1000kV特高壓交流緊湊型線路電磁參數(shù)分析

于家棋 鄭玉浩

摘 要：分析了特高壓緊湊型輸電線路的原理及關(guān)鍵電磁參數(shù)。與常規(guī)線路相比，特高壓緊湊型輸電線路自然傳送功率提高，線路走廊寬度壓縮，地面場(chǎng)強(qiáng)、無(wú)線電干擾、可聽(tīng)噪聲以及波阻抗均有減小趨勢(shì)。實(shí)例表明電壓等級(jí)相匹配的緊湊型電磁參數(shù)的最優(yōu)選擇對(duì)未來(lái)輸電的經(jīng)濟(jì)性和安全性發(fā)展有重要研究意義。

關(guān)鍵詞：特高壓；緊湊型輸電線路；電磁參數(shù)

輸電線路工程項(xiàng)目中，電氣相關(guān)的參數(shù)主要有電磁環(huán)境，線路工頻參數(shù)，自然功率等參數(shù)。其中，在采用1000kV級(jí)特高壓輸電時(shí)，電磁環(huán)境問(wèn)題是影響其可行性的關(guān)鍵問(wèn)題之一。與500kV線路相比，1000kV級(jí)特高壓輸電線路電壓高、導(dǎo)線大（截面大，多分裂）、鐵塔高、線路走廊寬等，其電磁環(huán)境將與500kV的情況相比問(wèn)題更加嚴(yán)重[1]。緊湊型輸電線路具有自然傳輸功率高、幾何均距大、不平衡度低和走廊利用率高等[2]優(yōu)點(diǎn)，可以解決特高壓產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題。緊湊型線路作用的發(fā)揮主要取決于電磁環(huán)境參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[3]，諸如：子導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)、起暈場(chǎng)強(qiáng)、波阻抗、可聽(tīng)噪聲、無(wú)線電干擾等。下面將介紹這些參數(shù)的概念以及原理。

1 關(guān)鍵電氣參數(shù)的分析

1.1 子導(dǎo)線電荷

導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算直接關(guān)系到線路造價(jià)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和對(duì)周圍環(huán)境的影響程度，是輸電部門和線路設(shè)計(jì)所關(guān)心的主要問(wèn)題之一，因此要求采取盡可能準(zhǔn)確的計(jì)算方法。而線路的設(shè)計(jì)向著緊湊型的方向發(fā)展，這就對(duì)導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算精度提出來(lái)更加嚴(yán)格的要求。

為了計(jì)算特高壓交流緊湊型輸電線路的電暈特性（包括無(wú)線電干擾、可聽(tīng)噪聲等），一般采用逐次鏡像法計(jì)算導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)，子導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)求解不考慮相間的影響。設(shè)導(dǎo)線上的鏡像實(shí)部電荷產(chǎn)生的垂直場(chǎng)強(qiáng)和水平場(chǎng)強(qiáng)分別為ERV和ERH，虛部電荷產(chǎn)生的垂直場(chǎng)強(qiáng)和水平場(chǎng)強(qiáng)分別為EIV和EIH；對(duì)于導(dǎo)線表面，各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)可直接按下式求得：

1.2 導(dǎo)線表面起暈場(chǎng)強(qiáng)

導(dǎo)線會(huì)在高電壓作用下起暈，其表面的氣體被局部電離，此時(shí)產(chǎn)生脈沖電流，其能量以電磁波的形式直接輻射，造成能量損失，同時(shí)其產(chǎn)生的脈沖電磁波對(duì)無(wú)線電和高頻通信都會(huì)形成干擾。導(dǎo)線表面起暈場(chǎng)強(qiáng)利用匹克定律計(jì)算：

1.3 波阻抗

波阻抗是描述傳輸線性能的一個(gè)重要參數(shù)，傳輸線的波阻抗是同相電壓、電流行波相量的比值，其值取決于線路參數(shù)和傳輸線上的電磁波的頻率。一般情況下，架空線路的波阻抗大小為300～400Ω，而電纜線路則的介電常數(shù)，所以電纜的波阻抗比架空線路的波阻抗小，常用的電纜波阻抗有75Ω和50Ω兩種。

1.4 可聽(tīng)噪聲

有電暈放電時(shí)，在輸電線路的導(dǎo)線上出現(xiàn)了一種新的噪聲源，引起了線路設(shè)計(jì)人員的關(guān)注。濕導(dǎo)線可聽(tīng)噪聲指的是L50值（測(cè)量時(shí)間內(nèi)的50%所超過(guò)的噪聲級(jí)，通常稱為50%值）?？陕?tīng)噪聲的求解應(yīng)使用線路的最高運(yùn)行電壓即1.10UN，以高運(yùn)行電壓相量計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的電荷矩陣，從而求出電位梯度的最大值。濕導(dǎo)線時(shí)的可聽(tīng)分單相噪聲：?jiǎn)蜗嗑€路可聽(tīng)噪聲的A聲級(jí)：

1.5 無(wú)線電干擾

求解無(wú)線電干擾一般采用激發(fā)函數(shù)法[4]。激發(fā)函數(shù)法基于高壓試驗(yàn)線段或電暈籠測(cè)量而得的大雨條件下的激發(fā)函數(shù)，通過(guò)一定的模量變換，得出各相導(dǎo)線的脈沖電流，再獲得這些電流產(chǎn)生的場(chǎng)，即無(wú)線電干擾。國(guó)家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于高壓架空送電線路無(wú)線電干擾的激發(fā)函數(shù)計(jì)算法的描述如下：在大雨條件下的激發(fā)函數(shù)公式：

2 緊湊型線路電氣參數(shù)實(shí)例

由國(guó)家電網(wǎng)公司主持的項(xiàng)目“750kV同塔雙回緊湊型交流輸電線路關(guān)鍵技術(shù)研究”取得了一系列顯著的成果和大量的數(shù)據(jù)。對(duì)于750kV單回緊湊型輸電線路，現(xiàn)有三組單回輸電線路導(dǎo)線型式：8×LGJ-400/35、8×LGJ-400/50、8×LGJ-500/45，分別計(jì)算三組導(dǎo)線型式下所對(duì)應(yīng)的Em/E0、地面場(chǎng)強(qiáng)、無(wú)線電干擾、可聽(tīng)噪聲、波阻抗。得出的結(jié)論是：當(dāng)分裂間距S增大時(shí)Em/E0、地面場(chǎng)強(qiáng)、無(wú)線電干擾、可聽(tīng)噪聲均有增大趨勢(shì)，而波阻抗有減小趨勢(shì)；當(dāng)子導(dǎo)線半徑增大，Em/E0、地面場(chǎng)強(qiáng)、無(wú)線電干擾、可聽(tīng)噪聲以及波阻抗、均有減小趨勢(shì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

緊湊型輸電線路的參數(shù)的設(shè)計(jì)為特高壓輸電線路建設(shè)提供了理論依據(jù)。根據(jù)以上電氣參數(shù)指標(biāo)的分析可以看出在設(shè)計(jì)線路時(shí)應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，多方面考慮其技術(shù)特性，從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)計(jì)算角度解決地面場(chǎng)強(qiáng)、無(wú)線電干擾、可聽(tīng)噪聲以及波阻抗等高壓環(huán)境附帶問(wèn)題。從安全和經(jīng)濟(jì)角度看，緊湊型輸電技術(shù)是提高我國(guó)特高壓交流系統(tǒng)輸電容量的可行途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]郭琳霞，龔有軍.750kV緊湊型輸電線路導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度優(yōu)化[J].電力建設(shè)，2011，32（6）：35-38.

[2]王佼，丁莉.500KV架空輸電線路工程造價(jià)主要影響因素分析[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，32（5）：13-15.

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[4]唐劍，楊迎建，李永雙.特高壓交流輸電線路電暈效應(yīng)的預(yù)測(cè)方法Ⅱ：無(wú)線電干擾[J].高電壓技術(shù)：2010，36（12）：2942-2947.

作者簡(jiǎn)介：于家棋（1989-），男，吉林吉林人，碩士研究生，主要從事特高壓交流輸電技術(shù)方面的研究。