多回高壓輸電線路產(chǎn)生的無(wú)線電干擾分析

徐若鴻

摘 要:我們對(duì)本地的一處工業(yè)園區(qū)進(jìn)行了規(guī)劃與設(shè)計(jì),這個(gè)園區(qū)即將建設(shè)220kv四分裂導(dǎo)線和110kv單導(dǎo)線一起構(gòu)成的10回高壓輸電線路。為了分析與研究此處的高壓線路對(duì)工業(yè)園區(qū)的電磁環(huán)境有何影響以及所影響的程度,不盡陳述高壓輸電線路是由于電暈而產(chǎn)生了無(wú)線電干擾引起的,而且我們還分析了兩種不同情況下的無(wú)線電干擾水平。一是采用220kv四分裂導(dǎo)線,二是220kv不用分裂導(dǎo)線的情況。通過(guò)這些,我們估計(jì)出這個(gè)10回的輸電線路所產(chǎn)生的無(wú)線電干擾水平。結(jié)果顯示:這一高壓線路所產(chǎn)生的無(wú)線電干擾水平是符合國(guó)家所規(guī)定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

關(guān)鍵詞:無(wú)線電干擾分裂導(dǎo)線高壓輸電線路電暈放電電場(chǎng)強(qiáng)度

中圖分類號(hào):TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(b)-0085-02

1項(xiàng)目環(huán)境

本地工業(yè)園區(qū)位于偏城北一帶,周圍有一處產(chǎn)業(yè)基地,南臨兩家高科技企業(yè),周圍芳草鮮美,景色宜人。在工業(yè)園區(qū)的北面,現(xiàn)今已有2回同桿并架的110kV線路,在未來(lái)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中,還需要在此處增加4回110kV線路和4回220kV線路。準(zhǔn)備將其排列在兩個(gè)鐵塔上面。而兩個(gè)鐵塔已有2回110kV的線路和2回220kV的線路。綜上所述,在工業(yè)園區(qū)的北側(cè)將會(huì)有4回的220kV以及6回的110kV總計(jì)10回的線路。

這些高壓輸電線路或多或少的會(huì)對(duì)周圍產(chǎn)生一些影響。通過(guò)我們的觀察與分析,認(rèn)為最主要的是兩處影響。一是對(duì)周邊的自然環(huán)境產(chǎn)生一定的影響,二則是電磁的影響。作為工業(yè)園區(qū),各種高科技企業(yè)的集中,勢(shì)必會(huì)對(duì)周圍的電磁環(huán)境有相對(duì)較高的要求。因此我們受委托對(duì)此工業(yè)園區(qū)的的電磁環(huán)境進(jìn)行評(píng)測(cè)與分析,用科學(xué)的方法研究高壓輸電線路的無(wú)線電干擾。

一般情況下,對(duì)某一處的電磁環(huán)境的分析主要考慮幾種情況。分別是線路正常運(yùn)行時(shí),線路發(fā)生短路或線路被雷擊時(shí)的地電位升以及電磁場(chǎng)。而我們對(duì)其評(píng)測(cè)的主要內(nèi)容有:線路正常運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)期所存在的工頻磁場(chǎng)和工頻電場(chǎng),線路短路時(shí)的短時(shí)工頻磁場(chǎng),工頻電場(chǎng)以及電位升,因?yàn)榫€路電暈而產(chǎn)生的無(wú)線電干擾,線路遭雷擊時(shí)的脈沖電磁場(chǎng)及地電位升。我們的主要任務(wù)就是介紹多回高壓線路因?yàn)殡姇灦a(chǎn)生的無(wú)線電干擾的評(píng)測(cè)方法以及結(jié)果,并給出相應(yīng)建議措施。

2無(wú)線電干擾的計(jì)算

2.1 導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度

一般情況下,要計(jì)算分裂導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度,有多種方法。主要有保角變換法,模擬電荷法,逐步鏡像法以及馬克特——門格爾法。而其中就屬馬克特——門格爾法計(jì)算簡(jiǎn)單方便。它能滿足我們所需的測(cè)評(píng)要求。因此我們就采用這個(gè)方法,具體計(jì)算如下。

①分裂導(dǎo)數(shù)的等效半徑:

描述:R是分裂導(dǎo)數(shù)半徑,r是次導(dǎo)線的半徑,n是次導(dǎo)線的根數(shù)

②每根等效導(dǎo)數(shù)的線電荷密度:

[Q]=[P ]-1 [U]

描述:[Q]是各導(dǎo)線的線電荷密度,是n×1的列向量;[U]是各導(dǎo)線的對(duì)地電壓,同樣也是n×1的列向量;[P]是平行多導(dǎo)線的電位系數(shù)矩陣,是n×n的向量

③分裂導(dǎo)線和次導(dǎo)線的平均表面電場(chǎng)強(qiáng)度:

④分裂導(dǎo)數(shù)的平均最大表面電場(chǎng)強(qiáng)度:

2.2 導(dǎo)線起暈場(chǎng)強(qiáng)

一般情況下,當(dāng)電暈的起初場(chǎng)強(qiáng)小于導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),就會(huì)形成電暈放電。電暈起初場(chǎng)強(qiáng)可以用皮克公式求出:

描述:EC是導(dǎo)體的電暈起初場(chǎng)強(qiáng),r是導(dǎo)線的半徑。

2.3 無(wú)線電干擾的估算與限值

根據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定,對(duì)于三相電路來(lái)講,數(shù)據(jù)顯示如下:(表1)

相對(duì)于1MHz的無(wú)線電干擾來(lái)說(shuō),限值的計(jì)算即上面的各數(shù)值減去5dB所得。

而0.5MHz無(wú)線電干擾的估算值為:

根據(jù)上式子計(jì)算,如果其中一相大于另外兩相3dB及以上,就取最大值,公式如下:

描述:E1,E2是A,B,C三相無(wú)線電干擾場(chǎng)強(qiáng)中的最大值。

3 多回高壓輸電線路的無(wú)線電干擾的分析

3.1 國(guó)內(nèi)運(yùn)行的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)

我國(guó)的電力部門運(yùn)行有一定的時(shí)期,它在此期間積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)顯示:我國(guó)實(shí)際運(yùn)行的110kV到550kV的輸電線路中,一些地方因?yàn)槭艿胶０?氣候,天氣等因素的影響,而導(dǎo)致無(wú)線電干擾值偏高,即使這樣,所產(chǎn)生的無(wú)線電干擾值仍然在國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值之內(nèi)。這些年來(lái),相關(guān)部門又采取了一些措施。例如,在新建的高壓輸電線路中,基本上采用同桿并架的多回線路,以此來(lái)減小電暈發(fā)生的幾率以及擴(kuò)大輸電線路的容量。

一般情況下,如果不是天氣特別惡劣,電暈是難以發(fā)生的。因?yàn)楝F(xiàn)在我國(guó)大多采用的是分裂導(dǎo)線的輸電線路,這種線路等值半徑加大,使得表面場(chǎng)強(qiáng)大大降低。與傳統(tǒng)的輸電線路相比較,多分裂輸電線路更加符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 220kV的四分裂導(dǎo)線線路無(wú)線電干擾的計(jì)算

對(duì)于220kV線路來(lái)說(shuō),所采用的是分裂導(dǎo)線,四根次導(dǎo)線組成了一相,它們呈正方形排列,四根導(dǎo)線分別是正方形的一個(gè)頂點(diǎn)位置。正方形邊長(zhǎng)為450mm,次導(dǎo)線半徑則為13.41mm.那么,就可以計(jì)算出導(dǎo)線表面的最大場(chǎng)強(qiáng),如下:

分裂導(dǎo)數(shù)的電暈起初場(chǎng)強(qiáng)為:

通過(guò)計(jì)算結(jié)果可以知道,220kV的4回電路,導(dǎo)線的電暈起初場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)線的最大表面的電場(chǎng)強(qiáng)度。所以就可以得出結(jié)論:正常情況下是難以產(chǎn)生電暈放點(diǎn)的,無(wú)線電干擾自然也不會(huì)產(chǎn)生。

3.3 單回220kV不采用分裂導(dǎo)線時(shí)無(wú)線電干擾的計(jì)算

假設(shè)220kV的輸電導(dǎo)線采用的是一根次到導(dǎo)線來(lái)傳輸一相電流。比較假設(shè)線路與實(shí)際線路,因?yàn)闆]有采用分裂導(dǎo)線,導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)就會(huì)大大增大。如果所測(cè)值符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn),那么實(shí)際的線路就必定符合了。

導(dǎo)線表面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度:

矩邊導(dǎo)數(shù)投影的20m處0.5MHz無(wú)線電干擾電場(chǎng)強(qiáng)度:

用過(guò)計(jì)算可知,這條假設(shè)線路的無(wú)線電干擾值是符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)的,那么對(duì)于實(shí)際采用的是分裂導(dǎo)線的話,其無(wú)線電干擾值也必然符合國(guó)家的要求了。那么無(wú)線電干擾對(duì)周圍的電磁環(huán)境影響就很小。

4 高壓輸電線路產(chǎn)生的無(wú)線電干擾的概述

無(wú)線電干擾的實(shí)質(zhì),就是在電暈和放電的過(guò)程中,出現(xiàn)一些有害的電磁波,且頻帶相當(dāng)寬,從頻率上說(shuō),從低頻50Hz到高頻上千兆赫茲的范圍。這些頻率會(huì)干擾周圍無(wú)線電通信設(shè)施的正常運(yùn)行。送電線路無(wú)線電干擾主要來(lái)自:導(dǎo)線的電暈放電、絕緣子的表面污穢產(chǎn)生的泄流、缺陷絕緣子間隙放電火花、線夾電暈及火花放電、新架設(shè)導(dǎo)線的毛刺放電等等;變電站發(fā)生無(wú)線電電干擾的因素很多也很復(fù)雜,在正常運(yùn)行和故障情況下都會(huì)產(chǎn)生,主要來(lái)自變電站的開關(guān)操作時(shí)產(chǎn)生火花放電、變電站的設(shè)備中,因損壞、污穢等原因,產(chǎn)生局部放電,變電站的一次設(shè)備,如母線、設(shè)備的電暈放電等等。送電線路的無(wú)線電干擾,有均勻干擾、不均勻干擾、脈沖干擾所構(gòu)成,理論上講是對(duì)任何頻率的無(wú)線電設(shè)施均有干擾,實(shí)際上主要是調(diào)幅廣播、通信（0.5MHz～12MHz）和電視產(chǎn)生干擾。

5 結(jié)論

我們通過(guò)兩種分析方法研究與分析了工業(yè)園區(qū)北面的6回110kV和4回220kV一共10回的高壓輸電線路的情況,看其通過(guò)電暈放電而引起的無(wú)線電干擾的程度。第一種分析方法,我們假設(shè)工業(yè)園區(qū)周圍的220kV輸電線路采用的是單導(dǎo)線輸電,而不是實(shí)際上的四分裂導(dǎo)線輸電。這種情況下,導(dǎo)線的等值半徑變小,導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度增大,使得周圍的無(wú)線電干擾值大大增大。我們估算出線路周圍的無(wú)線電干擾值與國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值相比較,如果這個(gè)值小于國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)值,那么實(shí)際線路的無(wú)線電干擾值也就一定會(huì)符合國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第二種分析方法,就是從無(wú)線電干擾產(chǎn)生的根源—— 電暈出發(fā),研究分析出8回電路是否會(huì)產(chǎn)生電暈。如果電暈的起初場(chǎng)強(qiáng)大于導(dǎo)線表面的場(chǎng)強(qiáng),那么無(wú)線電干擾就不需要考慮了。通過(guò)這兩種方法的分析,我們得知,這一高壓輸電系統(tǒng)因?yàn)椴捎玫乃姆址至褜?dǎo)線的設(shè)計(jì),使其對(duì)周圍造成的無(wú)線電干擾十分小。因此,周圍企業(yè)及建造建筑物的時(shí)候不需要擔(dān)心無(wú)線電干擾的影響。但是,有備無(wú)患,要定期檢查線路情況,特別是遇到比較惡劣的自然災(zāi)害后。

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