500kV同塔四回輸電線路的電磁環(huán)境分析

馬文超

（廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，廣州市，510663）

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電力建設(shè)也不斷加快，系統(tǒng)規(guī)模成倍增長。同時(shí)，土地資源日益匱乏，成為制約電力系統(tǒng)特別是架空送電線路建設(shè)的主要因素，尤其在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的華東和華南地區(qū)，線路走廊與地方用地的矛盾更顯尖銳，而同塔多回架設(shè)，是提高線路走廊的輸送容量，解決該矛盾的重要途徑[1-11]。由廣東電網(wǎng)公司建設(shè)的500kV（廣州）獅洋至（江門）五邑線路沿途經(jīng)過廣州、佛山、中山和江門等珠三角核心經(jīng)濟(jì)區(qū)，因部分地段線路走廊非常緊張，計(jì)劃利用已有的線路走廊進(jìn)行改造，改造段擬按4回500kV共塔設(shè)計(jì)。由于沿線多為居民密集區(qū)，因此，該線路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是線路有關(guān)參數(shù)要符合電磁環(huán)境的要求。

1 規(guī)劃塔型介紹

根據(jù)本工程沿線情況，通過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選定本工程的主要塔型為水平排列3層導(dǎo)線橫擔(dān)塔型，鐵塔全高和常規(guī)雙回路相當(dāng)，塔型如圖1所示。

圖1 500kV同塔四回線路塔型Fig.1 500kV 1-tower 4-circuit tower

2 電磁環(huán)境影響限值

高壓交流架空送電線路的電磁環(huán)境影響主要包括工頻電場、工頻磁場、無線電干擾和可聽噪聲[2]。

（1）地面電磁場強(qiáng)度。目前國際上對于高壓交流架空送電線路下的工頻電場強(qiáng)度的限值至今沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，我國《110～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范（報(bào)批稿）》規(guī)定：500kV送電線路跨越非長期住人的建筑物或鄰近民房時(shí)，房屋所在位置離地1.5m處最大未畸變電場強(qiáng)度不得超過4kV/m。

（2）無線電干擾。無線電干擾作為環(huán)境影響因子，主要考慮對居民無線電接受質(zhì)量的影響，其量值水平還不至于產(chǎn)生生態(tài)影響。關(guān)于輸電線路的無線電干擾限值，目前也沒有國際標(biāo)準(zhǔn)。國際無線電干擾特別委員會(huì)C分會(huì)推薦的是80%//80%規(guī)則，它的含義是：在80%以上的時(shí)間內(nèi)，架空輸電線無線電干擾不超過允許值的最低置信度為80%[3]。

（3）可聽噪聲。可聽噪聲是指導(dǎo)線周圍空氣電離放電產(chǎn)生的一種人耳能直接聽見的噪聲?！冻鞘袇^(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的允許等效聲級(jí)值在40～70 dB之間（根據(jù)區(qū)域及時(shí)段的不同而有區(qū)別）[4]。

3 電磁環(huán)境計(jì)算與分析

3.1 計(jì)算條件

根據(jù)規(guī)劃，500kV獅洋—五邑同塔四回輸電線路每相導(dǎo)線采用4×ACSR-720/50型鋼芯鋁絞線，分裂間距為500 mm；地線采用2根LBGJ-150-40AC。導(dǎo)線ACSR-720/50直徑為36.2 mm，直流電阻為0.04 Ω/km；LBGJ-150-40AC的直徑為15.8 mm，直流電阻約為0.3 Ω/km。線路通過地區(qū)大地土壤電阻率取500 Ω·m，導(dǎo)線弧垂f取1 5m，計(jì)算電壓取1.05 UN，即為525kV。

本文中給出的導(dǎo)線對地高度均為平均對地高度hav，它與導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)對地高度hmin及導(dǎo)線弧垂f的關(guān)系為：hav=hmin+f/3。無線電干擾與可聽噪聲均采用平均對地高度計(jì)算，地面電場強(qiáng)度采用與表中平均對地高度相對應(yīng)的導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)對地高度計(jì)算[6]。采用“ATP/EMTP”計(jì)算程序，對500kV同塔四回線路的電磁環(huán)境進(jìn)行模擬計(jì)算。

相序排列方式示意圖分別如圖2所示。

圖2 相序排列方式示意圖Fig.2 Phase sequence arranging sketch

3.2 相序影響

設(shè)最下相導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)對地高度為14m，即最下相導(dǎo)線平均對地高度為19m，表1給出了在圖3所示各相序排列方式下的電磁環(huán)境以及場強(qiáng)大于4kV/m的范圍。從表1中可以看出，在最下相導(dǎo)線最小對地高為14m時(shí)，同相序排列方式下按場強(qiáng)大于4kV/m界定的走廊寬度為57.1m，逆相序排列方式下按場強(qiáng)大于4kV/m界定的走廊寬度為51.9m，其余相序排列方式下按場強(qiáng)大于4kV/m界定的走廊寬度為53.2～55.3m。

表1 各相序電磁環(huán)境比較Tab.1 Phase-sequence electromagnetic environment comparison

3.3 對地高度影響

導(dǎo)線對地高度對各相序電磁環(huán)境的影響如圖3～5所示?？梢钥闯?，導(dǎo)線對地高度對無線電干擾和可聽噪聲的影響較小。最下相導(dǎo)線平均對地高度由29m降低到15m，無線電干擾上升了不到5.3 dB，可聽噪聲上升了不到2.5 dB，上升幅度很小。但是從圖4可以看出，導(dǎo)線對地高度對地面最大電場強(qiáng)度影響很大。受最大地面電場強(qiáng)度控制，同相序排列方式下的最下相導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)最小對地距離為15m，其他相序排列方式下最下相導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)最小對地距離為11m。逆相序排列方式下的最下相導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)最小對地距離約為9.5m。

導(dǎo)線對地高度對離地1.5m高處電場強(qiáng)度大于4kV/m的范圍的影響如圖6所示。在最下相導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)對地高度小于16m時(shí)，各相序排列方式下單側(cè)場強(qiáng)大于4kV/m的范圍基本相同，在24.3～29.7m之間。當(dāng)最下相導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)對地高度在18～24m之間時(shí)，同相序排列方式下單側(cè)場強(qiáng)大于4kV/m的范圍在24.2m以上。其余各相序排列方式下單側(cè)場強(qiáng)大于4kV/m的范圍基本在13m以下，由于這個(gè)數(shù)值已經(jīng)小于邊相導(dǎo)線距線路中心線的距離，因此可認(rèn)為線路走廊寬度不再受到地面電場強(qiáng)度的限制。

圖3 對地高度對最大地面電場強(qiáng)度的影響Fig.3 Impact of height to the ground on maximum ground electric field strength

圖4 對地高度對無線電干擾的影響Fig.4 Impact of height to the ground on radio interference

圖5 對地高度對可聽噪聲的影響Fig.5 Impact of height to the ground on audible noise

4 結(jié)論

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，即使在最下相導(dǎo)線平均對地高度只有15m時(shí)，該排列方式下的無線電干擾與可聽噪聲分別只有45.6 dB與44.5 dB，無線電干擾與可聽噪聲符合要求。

圖7 對地高度對場強(qiáng)范圍的影響Fig.7 Impact of height to the ground on field strength scope

在最下相導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)對地高度為11m時(shí)，“異相序1”排列方式下離地1m高的最大電場強(qiáng)度為9.02kV/m，比同等對地高度下500kV單回輸電線路（水平排列，相間距離13.7m，導(dǎo)線4×LGJ-400/50）離地1m高的最大電場強(qiáng)度僅僅大了1.7%，幾乎完全相同。因此，對于按“異相序1”排列的500kV同桿四回輸電線路，最下相導(dǎo)線的最小對地高度可與500kV單回輸電線路（相導(dǎo)線水平排列方式）相同，取11m。

[1]DL/T620—1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合[S].

[2]HJ/T24—1998 500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB15707—1995高壓交流架空送電線無線電干擾限值[S].

[4]GB3096—93城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]美J.G.安德生.345kV及以上超高壓送電線路[M].北京：電力工業(yè)出版社，1981.

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