淺談高壓輸電線路的相導(dǎo)線布置和工頻電磁環(huán)境

李玉德

（國網(wǎng)寧夏中衛(wèi)供電公司,中衛(wèi) 755000）

淺談高壓輸電線路的相導(dǎo)線布置和工頻電磁環(huán)境

李玉德

（國網(wǎng)寧夏中衛(wèi)供電公司,中衛(wèi) 755000）

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，社會社生產(chǎn)和生活的供電需求越來越旺盛。我國當(dāng)前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸無法滿足實(shí)際需求，加之我國能源結(jié)構(gòu)的缺陷，建立一個高容量的電網(wǎng)系統(tǒng)成為當(dāng)前主要研究的主題。在高壓輸電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中，工頻電磁環(huán)境是影響和制約其發(fā)展的重要因素，就高壓線路而言，相導(dǎo)線高度、相導(dǎo)線布置等都會對工頻電磁環(huán)境造成影響。本文簡單分析了相導(dǎo)線布置對工頻電磁環(huán)境的影響，就我國高壓輸電線中相導(dǎo)線布置提出建議，并對不同相導(dǎo)線布置和工頻電磁環(huán)境進(jìn)行比較。

高壓輸電線 相導(dǎo)線布置 工頻電磁環(huán)境

前言

高壓輸電線路的建設(shè)不僅涉及到經(jīng)濟(jì)效益，也關(guān)系到環(huán)境問題。自20世紀(jì)70年代起，日本、美國、前蘇聯(lián)等國家就已經(jīng)對高壓輸電線路相導(dǎo)線布置和工頻電磁環(huán)境進(jìn)行了深入研究。但各國之間實(shí)際采用的相導(dǎo)線布置方式存在較大差別：前蘇聯(lián)在高壓輸電按時線路建設(shè)中，相導(dǎo)線是水平排列的，這種方式的弊端在于電暈損失較大；日本采用的是同塔雙回線路，能依據(jù)線路的補(bǔ)貼需求輸送電容；美國的高壓輸電線路中相導(dǎo)線是正三角形布置的。事實(shí)上，由于各個國家的實(shí)際情況不同，所采取的相導(dǎo)線布置方式才會如此千差萬別。蘇聯(lián)地廣人稀，電力輸送的距離較長，因此采用最為節(jié)省資金的平行式布置方式。雖然我國的電力輸送距離也相對較長，但由于此種方式需要占用較大的土地面積，因此并不符合我國需求。日本土地狹窄，人口密度大，因此要盡量提高線路的輸送量，因此采用同桿雙回線路，但其經(jīng)濟(jì)投入較大，同樣也不適宜我國。美國采用的正三角布置，雖能縮短線路走廊的距離，但電塔較高，亦無法完全滿足我國需求。我國在對高壓輸電線路的建設(shè)過程中，要為少走彎路，可借鑒外國的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，取長補(bǔ)短，促使我國高壓輸電線路的建設(shè)更加科學(xué)合理。

1 高壓輸電線路中相導(dǎo)線對工頻電磁環(huán)境的影響

1.1 相導(dǎo)線對地高度對工頻電磁環(huán)境的影響

在高壓輸電線路中，相導(dǎo)線的對地高度會對電場強(qiáng)度造成一定影響，兩者所呈現(xiàn)出的是反比例關(guān)系。換而言之，相導(dǎo)線對地高度的增加，其工頻電場將隨之減小。當(dāng)相導(dǎo)線最低距離較小時，不斷增加導(dǎo)線的對地距離，其場強(qiáng)將不斷下降。因此，當(dāng)導(dǎo)線對地距離增加到一定程度后，再通過增加導(dǎo)線對地高度來降低其工頻電廠強(qiáng)度，其經(jīng)濟(jì)投入也會相對較大。

1.2 相導(dǎo)線間距對工頻電磁環(huán)境的影響

高壓輸電線的相導(dǎo)線間距縮小時，其電場的強(qiáng)度和范圍都呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢，但其減少的幅度并不是大。當(dāng)相導(dǎo)線的對地高度為20～25m左右，則相導(dǎo)線的間距每縮短1m，其電場強(qiáng)度則可以減小0.15Kv/m左右。但需要強(qiáng)調(diào)的是，在實(shí)際操作中，相間絕緣會對相導(dǎo)線的間距調(diào)整產(chǎn)生制約作用。

2 關(guān)于我國高壓輸電線路的相導(dǎo)線布置的建議

2.1 提高高壓輸電線路的自然功率并縮短線路走廊

我國雖國土面積廣闊，但卻也是人口大國，我國的人均占地面積相對較少，用于農(nóng)業(yè)的耕地資源更是有限，但在高壓輸電線的布置過程中，難免會占用農(nóng)業(yè)耕地。因此，在我國建設(shè)高壓輸電線路的過程中，筆者建議應(yīng)盡可能地減少其建設(shè)面積，在最大限度壓縮線路走廊的同時，不斷提高單位走廊的電力輸送總量，提高線路走廊的使用效率。目前，我國對緊湊型輸電線路的建設(shè)，是在總結(jié)和分析西方建設(shè)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。比如，前蘇聯(lián)通過改變分裂導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，提高了線路的自然功率。在此基礎(chǔ)上，我國采用了改變分裂導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和縮短相間距離并舉的方式，進(jìn)一步增強(qiáng)了線路的自然功率，同時還為壓縮相間距離后導(dǎo)線表面場增強(qiáng)增加的難題找到了答案。以某一500KV緊湊型輸電線為例，當(dāng)線路中的無線干擾、常規(guī)線路等條件基本一致時，相導(dǎo)線最短的地方，其自然功率增加了35%左右，而輸電走廊也比常規(guī)線短了18cm左右。

2.2 采用向相導(dǎo)線倒三角布置的緊湊型線路

在高壓輸電線路相導(dǎo)線布置的過程中，按照相導(dǎo)線的布置方式可對相導(dǎo)線布置類型進(jìn)行分類，包括水平布置、正三角形布置和同塔雙回線路三。我國高壓輸電線路中相導(dǎo)線的布置若要采用其中一種方式，仍需對我國實(shí)際情況進(jìn)行充分分析。筆者總結(jié)多年工作經(jīng)驗(yàn)，在綜合考量各種布線方式和我國實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，建議采用相導(dǎo)線倒三角布置的緊湊型輸電線路。該種導(dǎo)線布置方式能優(yōu)化線下及周邊的工頻電磁環(huán)境。

緊湊型高壓輸電線路相導(dǎo)線比之常規(guī)線路的對地最小距離要相對偏小，但最大工頻的電場反而小于常規(guī)線路。緊湊型高壓輸電線最小對地距離是10.5m，當(dāng)其高度達(dá)到16m和32m時，其工頻電場范圍大于4V/m和2KV/mV，而常規(guī)線路的最小對地距離則是11m，其工頻電場范圍要大于4V/m和2KV/mV，其對地距離需達(dá)到52m和64m。

若常規(guī)和緊湊型線路的對地最小距離小于常規(guī)線路的最小對地距離時，通過相同的電流，緊湊型線路的最大工頻磁場比之常規(guī)線路的工頻磁場小了一半，其范圍也大大縮小。我國的人均耕地面積相對較少，因此，無法對農(nóng)民的農(nóng)耕活動進(jìn)行干預(yù)。同時，我國幅員遼闊，如果只采用提高相導(dǎo)線對地距離來降低工頻電廠，則經(jīng)濟(jì)效益相對較差。因此，建議我國高壓輸電線路的相導(dǎo)線布置采用提高相導(dǎo)線對地距離的同時，結(jié)合倒三角布置方式，共同實(shí)現(xiàn)降低線下工頻電場的目的。

3 高壓輸電線相導(dǎo)線布置和工頻電磁環(huán)境磁場分布比較

在高壓輸電線路搭建的過程中，工頻電廠、工頻磁場、可聽噪聲等因素都會對工頻電磁環(huán)境造成影響。可聽噪聲、無線電干擾等問題的解決方案相對較為成熟，主要是增加相導(dǎo)線分裂的根數(shù)或降低導(dǎo)線表面電廠等。但就消除工頻電廠和工頻磁場對高壓輸電線路工頻電磁環(huán)境的影響，各國之間所采用方案存在較大區(qū)別。本文將對常規(guī)高壓輸電線路和緊湊型高壓輸電線路的工頻電磁環(huán)境進(jìn)行比較。

表1 5種特高壓輸電線路的主要參數(shù)

表2 5種特高壓輸電線路的導(dǎo)線表面電場強(qiáng)度

表1和表2分別羅列了5種特高壓輸電線路的主要參數(shù)和5種特高壓輸電線路的導(dǎo)線表面電場強(qiáng)度。當(dāng)高壓輸電線路（500KV）的相導(dǎo)線為4*LGJ-300時，則18.02～17.02kV/cm是導(dǎo)線避免的最大場強(qiáng)；相導(dǎo)線是4*LGJ-400時，其最大場強(qiáng)可以達(dá)到15.92～5.63kV/cm。與表2比較分析可以發(fā)現(xiàn)，常規(guī)高壓輸電線的表面場強(qiáng)與500KV線路場強(qiáng)的中等水平相當(dāng)。

若采用水平排列方式，線下的工頻電場強(qiáng)度最大，其范圍也最廣泛。如果在這個線路中，兩邊相和中相等都采用V型絕緣子串，則可在一定程度上降低相導(dǎo)線對地的高度，縮小電場范圍。若采用緊湊型高壓輸電線路，其工頻電場強(qiáng)度可比水平排列布線方式降低20%左右，電場大于2kV/m的范圍可降低50%左右，大于4kV/m的范圍可降低60%左右。相比導(dǎo)向西安正三角排列方式，其工頻電場強(qiáng)度降低11%～5%左右，而電場大于2kV/m的范圍可降低30%左右，電場大于4kV/m的范圍可降低50%左右。

水平排列高壓輸電線路的閑暇工頻磁場最大，其磁場的范圍也最為廣泛，而正三角排列次之。若采用緊湊型相導(dǎo)線布置，則線下最大磁場可降低至高壓水電線水平排列的41%左右和高壓輸電線正三角排列的52%左右。

表3 5種高壓輸電線相導(dǎo)線對地距離和電場強(qiáng)度分析

分析表3可知，若以10kV/m為限制對各種類型的高壓輸電線相導(dǎo)線的對地距離進(jìn)行分析，單回路相導(dǎo)線比之其他的相導(dǎo)線布置對地距離可減少2～3 m。

4 結(jié)語

高壓輸電線路的相導(dǎo)線布置會對工頻電磁環(huán)境造成一定影響，因此，在高壓輸電線路設(shè)計的過程中，要充分關(guān)注和運(yùn)用兩者的關(guān)系，不斷優(yōu)化工頻電磁環(huán)境，提高高壓輸電線路的穩(wěn)定性。

[1]邵方殷.我國特高壓輸電線路的相導(dǎo)線布置和工頻電磁環(huán)境[J].電網(wǎng)技術(shù)，2005，（8）：1-7.

[2]鄧長征，孟遂民，黃力，等.同塔多回輸電線路相導(dǎo)線布置形式研究[J].湖北電力，2009，（4）：50-52.

Discussion on the Arrangement of the Phase Conductors and the Power Frequency Electromagnetic Environment of High Voltage Transmission line

LI Yude
(Zhongwei Ningxia power supply company, Zhongwei 755000)

In recent years, with the developm ent of China's economy and social progress, the social production and life of the power supply demand is growing. China's current grid structure has gradually can not meet the actual needs, coupled with China's energy structure, the establishment of a hi gh capacity of the grid system has bec ome the main research topics. In the construction process of high voltage transmission network, power frequency electromagnetic environment is an important factor to influence and restrict the development of high voltage transmission line. In this paper, the influence of the wire arrangement on the power frequency el ectromagnetic environment is analyzed, and the ar rangement of the wire in the high voltage transmission line is proposed.

high voltage transmission line, phase conductor arrangement, power frequency electromagnetic environment