输配电线路附近的工频磁场有多大? - 技术问题解答

输电线路一般是指从发电厂或枢纽变电站向远方或受端变电站输送电能的线路，通常使用的电压等级为110 kV及以上。配电线路一般是指将电能从地区变电站送至用户的线路，通常使用的是110 kV及以下电压等级(尤以35 kV及以下中、低压配电网为主)。输、配电线路既可以采用架空导线(杆、塔)也可采用地下电缆(或地下密闭管线)。架空线路可在地面产生电场和磁场；地下电缆则因对电场具有良好的屏蔽作用而不在地面上产生电场，但仍可在地面上产生磁场。

（1）高压架空输电线路

输电线路周围产生的磁场水平与线路中负荷电流的大小成正比例关系。表1列示了美国邦维尔电力局(BPA)关于各种型式高压架空输电线附近的磁场水平实测调查结果。表1中磁场是对321条电力线路按年度平均负荷计算的平均值。在一年中最高负荷时段内(约1％时间)，磁场水平约比表中平均水平增加一倍。

表1 各种电压等级输电线路周围典型的工频磁场水平

(工频磁感应强度平均值)

磁场源	以线路走廊中点为原点，不同距离处的工频磁感应强度／µT
(线路电压等级)	(塔基正下方) 0 m处	15 m处	30 m处	60 m处	90 m处
110 kV线路	2.97	O．65	O．17	0.04	O．02
220 kV线路	5.75	1.95	O．71	O．18	0.08
500 kV线路	8.67	2.94	1.26	O．32	O．14

高压架空输电线路在周围环境中产生的磁场与多种因素有关，这些因素包括：一基铁塔上架设单回三相输电线(三相“单回路”)还是架设多回三相输电线(“同塔多回路”)；杆塔高度；导线对地距离；三相导线布置方式(上字型、三角形、水平布置等)；多回线路相对布置方式(干字形、鼓形上下布置等)；同塔多回线路三相相序的相对排列方式；相间距离；是否采用分裂导线；分裂导线间距大小；线路电流大小等。鉴于上述多种设计因素，电力部门在首先满足环境质量标准前提下，综合考虑线路运行安全性、可维修性及经济技术比较，优化线路设计，以降低输电线路周围的磁场水平。

图1例举了220 kV电压等级，采用猫头型铁塔，三相单回路，导线成三角型布置的输电线路周围，离地1 m高度处的磁场分布计算曲线。曲线以铁塔中心线为座标原点(O点)，显示了磁感应强度(磁通密度)随距离的衰减关系。该图曲线对应的计算线路电流为300 A(采用LGJ一300钢芯铝绞线)，图中曲线自上至下对应导线对地计算高度h分别为8、9、10、ll、12、13、14、15、16、17 m。

图2例举了220 kV电压等级，同塔双回路采用鼓型铁塔，每回路导线上、下垂直布置的输电线路周围，离地1m高度处的磁场分布计算曲线。曲线同样以铁塔中心线为座标原点。该曲线对应的计算线路电流为480 A(采用2× LGJQ一240钢芯铝绞线)，导线对地计算高度h与图1同。图中实线为双回路同相序布置(ABC ABC)、虚线为逆相序(ABC CBA)布置。由图2可见，线路下方的最大磁感应强度水平仅为10µT以下。

应注意到，线路周围空间的工频磁感应强度与线路电流成正比。随着单回线路输电容量的增大，500kV同塔多回输电线路已开始采用多分裂、大截面导线（如6×630 mm2 导线），每回线路电流可高达2000～3000A。此时，线路下方工频磁感应强度最大值可能高达20～30µT。但即使对多分裂、大截面、走廊内线路高度密集的同塔多回路输电线路，其下方的工频磁感应强度最大值仍远低于环境影响评价标准限值(100µT)。由图1、2计算实例可见，在距线路中心50～100m以上距离处，来自电力线路的工频磁场水平已与当地生活环境中的背景水平相当。

（2）中、低压架空配电线路

中低压架空配电线路的架设高度除考虑环境影响外，还受通道安全及避免外力破坏等因素限制，其架设高度仍有足够的距离，架空线路下方产生的工频电场与工频磁场水平均较低。典型的近地面工频电场强度水平在200 V／m以下；架空配电线路正下方的工频磁感应强度，对于主干线路通常在1～2µT范围内，支线则小于1µT。

（3）高、中压地下电缆

高、中压电缆外层的金属屏蔽层和铠装层可以有效地屏蔽电缆带电芯线在周围所产生的电场。但是地下电缆导线中的电流所产生的磁场却不能为其外层金属层有效地屏蔽(特别对单芯电缆而言，其金属屏蔽层的屏蔽效果基本不存在)。

对于三相地下电缆输配电线路，在其敷设位置上方地面所产生的磁场水平，取决于电缆埋设深度、3条相线之间的距离、导线的相对排列方式以及电缆中的工作电流。将三相3根电缆的间距减小，由于不同相位的三相磁场互相抵消的作用，可明显降低地面的磁场；采用3芯电缆或将三相单芯电缆布置成三角形也可有效降低地面磁场。图3给出了工作电流为300 A的中压(10～20 kV)电缆(图中括号外数据)和工作电流为600 A的高压(1lO kV)电缆(图中带括号数据)在常规埋设深度下产生的地面工频磁感应强度数值及分布示意图。由图3可见，在直接敷设地下电缆的地面上方路段，工频磁感应强度可达到10µT数量级，其数值比相应架空线路产生的磁场更高，但其影响范围相对较小。同样的分析结论在美国南加州爱迪生电力公司的设计导则中也已作出。

图4给出了66 kV输电线路，采用架空线路方式与采用地下电缆方式，地面1 m高度处的磁场计算结果，文献《电气设施的EMF设计导则》指出，通过多条地下输电线路的相位布置方式优化设计，(类似于同塔多回路架空线路的相序优化排列)，同样可使地面磁场有效地降低。