干扰和可听噪声的限值建议；根据电磁环境预测结果和限值，给出了±８００ｋＶ直流线路的导线结构、极导线最小对地高度和不同极导线高度下的走廊宽度。
结果表明：采用建议的限值来控制±８００ｋＶ直流线路的电磁环境，其电场和离子流密度水平与我国超高压直流线路的相当；无线电干扰在国际上处于中等水平；可听噪声满足国家环境噪声标准。
关键词：特高压；电磁环境；限制值中图分类号：ＴＭ７２３；ＴＭ１５文献标识码：Ａ文章编号：１００４－９６４９（２００６）１０－００３７－０６收稿日期：２００６－０８－１９基金项目：国家电网公司科技资助项目（ＳＧＳＣ［２００５］７８）作者简介：陆家榆（１９５７－），男，湖北钟祥人，博士，高级工程师（教授级），中国电机工程学会高级会员，中国电力科学研究院高压所（电磁环境所）总工程师，从事电磁场理论和计算及电磁兼容技术研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｊｙ＠ｅｐｒｉ．ａｃ．ｃｎ０引言直流输电具有线路输电能力强、损耗小、两侧交流系统不需同步、发生故障时对电网造成的损失小等优点，特别适合长距离点对点大功率输电。
采用±８００ｋＶ特高压直流输电对满足国民经济发展的用电需求，促进电力产业技术升级和可持续发展，实现跨大区、跨流域的水电火电互济，提高能源利用率具有重要意义；也是实现全国电力资源优化配置，提高输电走廊利用率和保护环境的战略性举措。
±８００ｋＶ直流线路具有电压高、导线大、单条线路走廊宽等特点，其电磁环境（电场、离子流、磁场、可听噪声和无线电干扰）与±５００ｋＶ线路的有一定差别，由此带来的环境影响将受到各方关注，须采取措施加以限制，使其满足环境保护要求。
１电场强度和离子流密度１．１人在直流线路电场下的直接感受和暂态电击直流线路的电场由导线上电荷产生的场（标称电场）和电晕引起的空间电荷（离子）产生的场合成。
空间电荷运动形成离子流。
离子遇到对地绝缘体，将附着在该物体上使其带电，可能引起暂态电击。
人在直流线下会截获离子流，被截获的离子流通过人体入地。
研究表明：要得到同样的感受，流过人体的直流电流要比交流电流大５倍以上；而人在直流线下截获的电流又比能感觉的临界值小２个数量级。
因此，人在直流线下截获离子流一般不会有感觉。
与交流线路不同，在正常运行的直流线路下，基本没有电场变化产生位移电流的现象。
人在电场中的直接感受和暂态电击是制定直流线路电场限值需考虑的主要问题。
美国在直流线下进行的直接感受试验表明，对穿普通鞋的人，当电场为３０ｋＶ／ｍ时，毛发和皮肤才开始出现刺激感。
ＩＣＮＩＲＰ（国际非电离辐射防护委员会）指出，对大多数人，因表面电荷引起烦恼的感觉不会发生在２５ｋＶ／ｍ场强以下。
前苏联研究直流电场效应后认为，直流线路下的允许电场可达５０ｋＶ／ｍ。
中国电力科学研究院在直流线路下进行的人体直接感受试验表明：毛发和皮肤对直流电场最敏感。
在地面电场强度Ｅ＜３０ｋＶ／ｍ的地方，皮肤感觉不明显；在Ｅ为３０、３５、３８、４４ｋＶ／ｍ的地方，外露皮肤的感觉分别为有微弱刺激感、较明显的刺激感、很明显的刺激感和刺激感很强烈。
离开高场强区后，皮肤刺激感立即消失，无任何不适反应。
暂态电击按其严重程度分为０类、第１类和第２类。
０类一般界定为可感觉的电击；第１类能使人不舒服和引起疼痛并使肌肉出现不自觉反应，但不中国电力ＥＬＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲ第３９卷第１０期２００６年１０月Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２００６３７第３９卷中国电力（特高压输电技术专栏）会引起生理上的直接损伤；第２类能对人造成直接损伤，下限指９９．５％被电击的人仍能自己摆脱。
世界各国设计输电线路时，均要考虑当人们接触线下车辆或物体时，不允许发生第２类暂态电击，允许发生第１类暂态电击并尽可能减轻其程度。
中国电力科学研究院在直流线路下的暂态电击试验表明：当人在电场为１２￣２６ｋＶ／ｍ的地方触摸停留的大型车辆时，均无感觉。
在地面合成电场为６．１￣１５．１ｋＶ／ｍ的范围，穿普通鞋的人触摸接地金属体、人接触接地金属线同时触摸空中对地绝缘的金属线及人打伞在线下行走时均无感觉。
考虑极端情况，人打伞触摸金属柄，同时接触接地金属线，试验结果为：地面合成电场Ｅ小于９．６ｋＶ／ｍ时，无感觉；Ｅ为１１￣１３ｋＶ／ｍ时，有轻微感觉；Ｅ为１４．６￣１５．１ｋＶ／ｍ时，放电与人触摸水龙头的感觉类似，但强度要小；直至Ｅ达到３２．５ｋＶ／ｍ，所发生的暂态电击类似人触摸水龙头时的放电。
这些属于０类暂态电击。
基于以上试验，为避免人在直流线路下对电场有明显感觉，在线下可能有人活动的地方，合成电场控制在不超过３０ｋＶ／ｍ较合适。
将民房所在地面的合成电场控制在不超过１５ｋＶ／ｍ，大多数情况下不会使人产生可感觉的暂态电击。
１．２直流电场和离子流密度限值概况美国：能源部和ＮｏｒｔｈＤａｋｏｔａ州线下地面合成电场限值分别为３０和３３ｋＶ／ｍ；工业卫生协会直流电场职业暴露限值为２５ｋＶ／ｍ；电场小于１５ｋＶ／ｍ，不需考虑暂态电击。
加拿大：线下合成电场和离子流密度限值分别为２５ｋＶ／ｍ和１００ｎＡ／ｍ２；走廊边沿标称电场限值为２ｋＶ／ｍ。
巴西：伊泰普±６００ｋＶ直流线路下地面合成电场限值为４０ｋＶ／ｍ。
前苏联：±７５０ｋＶ直流线路下地面合成电场限值，非居民区取２５ｋＶ／ｍ，居民区取１０ｋＶ／ｍ。
德国：直流电场职业暴露限值为４０ｋＶ／ｍ；若每天暴露２ｈ，允许达６０ｋＶ／ｍ。
欧盟：直流电场职业暴露限值为４２ｋＶ／ｍ，公众暴露限值为１４ｋＶ／ｍ。
中国：±５００ｋＶ直流线下地面合成电场和离子流密度限值分别取３０ｋＶ／ｍ和１００ｎＡ／ｍ２；民房所在地面标称电场限值取３ｋＶ／ｍ，在修订的《高压直流架空送电线路技术导则》中等效地改为用地面合成电场控制，限值取１５ｋＶ／ｍ（对应于湿导线）。
１．３±８００ｋＶ直流输电线路的电场和离子流密度限值建议基于以上结果，建议±８００ｋＶ直流线路的电场和离子流密度限值仍保持与我国±５００ｋＶ直流线路的相同水平：即线下合成电场和离子流密度限值分别取３０ｋＶ／ｍ和１００ｎＡ／ｍ２；线路临近民房时民房所在地面合成电场限值取１５ｋＶ／ｍ（对应于湿导线）。
直流线路的合成电场会受电晕和风速风向的影响，测量时利用统计量衡量这种随机量是否满足限值要求应采用统计平均值（即５０％值）。
因此，从测量角度考虑，建议民房所在地面合成电场５０％值不超过１５ｋＶ／ｍ，最大不超过２５ｋＶ／ｍ。
２磁感应强度拟建的±８００ｋＶ直流工程的额定电流为４ｋＡ。
图１给出了双极运行方式下的地面磁场横向分布。
曲线从上到下对应极导线高度为１７￣２５ｍ。
根据可行性研究初步结果，为控制合成电场，极导线高度将取１８ｍ，由图１可见，线下地面最大磁场小于４５μＴ，比我国内陆的地磁还小。
目前没有国家专门制定标准对直流线路磁场予以限制。
ＩＣＮＩＲＰ建议１Ｈｚ以下磁场的公众暴露限值取４０ｍＴ。
±８００ｋＶ直流线路的最大磁场只有ＩＣＮＩＲＰ建议的公众暴露限值的１／９００。
对这一水平的磁场，人类早已习惯，不会影响人的健康；否则，人类在地球上生存都成问题。
因此，没有制定磁场限值的必要。
３可听噪声３．１直流输电线路可听噪声一般特性图２为直流线路可听噪声与环境噪声的频谱。
环境噪声在１００Ｈｚ后明显衰减；而直流线路电晕噪声在频率很高时才开始衰减。
这样，在环境噪声较低的场合，电晕噪声很容易分辨。
正是这一特性，输电线路电晕噪声才给人在听觉上一种异常感。
交流线路可听噪声由宽频带噪声和纯音组成，而直流线路可听噪声不含纯音。
主观评价结果表明：在５０ｄＢ（Ａ）噪声水平，交直流线路可听噪声产生的烦恼程度基本图１±８００ｋＶ直流输电线路地面磁场横向分布Ｆｉｇ．１Ｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｏｆ±８００ｋＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅａｔｇｒｏｕｎｄｌｅｖｅｌ３８陆家榆等：±８００ｋＶ直流输电线路电磁环境限值研究第１０期（特高压输电技术专栏）相同；高于此水平，直流线路的噪声更令人烦恼，这与直流线路可听噪声不含低频纯音有关。
直流线路可听噪声横向衰减特性基本上关于正极性导线对称。
因此，在评价直流线路的可听噪声时，参考点一般选在正极性导线之外。
随距离增加，可听噪声比电场和无线电干扰衰减慢。
在线路临近民房时，应注意选择合适的导线控制噪声源强，不能仅靠抬高导线和增加房屋与线路之间的距离来处理噪声。
雨天时导线的起晕场强比晴天时低，导线周围的离子比晴天时的多；下雨初期，导线表面离子浓度不大时，电晕放电比晴天时稍强；下雨延续一段时间后，导线起晕场强进一步降低，导线表面离子增加，使得导线不规则的面都被较浓的电荷所包围，减小了电晕放电强度，使可听噪声较晴天反而有所减小。
空中飘落物附在导线上会使局部表面场强增大，可听噪声增加。
这些飘落物会随季节变化，夏季较多。
根据以上特点，在确定直流线路可听噪声的限值时，重点应考虑夏季晴天情况。
对同一结构的线路，电晕噪声将随海拔高度的增加而增加。
研究表明，海拔高度每增加３００ｍ，可听噪声增加约１ｄＢ（Ａ）。
３．２±８００ｋＶ直流输电线路可听噪声限值建议控制直流线路噪声主要应考虑不使线下的人产生烦恼和不影响附近居民休息。
输电线路可听噪声主观评价结果为：５２．５ｄＢ（Ａ）以下基本无投诉，５２．５￣５９ｄＢ（Ａ）有少量投诉，５９ｄＢ（Ａ）以上有大量投诉。
由于直流线路在晴天产生持续的可听噪声，在一般地区，应将其控制在基本无投诉的水平。
研究表明，当噪声在４０ｄＢ（Ａ）以下时，人可以保持正常睡眠；超过５０ｄＢ（Ａ），约有１５％的人睡眠受到影响。
因此，线路临近民房时应注意控制电晕噪声。
在国际上，直流线路的可听噪声限值一般取４０￣４５ｄＢ（Ａ），如美国取４０￣４５ｄＢ（Ａ）；日本取４０ｄＢ（Ａ）；巴西直流线路走廊边沿取４０ｄＢ（Ａ）。
在确定可听噪声限值时，除考虑噪声的特点、参考国际上的限值外，还应满足国家环境噪声标准。
根据以上结果，建议我国±８００ｋＶ直流线路电晕产生的可听噪声原则上按国家１类区夜间标准［４５ｄＢ（Ａ）］执行。
