張小慶 鄭樹海 楊貌 陶智偉 王佳裕 蘆杰峰

（1中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計院有限公司 上海 200001 2國家電網(wǎng)有限公司直流建設(shè)分公司 北京 100052）

0 引言

背靠背換流站作為一種高壓交流、直流轉(zhuǎn)換平臺，可較好實現(xiàn)不同交流電壓的電網(wǎng)互聯(lián)，并能夠有效隔斷各互聯(lián)的交流同步網(wǎng)間的相互影響，限制短路電流。與常規(guī)直流輸電相比較，具有損耗小、降低造價、降低通信設(shè)備干擾等優(yōu)勢［1］。目前國內(nèi)已建成投運魯西、宜昌、施州等多座背靠背換流站。

由于背靠背換流站是將高壓直流輸電的整流站和逆變站合并在一個換流站內(nèi)，完成將交流變直流，再由直流變交流的換流過程［2］，因此背靠背換流站周邊電磁場分布相較于單一的直流換流站或交流變電站更為復(fù)雜。從環(huán)保角度探究其周邊公眾曝露區(qū)域電磁場分布特征的國內(nèi)外研究較少，相關(guān)研究主要集中在站內(nèi)主要設(shè)備的電磁及仿真［3］，為此，本文基于4座典型背靠背換流站的電磁場 （本研究中的電磁場是指工頻電場、工頻磁場及合成電場的總稱）實測結(jié)果，探究周邊公眾曝露區(qū)域工頻電場、工頻磁場及合成電場的分布規(guī)律和特征，為背靠背換流站工程的環(huán)境保護(hù)提供參考。

1 研究對象的選取

本研究選取魯西、宜昌、施州和黑河背靠背換流站作為研究對象，其基本情況參見表1。

表1 研究對象基本情況

2 實測依據(jù)與條件

（1）監(jiān)測儀器。工頻電場、工頻磁場：HI-3604/00133408工頻場強計、EFA-300場強儀、PMM-8053B場強儀。合成電場：PFDZ-01/PFDS合成場強測試儀、TFMS01直流合成場強計。監(jiān)測期間監(jiān)測儀器均在檢定有效期內(nèi)。

（2）監(jiān)測方法。合成電場依據(jù)《直流換流站與線路合成場強、離子流密度測量方法》（DL/T1089—2008）；工頻電場和工頻磁場依據(jù) 《交流輸變電工程電磁環(huán)境監(jiān)測方法 （試行）》（HJ681—2013）。

（3）監(jiān)測條件。監(jiān)測期間的天氣狀況、風(fēng)向風(fēng)速、相對濕度、氣溫等環(huán)境條件均滿足監(jiān)測規(guī)范要求。監(jiān)測期間各背靠背換流站的運行穩(wěn)定，滿足監(jiān)測負(fù)荷要求。

（4）監(jiān)測布點。參照監(jiān)測方法的要求，在背靠背換流站廠界周邊及附近相對較近的居民房屋處布點［4-7］。

3 實測結(jié)果與分析

3.1 總體達(dá)標(biāo)情況分析

根據(jù)表2電磁場實測結(jié)果，本研究選取的背靠背換流站廠界附近公眾曝露區(qū)域工頻電場強度范圍是10.00～2 146.00 V/m、工頻磁感應(yīng)強度范圍是 0.06～1.61 μT、地面合成電場強度范圍是0.16～1.66 kV/m，能夠分別滿足國家規(guī)定的4000 V/m、100 μT及30 kV/m標(biāo)準(zhǔn)限值要求。附近居民房屋處的地面的合成電場小于25 kV/m，且80%測量值未得超過15 kV/m，也能滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求［5-7］。

表2 電磁場實測結(jié)果

4.2 廠界周邊電磁場分布

（1）數(shù)值分布特征。根據(jù)圖1至圖3實測數(shù)值區(qū)間分布，廠界周邊公眾曝露區(qū)域的工頻電場強度實測值92%低于1000 V/m，整體處于較低水平，并主要集中在0～100 V/m區(qū)間；合成電場強度實測值94%低于1 kV/m，整體處于較低水平，并主要集中在0.5～1 kV/m區(qū)間；工頻磁感應(yīng)強度82%低于1 μT，同樣整體處于較低水平，并主要集中在0.5～0.1 μT區(qū)間。

（2）位置分布特征。根據(jù)背靠背換流站總平面布置及實測點位臨近的站內(nèi)區(qū)域情況，將實測點位的區(qū)域位置劃分為臨近交流配電區(qū)、交流出線區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)和閥廳。根據(jù)圖4至圖6不同區(qū)域?qū)崪y數(shù)值分布情況，工頻電場強度整體水平交流出線區(qū)>交流配電區(qū)>閥廳區(qū)>輔助生產(chǎn)區(qū)，相對高強度值均集中在交流出線區(qū)；交流配電區(qū)和交流出線區(qū)的合成電場水平雖總體高于輔助生產(chǎn)區(qū)和閥廳區(qū)，但并不十分明顯；工頻磁感應(yīng)相對高強度值也主要分布在交流配電區(qū)和交流出線區(qū)。

3.3 電磁場衰減趨勢

根據(jù)圖7至圖9電磁場衰減特征曲線圖 （宜昌背靠背換流站無衰減斷面監(jiān)測條件），背靠背換流站工頻電場強度、合成電場強度及工頻磁感應(yīng)強度實測值基本呈現(xiàn)隨著至圍墻距離的增加而逐漸減弱的趨勢，與常規(guī)交流變電站衰減規(guī)律基本一致［8］，其中工頻電場強度的衰減趨勢最為明顯，部分背靠背換流站合成電場強度及工頻磁感應(yīng)強度的衰減趨勢較弱。

3.4 居民房屋處電磁場分布

根據(jù)圖10和圖11，背靠背換流站附近居民房屋處的工頻電場強度、合成電場強度及工頻磁感應(yīng)強度實測值大小與測點至背靠背換流站圍墻的距離遠(yuǎn)近沒有相關(guān)性，在本次監(jiān)測的60～320 m距離范圍內(nèi)，居民房屋處的電磁場水平已接近附近環(huán)境本底值［9-11］。

4 結(jié)論

（1）背靠背換流站廠界周邊及附近居民房屋處公眾曝露區(qū)域的電磁場實測值能夠滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

（2）從實測數(shù)值區(qū)間分布看，廠界周邊工頻電場、工頻磁場及合成電場的高強度值總體占比小，絕大部分實測值處于相對較小值區(qū)間，總體處于較低水平，其中工頻磁感應(yīng)強度、地面合成電場強度實測數(shù)值遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

（3）從實測數(shù)值位置分布看，背靠背換流站廠界周邊工頻電場和工頻磁場分布規(guī)律與常規(guī)交流變電站相似，即主要受交流出線影響最大；背靠背換流站直流部分主要集中在站區(qū)中央位置，廠界周邊合成電場實測值已相對較小，受交流設(shè)施影響程度也相對較小。

（4）在無其他電磁設(shè)施影響的條件下，背靠背換流站廠界周邊工頻電場強度、工頻磁感應(yīng)強度及合成電場強度基本呈現(xiàn)隨著至圍墻距離的增加而逐漸減弱的衰減趨勢，與常規(guī)交流變電站衰減規(guī)律基本一致，但并非所有背靠背換流站的合成電場強度和工頻磁感應(yīng)強度的衰減趨勢都很明顯。

（5）本研究實測的背靠背換流站附近60～320 m距離范圍內(nèi)居民房屋處的電磁場水平較低，已基本接近附近環(huán)境本底值，并與測點至背靠背換流站的相對距離沒有相關(guān)性，說明背靠背換流站電磁場的影響距離和范圍有限。