直流输电线路电磁环境

δ—空气的 相对密度，δ=0.00289p/(273+t), p为大气压，单位为Pa，t为摄氏温度，单位为℃
1 直流线路电晕
1.3 导线表面场强电场强度
输电线路电晕将会造成电晕损失、直流电场效应、无线电干扰和可听噪声等几方面 后果。而直流线路电晕放电的严重程度直接和导线表面电场强度的大小，特别是表面最 大电场强度有关。 （1）国际大电网会议和无线电干扰委员会—等效半径法：
Rp≈200MΩ,Cp≈100pF,截获电流约 强可以感觉到的电击 4uA.Q≈0.08uC,E≈0.032mJ,此时人 不会有任何感觉
U Up
Rp=1500Ω,C0≈10000pF, R0≈1MΩ， 截获电流约1mA.E≈5mJ, 可以感觉到 电击
U0
R0 Rp Cp Rp Cp
C0 Rp Cp R0 C0
母线电压（kV） 相应场强（kV/m） 400 500 600 750 22 27 32 40
3 直流线路电场效应
3.2 人在直流输电线下活动的感受和效应
（2）人截获离子电流的感受—稳态电击 人站立在直流输电线下，若站立处原来有离子电流流过，则将有 部分例子电流被人截获，被截获的例子电流通过人体流入大地。 截获电流的大小直接取决于离子电流密度和人的高矮，不同高度 的人可用相应的等效面积来代表。
由于导线电压极性是固定的，在 两极导线电晕产生的带电离子中，和 导线极性相反的离子被拉向导线，而 与导线极性相同的离子将背离导线， 朝异极性导线和地面运动，这样两极
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交流线路电晕
导线电压极性周期性的改变，
正半周期被导线排斥的带电离子
负半周又几乎全部被拉了回来， 带电离子只能在导线周围来回振 荡，空间几乎不存在游动的带电 离子。
3 直流线路电场效应
3.4 合成电场的测量
合成电场的测量使用特制的旋转电场仪。 测量直流场强的基本原理，是使传感组件上接受到的电力线总数量周期的变化，与之相应的
直流输电线路电磁环境
特高压直流输电的关键技术问题 ——电磁环境问题
高压输电线路电磁环境备受关注
随着特高压的发展，电网电压等级越来越高、线路输送容量越来越大，
电网的电磁环境问题日益凸显
坚强国家电网
超高压
特高压
特高压直流输电的关键技术问题 ——电磁环境问题
高压输电线路电 磁环境备受关注
输电线路的电磁环境与 输电线路电晕特性有关, 线路电晕放电将产生电 晕损失、无线电干扰和 可听噪声等，对周围环 境和线路运行会造成一 定影响
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图3-1 双极直流线路电场线分布
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图3-2 理想情况下合成场强分布
3 直流线路电场效应
3.2 人在直流输电线下活动的感受和效应
（1）人在高压直流电场下的感受 表1 直流母线下受试者的综合评价
人体感受程度 头皮有较轻微刺激感 头皮有刺激感，耳朵和毛发有轻微感觉 头皮有强烈刺痛感 脸和腿有感觉
1 直流线路电晕
1.1 直流线路电晕的特点
1.2 直流线路导线起晕临界电场强度
1.3 导线表面电场强度计算及影响因素
1 直流线路电晕
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+ 线路电晕是指导线表面的电位梯度超过一定临界值后，引起导
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线周围的空气电离所产生的一种放电现象.
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1.1 直流线路电晕的特点
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直流线路电晕
2 直流线路电晕损失
2.2 直流线路电晕计算公式 1）皮克法
123 r , s P (U 29.8 0.47r , ln , )2 105 (kW / km) 1.04 s r
U-导线对地电压；s-极间距离；r‘-电晕等效半径；
线路电晕损失大小除了取决于线截面、分裂数、极间距离等参数外，还取决于导线 表面状况及气象条件。 2）安乃堡（Anneberg）法
由于特高压输电线路的电压比超高压的高，导线电荷量比超 高压的大，为了使特高压输电线路的表面场强与超高压线路的相 当，需要导线的分裂数更多，子导线的截面更大。
2 直流线路电晕损失
2.1 直流线路电晕损失特点
2.2 直流电晕损失计算公式及影响因素
2 直流线路电晕损失
2.1 直流线路电晕损失特点
直流线路电晕损失是选择导线截面和分裂数的重要考虑因素之一，电晕损失 数据也为线路合理、经济的运行提供依据。
随着电压等级越来越高，高 压输电工程对环境的影响越 来越受到人们关注，来自公 众的阻力开始给电厂、变电 所和线路走廊的选址带来许 多困难，或者订出了许多严 格的限制。环境影响已经成 为决定输电工程设计施工及 建设费用的重要因素
直流输电线路的电磁环境问题是直流输电线路设计、建设和运行中必须考虑 的重大技术问题
3.3 合成电场与离子电流计算 3.4 合成电场和离子电流的测量 3.5 减小直流特高压线路空间场强的措施
3 直流线路电场效应
3.1 空间电场与离子电流分布 直流线路下的空间电场是由两部分组成： 静电场+空间电荷产生的电场=合成电场 合成电场的大小主要取决于绝缘导线电晕放电的严重程度。合成电场的最大值出现在极导线外 侧1-2m处。合成场强的最小值为0，即极导线中心； 由于正负离子在电场下的迁移速度和风速相比，属同一数量级，在风速下，合成场强会向顺风 方向发生畸变。
1） 直流输电线路雨天时电晕损失的增加要比交流线路小很多，交流线路雨天电晕损失比 晴天大很多，最大可增大50倍；而直流线路最多只增大10倍。直流线路雨天平均电晕 损失，约为晴天的2~4倍； 2）导线表面电场强度一定时，不论是雨天或晴天，直流电晕损失随分裂导线根数的增加 而增加； 3）在风速0-10m/s的范围内，直流电晕损失通常将随风速的增加而增加； 4）在给定电压下，双极性每一极的电晕损失一般是单极性电晕损失的 1.5~2.5倍； 5） 在给定电压下，不论是双极还是单极运行，正极性与负极性电晕损失大致相等。
双极分裂导线
Emax
U-导线电压；D-各子导线中心的圆的直径；n-分裂导线的根数；d-子导线的直径；B-分裂系数；H-极导 线对地距离；Re分裂导线等效半径；r-子导线半径；
更为准确的计算分裂导线表面场强的方法有逐步镜像法、模拟电荷法、矩量法等
1 直流线路电晕
1.4 导线表面场强影响因素
输电线路电晕的主要效应包括无线电干扰、可听噪声和电晕 损失，这些效应的严重程度主要取决于两方面的因素： （1）线路结构； （2）气候条件。 其中体现线路结构的因素主要有：导线结构，包括分裂数和子 导线直径；极导线间距（直流）；导线对地高度，影响导线电晕 放电的最主要因素是导线表面场强。
单极线路好天气下损失： P UKc nr 20.25( g g0 ) 103 (kW / km) 实际上要完全消除电晕是不可能的，尘土、昆虫、水滴和表面不平等都会产生高场 双极线路好天气下损失：P [2U (K 1)K nr 20.25( gmax g0 ) ]103 (kW / km) 强点，从而导致电晕。为了确保输电线路的建设和年运行费用经济合理，线路设计 c 者应合理选择导线结构，使电晕损失控制到合理范围。
A r 2 (htg37.5)2 1.85h2
h 37.5°
r
3 直流线路电场效应
3.2 人在直流输电线下活动的感受和效应 要得到同样的感受程度，流过的直流电流要比交流大 5倍以上，而
站立在直流输电线路线下人的截获电流，又比直流感觉的临界值 （ 2）人截获离子电流的感受 小2 个数量级，因此一般不会有什么感觉。在国家电网公司企业标 准规定±800kV取与±500kV相同的线下地面离子电流密度不超过 表2 人体电击电流临界值 100nA/m2 电击电流(mA) 人体感受程度 直流电流 男人 无感觉 轻微的刺激，“感觉的临界值” 不舒服的点击，不疼，肌肉未失控 疼痛的电击，肌肉未失控，99.5% 的人能摆脱 1.0 5.2 9 62 女人 0.6 3.5 6.0 41 交流电流 男人 0.4 1.1 1.8 9.0 女人 0.3 0.7 1.2 6.0
2）半经验公式法
由导线电荷产生的标称电场用理论计算，有空间电荷后的合成场强由标 称电场和经验公式计算
3）数值计算方法
有限元素法，无需Deutsch假设，从理论角度讲，更具有科学性
3 直流线路电场效应
3.4 合成电场和离子电流的测量
合成电场和离子流是高压直流输电的特有现象。 由于空间电荷的存在，直流合成电场受外界环境影响较大， 特别是风速的影响，所以要客观地测量其大小，掌握其分布规律， 应用具有统计功能的测量装置来测量。
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