1000kV特高壓交流輸電線路電磁場分布規(guī)律分析

陽金純，呂建紅，周建飛

(湖南省電力公司科學研究院，湖南 長沙410007)

1 監(jiān)測方案與仿真模型建立

1.1 現(xiàn)場試驗監(jiān)測方案

選取國內(nèi)某特高壓交流輸電線路為對象進行現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測地點選取地勢平坦地段，線路排列方式分水平和三角形2 種。監(jiān)測布點依據(jù)《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 24－1998)執(zhí)行:工頻電場、工頻磁場監(jiān)測斷面位于線路檔距中央弧垂最低點，從線路中心開始垂直于線路，每隔5 m 布置測點，測量離地1.5 m 高度的工頻電場強度、工頻磁場強度。

1.2 仿真模型建立

本文模擬1 000 kV 單回架空交流輸電線路下的工頻電場和工頻磁場強度，模擬軟件為某公司的CDEGS 軟件。建模如下:導線為8×LGJ500/35 型鋼芯鋁絞線，線路檔距為560 m，線路弧垂離地最低高度依實測結(jié)果賦值，排列方式分三角形和水平2 種。線路正常運行時，有功功率974.0 MW，無功功率－109.12 Mvar，相電流520 A。

2 結(jié)果與分析

2.1 現(xiàn)場試驗監(jiān)測結(jié)果

2.1.1 正三角排列方式

相同相間距，不同對地高度正三角排列特高壓交流輸電線路下方、離地1.5 m 處工頻電場、工頻磁場強度測試結(jié)果見表1，隨垂直于導線水平距離的變化曲線如圖1、圖2。

表1 正三角形排列線路工頻電場、工頻磁場強度測試結(jié)果

圖1 正三角形排列單回1 000 kV 線路不同弧垂高度斷面工頻電場分布規(guī)律

圖2 正三角形排列單回1 000 kV 線路不同弧垂高度斷面工頻磁場分布規(guī)律

由表1 和圖1 可知:線路下方離地1.5 m 高度處的工頻電場強度隨與線路中心的距離先增大后減小。線路高度為25.9 m 時，距線路中心約20 m 處(距邊導線外約6 m)，工頻電場強度達最大值，為6 540 V/m;線路高度為31.5 m 時，距線路中心約20 m 處(距邊導線外約6 m)，工頻電場強度達最大值，為5 480 V/m。導線架設(shè)高度不同時，其工頻電場強度變化規(guī)律一致，且隨著導線高度的增加，線下離地高度1.5 m 處的電場強度減小。此外，在距線路中心水平距離40 m(邊導線外約26 m)時，2 種架設(shè)高度下輸電線路的電場強度均小于4 kV/m。因此，為使距邊導線水平距離7 m、離地1.5 m 處未畸變工頻電場強度滿足4 000 V/m 要求，必須相應抬高導線架設(shè)高度。

由表1 和圖2 可知:線路中心工頻磁場強度最大，架設(shè)高度25.9 m 時為2 881 nT，架設(shè)高度25.9 m 時為1 975 nT，且隨著距線路中心水平距離的增加而減小;不同架設(shè)高度磁場強度不同，隨著架設(shè)高度增加，工頻磁場強度減小;2 種不同高度下工頻磁場強度均遠小于0.1 mT。

2.1.2 水平排列方式

水平排列方式下，特高壓交流輸電線路下方、離地1.5 m 處，不同斷面工頻電場、工頻磁場強度測試結(jié)果見表2，隨垂直于導線水平距離的變化曲線如圖3、圖4 所示。

由表2 和圖3 可知:與正三角排列方式一樣，線路下方離地1.5 m 高度處的工頻電場強度隨與線路中心的距離先增大后減小。對于斷面1，距線路中心約45 m(距邊導線外約9 m)處，工頻電場強度達最大值，為1 847 V/m;對于斷面1，距線路中心約30 m 處(距邊導線外約4 m)，工頻電場強度達最大值，為6 610 V/m。對于斷面1，由于導線架設(shè)高度較高，線下離地高度1.5 m 處的電場強度均小于4 kV/m;對于斷面2，線路架設(shè)高度相對較低，在距離線路中心水平距離50 m(邊導線外約24 m)時，線下離地高度1.5 m 處的電場強度才衰減到4 kV/m 以下。

在前期研究中，首先以日語假名為序，抽取了原始詞匯庫中所有IT領(lǐng)域新詞。根據(jù)“硬件類”“軟件類”“一般技術(shù)類(操作與使用)”“專業(yè)技術(shù)類”等進行內(nèi)容分類，建立日語詞庫。然后逐一核對并確認日語詞庫中各詞所對應的漢語詞匯，建立漢語詞庫。最后通過數(shù)據(jù)處理統(tǒng)合為“漢日語IT領(lǐng)域新詞對比詞庫”(下稱：“對比詞庫”)。本文所探討的“IT領(lǐng)域新詞”，只限于計算機應用與信息技術(shù)層面的新詞，不包括網(wǎng)絡(luò)傳播及網(wǎng)絡(luò)交流層面的各種“網(wǎng)絡(luò)語言”及“網(wǎng)絡(luò)流行語”。

表2 水平排列線路工頻電場、工頻磁場強度測試結(jié)果

圖3 水平排列單回1 000 kV 線路不同斷面工頻電場分布規(guī)律

圖4 水平排列單回1 000 kV 線路不同斷面處工頻磁場分布規(guī)律

此外，將表1 和表2 對比分析可知:不同排列方式(正三角、水平排列)下，相同的對地高度(31.5 m)，正三角排列方式的相間距雖小于水平排列方式的相間距(13.7 m＜26 m)，但其電磁場強度卻相對較低。因此，在考慮到線路的電氣、機械等性能后，建議采取緊湊型排列方式架設(shè)導線。

由表2 和圖4 可知:斷面1 及斷面2 的工頻磁場強度變化與正三角排列方式相似，線路中心強度最大，隨著距線路中心水平距離的增加而減小;不同相距、不同架設(shè)高度線路的磁場強度不同，但均遠小于0.1 mT。

2.2 實測與仿真模擬結(jié)果對比分析

2.2.1 工頻電場的仿真與實測結(jié)果對比

依據(jù)仿真模型，對正三角、水平排列方式下的特高壓交流輸電線路電場分布規(guī)律進行模擬計算，并與現(xiàn)場實測結(jié)果進行對比分析，見圖5 和圖6。其中，正三角排列方式下線路的檔距中央弧垂對地高度為25.9 m，相間距為13.7 m;水平排列方式下線路的檔距中央弧垂對地高度為31.5 m，相間距為26 m。

圖5 正三角形排列線路工頻電場模擬與實測結(jié)果對比

圖6 水平排列線路工頻電場模擬與實測結(jié)果對比

由圖5 和圖6 可知，仿真計算結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果除導線中心處有一定誤差外，吻合性較好，驗證了仿真模型的準確性。

2.2.2 不同排列方式的模擬電磁場對比分析

為與實測結(jié)果對比分析，本文選取水平排列(相間距26 m，弧垂離地高度31.5 m)與正三角形排列(相間距13.7 m，弧垂離地高度25.9 m)2種方式，對不同排列方式特高壓交流輸電線路工頻電場、工頻磁場影響范圍和強度進行仿真計算。仿真結(jié)果見圖7 和圖8。

由圖7 和圖8 可知:正三角排列方式下，導線的相間距和對地高度雖均小于水平排列方式線路，但其線下工頻電磁場的影響范圍和強度均小于水平排列方式，與現(xiàn)場實測結(jié)果吻合。即正三角排列方式下，線路產(chǎn)生的工頻電磁場對外界環(huán)境影響較小，在考慮滿足線路電氣、機械等性能條件下，建議優(yōu)先采用緊湊型布置方式。

圖7 水平排列與正三角形排列工頻電場模擬值對比

圖8 水平排列與正三角形排列工頻磁場模擬值對比

2.3 畸變情況下特高壓交流電磁環(huán)境分布規(guī)律

上述實測和仿真計算結(jié)果均為空曠條件下的未畸變電場，當線路鄰近房屋時，房屋將使特高壓交流輸電線路的工頻電場產(chǎn)生畸變，為了解其畸變程度，選取距邊導線水平距離10 m 的房屋進行仿真計算。其中，導線排列方式為正三角排列，導線對地高度為25.9 m，相間距為13.7 m，房高8 m。提取線下房頂1.5 m 高度(離地9.5 m)處的工頻電場仿真結(jié)果，并繪制了變化規(guī)律，結(jié)果見圖9。

圖9 距邊導線水平距離10 m 房屋畸變電場分布圖

由圖9 可知:房屋的存在導致線下工頻電場發(fā)生畸變，場強值增大。有房屋一側(cè)邊導線處峰值比另一側(cè)略有下降，由10 166 V/m 下降到10 037 V/m;但房屋的存在導致房屋頂部電場強度增大，最大值可達12 067 V/m。

2.4 線路安全防護

依據(jù)實測和仿真計算結(jié)果可知:特高壓交流輸電線路產(chǎn)生的工頻電磁場影響范圍和強度均較大，為降低對外界環(huán)境的影響，實現(xiàn)特高壓交流輸電線路的安全防護，鄰近敏感點線路段需相應提高線路架設(shè)高度，以確保環(huán)境敏感點處的未畸變工頻電場強度小于4 kV/m 的限值要求。如:線路采用水平排列方式、導線相間距為26 m 時，為保證距邊導線水平距離7 m 處、離地1.5 m 高度的未畸變工頻電場滿足4 kV/m，導線對地高度應大于43 m。

在實際建設(shè)過程中，不同線路段導線的架設(shè)高度不同，為確保不同線路段的電磁場滿足相關(guān)標準規(guī)定要求，需根據(jù)具體線路參數(shù)進行仿真計算，繼而確定導線的安全防護架設(shè)高度。

3 結(jié) 論

本文通過現(xiàn)場實測和仿真計算，研究了特高壓交流輸電線路工頻電磁場的分布規(guī)律。與一般高壓、超高壓交流輸電線路相似，正三角、水平排列方式下，離地1.5 m 高度處，線路產(chǎn)生的工頻電場隨與線路中心的距離增大而先增大后減小，在邊導線外不遠處達到最大;工頻磁場隨與線路中心的距離增大而減小;導線不同排列方式下，其電磁場影響范圍和程度不同，其中正三角緊湊型布置方式影響較小，建議優(yōu)先采用;特高壓交流輸電線路電磁場影響范圍和強度較高壓、超高壓線路大，應合理設(shè)計、抬升線路架設(shè)高度，確保線下電磁場滿足相關(guān)標準限值要求。

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