特高壓輸電線路電磁環(huán)境研究

杜全亮

摘 要：通過對常規(guī)架設(shè)方式下、平行架設(shè)方式下、交叉跨越區(qū)域下的電磁環(huán)境研究，得出其影響因素。通過合理設(shè)計，減少電磁環(huán)境影響，有利于特高壓輸電線路的高效運行，降低對人民身體的損害。

關(guān)鍵詞：特高壓 輸電線路 電磁環(huán)境

特高壓輸電線路具有電壓高、電流大、電損小等特點，以及用電需求的快速增長、我國能源的分布不均決定了特高壓建設(shè)的必要性。然而隨著公眾對環(huán)保意識的提高，輸電線路電磁環(huán)境問題成為了制約特高壓發(fā)展的關(guān)鍵因素，因此研究特高壓輸電線路的電磁環(huán)境對促進(jìn)特高壓建設(shè)具有重大意義。

1研究現(xiàn)狀

特高壓輸電技術(shù)中的特高壓電暈效應(yīng)和電磁場及其影響屬于電磁環(huán)境。居民認(rèn)為其影響了當(dāng)?shù)鼐用竦沫h(huán)境，給人類帶來危害，電磁環(huán)境會產(chǎn)生感應(yīng)電荷和暫態(tài)電擊，還容易引起火災(zāi)，重要的是電暈放電產(chǎn)生的無線電干擾無線通訊，還會產(chǎn)生噪音。

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(huán)境問題進(jìn)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(yōu)點；電暈籠試驗具有結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)整、周期短等優(yōu)點。試驗線段試驗對于環(huán)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(yù)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。

2研究內(nèi)容

對于常規(guī)架設(shè)方式下的電磁環(huán)境特征參數(shù)進(jìn)行分析。建立模擬模型和計算模型得到的結(jié)果進(jìn)行驗證，總結(jié)影響電磁環(huán)境特征參數(shù)的因素。根據(jù)各種參數(shù)，改善線路的最佳位置及其排列方式。建立輸電線路交叉跨越區(qū)域的電磁環(huán)境參數(shù)模型，改善線路在交叉跨越區(qū)域的排列方式和相對高度。總結(jié)研究成果，對于各種參數(shù)進(jìn)行組合，得到完美的結(jié)合，完善交流輸電線路。

3常規(guī)架設(shè)方式下的電磁環(huán)境

電磁環(huán)境的預(yù)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(huán)境參數(shù)，作為待建輸電線路能否滿足國家相關(guān)電磁環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的參照；另一種是理論計算，根據(jù)輸電線路的設(shè)計參數(shù)計算出各項電磁環(huán)境參數(shù)，與國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較[1]。

3.1 工頻電場

工程中采用模擬電荷法分析常規(guī)架設(shè)線路，將酒杯塔導(dǎo)線水平排列和貓頭塔導(dǎo)線三角形排列分別進(jìn)行理論結(jié)果和實驗結(jié)果對比，得出結(jié)論。研究電磁環(huán)境的影響因素和特征參數(shù)，得出導(dǎo)線排列方式對電場分布影響不大和高度對電場強(qiáng)度的影響較大，故導(dǎo)線在跨越農(nóng)田和公路時，高度應(yīng)分別大于26米和31米。同塔雙回路線的高度影響電場強(qiáng)度，正相序的電場強(qiáng)度大于逆相序的電場強(qiáng)度。

3.2 工頻磁場

工程中采用模擬電流法對于特高壓輸電線路磁場建立模型和計算模型，將酒杯塔和貓頭塔分別進(jìn)行理論結(jié)果和實驗結(jié)果進(jìn)行對比，得出結(jié)論。導(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度影響較大。同塔雙回線路導(dǎo)線的高度和相序?qū)Υ鸥袘?yīng)強(qiáng)度有很大影響。同一相序，導(dǎo)線高度越高磁感應(yīng)強(qiáng)度越低。

3.3 無線電干擾

輸電線路或金具發(fā)生電暈放電時形成的電流脈沖注入導(dǎo)線，并從注入點向?qū)Ь€的兩邊流動。從而在導(dǎo)線周圍產(chǎn)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(jīng)驗法和激發(fā)函數(shù)法，小于4分裂導(dǎo)線的高壓線路無線電干擾計算和大于4分裂導(dǎo)線的高壓線路無線電干擾計算分別用經(jīng)驗法和激發(fā)函數(shù)法。無線電干擾測量數(shù)據(jù)時應(yīng)在穩(wěn)定的天氣環(huán)境下進(jìn)行。將得到的實驗結(jié)果和理論結(jié)果相比較，得知無線電干擾與天氣和導(dǎo)線本身有著不可分割的聯(lián)系。在晴天，干擾波動較大，必須多次測量，而在雨天，導(dǎo)線起暈達(dá)到飽和，干擾波動穩(wěn)定。高度影響不大。導(dǎo)線排列方式對無線電干擾影響較大。在導(dǎo)線水平排列時梯度較陡，在導(dǎo)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。

3.4 可聽噪聲

各國對于電暈籠試驗和試驗線段試驗結(jié)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(chǎn)生的噪音大于晴天線路產(chǎn)生的噪音。高度對可聽噪音的影響不大，導(dǎo)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。

4 平行架設(shè)方式下的特高壓交流輸電線路電磁環(huán)境

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

5 交叉跨越區(qū)域下的電磁環(huán)境

交叉跨越區(qū)域電磁環(huán)境參數(shù)因素將會被建立三維空間模型采用有限元法進(jìn)行計算，得出的實驗結(jié)果和理論結(jié)果進(jìn)行比較，得出結(jié)論。上層導(dǎo)線高度增加，線下磁場強(qiáng)度有略微下降趨勢；下層導(dǎo)線高度增加，線下磁場強(qiáng)度有明顯下降。考慮到實際，導(dǎo)線同時增高，線下場強(qiáng)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(dǎo)線激發(fā)函數(shù)。相近的導(dǎo)線存在自感和互感，無線電干擾的計算方法是首先計算導(dǎo)線表面電位梯度，然后是計算激發(fā)函數(shù)，最后是導(dǎo)納矩陣和阻抗矩陣。導(dǎo)線的絕對高度穩(wěn)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(jié)果顯示，降低交叉區(qū)域無線電干擾的方法是增大導(dǎo)線相對高度和搭配的相序。

6 總結(jié)

上文分別介紹了常規(guī)架設(shè)方式下、平行架設(shè)方式下、交叉跨越區(qū)域下的特高壓輸電線路電磁環(huán)境參數(shù)的計算模型和影響因素，對改善特高壓輸電線路電磁環(huán)境具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 柏曉路、李健、陳媛、黃欲成.±1100kV特高壓直流輸電線路電磁環(huán)境研究[J].中國電力.2014（10）

[2] 黃學(xué)良、王瑜、聞楓.1000kV/500kV同桿混壓四回輸電線路電磁環(huán)境影響因素及優(yōu)化措施分析[J].高電壓技術(shù).2015（11）endprint