220kV同塔雙回輸電線路電磁環境影響因素分析

李艷華

福建中試所電力調整試驗有限責任公司，福建福州，350007

0 引言

高壓輸電線路運營期的環境問題主要有工頻電場、工頻磁場，由電暈放電引起的可聽噪聲、無線電干擾等。高壓輸電線路（高電位）與大地（零電位）之間的電位差，將產生較強的工頻電場，輸電線路的輸送電流將產生工頻磁場，工頻磁場強度與輸送電流有關，與電流成正比。工頻電場強度除與電壓等級有關外，還與導線對地高度、相間距、分裂導線結構尺寸、導線的布置方式、雙回路相序排列方式等有關。高壓輸電線等導體運行過程中的電暈放電、火花放電產生無線電干擾，干擾頻率范圍在0.15~30MHz，主要影響中短波頻段無線電設施的發射和接收。高壓輸電線路在空氣中局部電暈放電會造成“嗞嗞嗞”的可聽噪聲，尤其在雨霧天氣可聽噪聲將變大。

根據現行《環境影響評價技術導則 輸變電》（HJ 24-2020）要求，輸變電建設項目環境影響評價內容不包含無線電干擾。輸電線路電暈放電產生的可聽噪聲值與電壓等級、天氣濕度影響有關，電壓等級越高，在雨霧天氣產生的可聽噪聲較大，但在晴朗天氣，電暈放電產生的噪聲極小。本文僅分析高壓輸電線路電磁環境影響，根據《環境影響評價技術導則 輸變電》（HJ 24-2020）附錄C中交流架空輸電線路工頻電場強度預測模式采用等效電荷法，附錄D中工頻磁感應強度的預測模式為安培法。結合具體實例，引用福建某220kV同塔雙回輸電線路的電磁環境影響進行分析。在額定工況、導線結構等參數相同的情況下，分析不同的導線架設高度、相間距、相序排列方式產生的工頻電場強度、工頻磁感應強度預測值[1]。

1 高壓交流輸電線路電磁環境標準限值

為控制高壓交流輸電線路工程周邊工頻電磁場的標準限值，工頻電磁場應滿足現行《電磁環境控制限值》（GB 8702-2014）的標準要求。高壓交流輸電線路的頻率為50Hz，根據《電磁環境控制限值》（GB 8702-2014）表1換算，電場強度公眾曝露控制限值為4000V/m，磁感應強度公眾曝露控制限值為100μT。

2 高壓交流輸電線路電磁環境影響因素分析

高壓交流架空輸電線路電磁環境影響因素與導線架線型式、架設高度、相序排列、相間距、導線結構、額定工況等參數有關。本文結合福建某220kV同塔雙回輸電線路的電磁環境影響進行分析，明確了交流架空輸電線路的額定運行電壓為220kV，采用同塔雙回三層橫擔塔架設，導線采用雙分裂布置，分裂間距為600mm，型號為2×JL/LB20A-630/45型鋁包鋼芯鋁絞線，導線總截面積為2×666.55mm2，線路極限輸送容量為2×1058MVA（線溫80℃）。在明確了導線架線型式、導線結構及額定工況的條件下，高壓交流輸電線路周圍的工頻電場強度、工頻磁感應強度與導線對地高度、相序排列方式、相間距有關[2-3]。

2.1 導線對地高度的影響分析

考慮導線相序排列為同相序，垂直相間距6.9m、水平相間距10.2m，分析導線對地高度分別為6.5m、7.5m、10m、11m、12m、13m、14m、15m、20m，預測點高度1.5m處的工頻電磁場值，不同導線對地高度的工頻電磁場預測結果見表1，不同導線對地高度工頻電磁場的水平分布見圖1。

表1 不同導線對地高度預測的工頻電磁場結果一覽表

根據表1、圖1預測結果可知：

①其他預測參數不變時，工頻電場強度、工頻磁感應強度隨著導線對地高度的增加而減小；導線對地高度越高，工頻電場強度、工頻磁感應強度最大值出現的位置越靠近線路中心的位置。

②線路周邊工頻磁感應強度遠小于《電磁環境控制限值》（GB 8702-2014）中公眾曝露控制限值要求（100μT），導線對地高度達12m時，工頻電場強度可以滿足《電磁環境控制限值》（GB 8702-2014）中公眾曝露控制限值要求（4000V/m）。

③通過抬高導線對地高度可有效降低高壓交流輸電線路周邊的工頻電磁場，但隨著導線對地高度越高，工頻電場強度、工頻磁感應強度減小的幅度越小，且桿塔建設成本越高。因此，不能一味抬高導線對地高度來降低工頻電磁場影響。

2.2 相間距地影響分析

考慮導線相序排列為同相序，導線對地高度13m處，分析不同相間距對電磁環境的影響，預測點高度1.5m處不同相間距的工頻電磁場預測結果見表2、表3，不同相間距預測的工頻電磁場變化水平分布見圖2、圖3。

表3 不同垂直相間距預測的工頻電磁場結果一覽表

表2 不同水平相間距預測的工頻電磁場結果一覽表

根據表2、表3、圖2、圖3預測結果可知：

①其他預測參數條件不變時，220kV同塔雙回線路水平相間距增加，工頻電場強度、工頻磁感應強度預測值減小；220kV同塔雙回線路垂直相間距增加，工頻電場強度、工頻磁感應強度預測值增大；

②增加導線水平相間距、減小導線垂直相間距，均可以減小工頻電磁場，但一味增大導線水平相間距，會增加輸電線路的走廊寬度，對于多山、線路走廊密集地區，占用土地資源影響較大；一味減小導線垂直相間距，則不能滿足《110kV~750kV架空輸電線路設計規范》（GB 50545-2020）中導線相間距的設計要求。因此，只能通過適當增加導線水平相間距、適當減小垂直相間距，進而適度減小工頻電磁場影響[4]。

2.3 相序排列方式的影響分析

考慮導線對地高度為13m，垂直相間距為6.9m，水平相間距為10.2m，分析不同相序排列方式對電磁環境的影響，預測點高度1.5m處工頻電磁場預測結果見表4，不同相序排列的工頻電磁場變化水平分布見圖4。

根據表4、圖4預測結果可知：

表4 不同相序排列預測的工頻電磁場結果一覽表

同相序排列時（ABC/ABC）工頻電場強度、工頻磁感應強度預測值最大，逆相序排列時（ABC/CBA）工頻電場強度、工頻磁感應強度預測值最小。因此，為了降低線路周邊工頻電磁場影響，同塔雙回線路導線建議采用逆相序排列（ABC/CBA）方式[5]。

3 結語

架空輸電線路運營期的電磁環境影響情況復雜，在導線架線型式、導線結構尺寸及額定工況相同情況，經預測：通過抬高導線對地高度，可有效減小線路周邊的工頻電場強度、工頻磁感應強度，但考慮到建設成本經濟性，不能一味抬高導線對地高度，可通過調整相序排列（采用逆相序ABC/CBA），同時適當增加導線水平相間距、適當減小導線垂直相間距，有效降低工頻電場強度、工頻磁感應強度。