電線電磁環境研究

【摘要】目的 研究特高壓交流輸電線路電磁環境，提升輸電效率。方法 通過研究常規架設方式下的電磁環境、平行架設方式下的特高壓交流輸電線路電磁環境、交叉跨越區域下的電磁環境，計算三種架設方式下特高壓交流輸電線路電磁環境參數的計算模型和影響因素。結果 三種架設環境均需要考慮工頻電場、工頻磁場、無線電對特高壓輸電線路的影響，根據相關因素和計算模型分析，有利于特高壓交流輸電的高效運行。結論 通過特高壓交流輸電線路的電磁環境研究，提升了輸電效率，降低了對人民身體的損害，值得推廣。

【關鍵詞】特高壓 輸電線路 電磁環境 常規架設 平行架設 交叉跨越

1 緒論

1.1 研究背景

自從電的應用領域不斷拓寬，我國對電力的需要也不斷增長。然而我國的能源分布不均勻，西南地區主要是水力資源，華北、西北地區主要是火力資源。東部沿海地區出現電力超負荷狀態。所以我國要進行電力輸送就要建設能源傳輸通道。電力采用特高壓輸電，損耗的能量最小。

特高壓輸電線路具有電壓高、電流大、導線截面粗等特點。特高壓輸電技術中的特高壓電暈效應和電磁場及其影響屬于電磁環境。居民認為其影響了當地居民的環境，給人類帶來危害，主要是它會產生感應電荷和暫態電擊，還會容易產生火災，重要的是電暈放電產生的無線電干擾無線通訊，還會產生噪音。關于上述居民反映的問題，國家在設計特高壓輸電線路時要予以充分考慮。

1.2 研究現狀

為了解決無線電干擾和可聽噪音，各國對特高壓交流輸電線路電磁環境問題進行了電暈籠試驗和試驗線段試驗。試驗線段試驗具有可長時間測量無線電干擾和可聽噪音的優點；電暈籠試驗具有結構簡單、易于調整、周期短等優點。試驗線段試驗對于環境干擾較大，所以電暈籠試驗更受國家的重視。眾多國家開展了電暈籠試驗的研究，獲得各種氣候條件下的預測公式，并得到了無線電干擾和可聽噪聲的計算公式。交流線路中用二維模型計算電磁場的分布情況，而用有限差分法、有限元法、等效電荷法及矩量法等方法計算電場。

學者對于高電壓大電流方式輸電產生的生態影響做了許多研究。其中產生的電場和磁場對于居民存在著生理影響和電擊影響。目前，經專家調查電場和磁場對于人類只有輕微影響。而產生的可聽噪音很大時可能會影響著當地居民的工作和休息，干擾人類的談話，嚴重時會有產生耳聾的危險。研究結果顯示，高電壓大電流方式輸電對于人類健康和生活基本沒有影響。

1.3 研究內容

學者對于常規架設方式下的電磁環境特征參數進行分析。建立模擬模型和計算模型得到的結果進行驗證，總結影響電磁環境特征參數的方面。根據各種參數，改善線路的最佳位置及其排列方式。建立交流線路交叉跨越區域的電磁環境參數模型，改善線路在交叉跨越區域的排列方式和相對高度。總結研究成果，對于各種參數進行組合，得到完美的結合，完善交流輸電線路。

2 常規架設方式下的電磁環境

電磁環境的預測通常有兩種方法：一種是類比測量，測量運行中的各方面情況相似的輸電線路的電磁環境參數，作為待建輸電線路能否滿足國家相關電磁環境標準的參照；另一種是理論計算，根據輸電線路的設計參數計算出各項電磁環境參數，與國家標準進行比較[1]。

2.1 工頻電場

工程中采用模擬電荷法分析常規架設線路，將門型塔導線水平排列和貓頭塔導線三角形排列分別進行理論結果和實驗結果進行對比，得出結論。研究電磁環境的影響因素和特征參數，得出導線排列方式對電場分布影響不大和高度對電場強度的影響較大，故導線在跨越農田和公路時，高度應分別大于26米和31米。同塔雙回路線的高度影響電場強度，正相序的電場強度大于逆相序的電場強度。

2.2 工頻磁場

工程中采用模擬電流法特高壓對于輸電線路磁場建立模型和計算模型，將門型塔和貓頭塔分別進行理論結果和實驗結果進行對比，得出結論。導線排列方式對磁場分布有所影響，但峰值不變，而高度對磁感應強度影響較大。同塔雙回線路導線的高度和相序對磁感應強度有很大影響。同一相序，導線高度越高磁感應強度越低。

2.3 無線電干擾

輸電線路或金具發生電暈放電時形成的電流脈沖注入導線，并從注入點向導線的兩邊流動。從而在導線周圍產生磁場，即無線電干擾場[2]。計算交流輸電線路無線電干擾有經驗法和激發函數法，小于4分裂導線的高壓線路無線電干擾計算和大于4分裂導線的高壓線路無線電干擾計算分別用經驗法和激發函數法。無線電干擾測量數據時應在穩定的天氣環境下進行。將得到的實驗結果和理論結果相比較，得知無線電干擾與天氣和導線本身有著不可分割的聯系。在晴天，干擾波動較大，必須多次測量，而在雨天，導線起暈達到飽和，干擾波動穩定。高度影響不大。導線排列方式對無線電干擾影響較大。在導線水平排列時梯度較陡，在導線三角排列時梯度較緩。同塔雙回輸電線路一般采用正序排列，因為正序排列無線電干擾水平較低。

2.4 可聽噪聲

各國對于電暈籠試驗和試驗線段試驗結果得出了計算可聽噪音的公式。可聽噪音的測量對于氣候的改變影響明顯，雨天線路產生的噪音大于晴天線路產生的噪音。高度對可聽噪音的影響不大，導線排列方式對可聽噪音的影響顯著。同塔雙回輸電線路對相序的不同影響顯著。

3 平行架設方式下的特高壓交流輸電線路電磁環境

對于平行架設方式下的工頻電場，導線之間的間距和高度都對工頻電場有影響，導線之間的間距和相序都對兩條導線之間的區域有影響。導線間距越小，線路影響越明顯。而對于平行架設方式下的工頻磁場，導線排列方式對工頻磁場有影響，導線間距對工頻磁場有影響，間距越小，磁感強度越高。對于平行架設方式下的無線電干擾，得出了無線電干擾計算方法。高度和導線的間距對無線電干擾影響不大，相序排列只有在兩條導線相近時才會對無線電干擾產生影響，導線排列不同對無線電干擾也有顯著影響。對于平行架設方式下的可聽噪聲，導線間距越小，可聽噪聲越大。

4 交叉跨越區域下的電磁環境

交叉跨越區域電磁環境參數因素將會被建立三維空間模型采用有限元法進行計算，得出的實驗結果和理論結果進行比較，得出結論。上層導線高度增加，線下場強有略微下降趨勢；下層導線高度增加，線下場強有明顯下降。考慮到實際，導線同時增加，線下場強有明顯下降，但耗資較多。用電暈籠試驗測量無線電干擾水平，得出導線激發函數。相近的導線存在自感和互感，無線電干擾的計算方法是首先計算導線表面電位梯度，然后是計算激發函數，最后是導納矩陣和阻抗矩陣。導線的絕對高度穩定和較大時對無線電干擾的影響分別是影響不大和影響較大。結果顯示，降低交又區域無線電干擾的方法是增大導線相對高度和搭配的相序。

5 總結

上文分別介紹了常規架設方式下、平行架設方式下、交叉跨越區域下的特高壓輸電線路電磁環境參數的計算模型和影響因素。本論文研究了特高壓交流輸電線路電磁環境問題，采用模型和計算的方法分析了規架設方式下、平行架設方式下、交叉跨越區域下的特高壓輸電線路電磁環境參數，研究了無線電干擾和可聽噪音的解決方法，在考慮到節約經濟，研究出合理的特高壓交流輸電線路通道。

參考文獻：

[1] 黃子璇.特高壓輸電線路電磁環境預測計算的研究[D]浙江大學碩士學位論文，2013：3.

[2] 蔣戰朋.高壓輸電線路電磁環境研究[M]華中科技大學碩士學位論文，2012：3.