城區(qū)220kV輸電線路電磁兼容設計探討

摘要：文章介紹了如何對工頻電磁場中的工頻電場進行抑制，同時介紹了輸電線路中電磁干擾的成因以及預防方式，并介紹了如何保護通信以及提高地電位，以期使所設計的220kV輸電線路電磁兼容設計有較高的可行性，也保證了設計的可靠性。

關鍵詞：220kV輸電線路；電磁兼容設計；設計方式；工頻電磁場；電力系統(tǒng)；電力輸送 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM726 文章編號：1009-2374（2016）18-0015-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.008

由于我國經(jīng)濟的發(fā)展速度不斷加快，各地持續(xù)擴大自身城鎮(zhèn)的實際規(guī)模，為此便需要頻繁使用220kV架空高壓輸電用線路。輸電線路的架設往往需要跨越兩個城區(qū)，而輸電線路所具有的電壓等級也在不斷升高，故而電磁兼容設計便引起有關部門的關注。輸電線路在運行過程中，難免會對周圍環(huán)境的電磁造成一定程度的影響，作為線路設計人員，必須不斷提升自身設計水平，將輸電線路對周圍電磁的影響降至最低，以保證自身設計的可靠性以及安全性。

1 工頻電磁場

1.1 工頻電磁場簡述

220kV輸電線路具有如下特點：電壓值較高，所通過的電流值也較大，所以容易在附近空間中形成較為強烈的工頻電場以及工頻磁場。通常情況下，220kV輸電線路的頻率為50Hz，其波長長度值較高，就目前所研究的實際長度遠遠不足，其具有準靜電場特性，且該特性尤為突出。故而研究該類型線路工頻電磁場對附近范圍的影響，實際是探索如何避免工頻電磁場干擾生態(tài)環(huán)境。

1.2 工頻電場

以工頻電場為例，工頻電場也可稱之為電力頻率。通過實驗發(fā)現(xiàn)，若希望線路設計達到環(huán)評的標準，則線路當中導線弧垂在最低狀態(tài)下，其與地面的距離也不應低于9m。若線路通道中以及線路的影響范圍并非屬于民眾容易聚集的區(qū)域，則線路走廊同邊界之間的距離不少于3m即可。輸電線路設計人員可利用如下兩種方式降低工頻電場對周圍環(huán)境的影響：其一，控制導線與工頻電場之間的距離。通過提高導線高度，使得導線與地面保持一定高度能夠有效減少地面電場強度。而該方法也成為解決工頻電場過于強大的主要方式。但設計人員需注意，一味提高導線高度并不能解決所有問題。不僅如此，若導線高度超過一定范圍，則其對場強減小的作用也逐漸縮小。而且隨著高度增加，施工企業(yè)投資成本也相應提高，這便導致企業(yè)投資與最終效果并未形成正比，從而導致企業(yè)浪費大量資金；其二，控制線路之間的相隔距離也能夠?qū)Φ孛骐妶鰪姸刃纬闪己玫目刂疲ㄟ^該方式控制地面電場強度，不僅能夠達到目的，同時也可以令線路走廊總體長度被縮短。不僅如此，城區(qū)中需要建立多處跨越線路，但之間的相隔距離較短，所以對線路相隔距離并沒有過高的要求，故而針對城區(qū)的220kV輸電線路設計，設計人員在設計過程中可選用窄

身塔。

2 電磁干擾

2.1 可聽類型噪聲

通常情況下，若室外環(huán)境狀態(tài)極差，220kV輸電線路便容易發(fā)出可聽類型噪聲。若室外天氣狀況較為干燥，此時線路導線并未達到很高的電位梯度，往往并不高于電暈的起始水平，所以形成的電暈源數(shù)量較少。若室外天氣狀況較差，如大雨，則此時室外空氣較為潮濕，且部分水滴會與導線形成接觸，甚至直接匯集于導線之上，從而形成大量電暈源，并形成電暈放電現(xiàn)象，此時便會形成爆裂聲。爆裂聲的頻率一般為雙倍頻和多倍頻兩種，聲音都可以被人們聽見。

2.2 無線電干擾成因

不同于客廳類型噪聲，無線電噪聲往往無法被人耳察覺。出現(xiàn)無線電噪聲的主要原因有兩點：其一，發(fā)生了電暈放電現(xiàn)象，且該現(xiàn)象發(fā)生于導線表層，或是線路局部部件表面；其二，線路中出現(xiàn)火花或是放電現(xiàn)象，但引發(fā)火花以及放電現(xiàn)象的原因不同，若出現(xiàn)火花或是放電現(xiàn)象的部分發(fā)生于絕緣子高電位梯度區(qū)域或是由于線路部分部件松動以及接觸不良的原因出現(xiàn)，便會形成無線電噪聲。而且無線電噪聲還具有強度較為離散、容易受到室外氣候狀況影響的特征。

2.3 輸電線路對無線電設備的影響

輸電線路中，無線電噪聲對其他無線電的傳播造成一定影響，如廣播以及電視的接收效果。經(jīng)過實驗表明，通常情況下，220kV輸電線路對無線電干擾的設計測量值達到43.9dB，規(guī)模較大的城市，對廣播收聽進行調(diào)幅時，邊界區(qū)域電場強度達到74dB。針對收音機而言，若SNR維持在20～24dB之上，便能夠獲得較為良好的收聽效果。而針對彩電而言，SNR保持在20～30dB，便能獲得良好的收看效果。所以廣播以及電視等需要穩(wěn)定無線電信號的設備，與輸電線路之間相隔的距離不應低于13m。

2.4 輸電線路兼容性設計

除了要求電視以及廣播等設備與輸電線路保持一定距離之外，設計人員還應進行無線電兼容設計，降低輸電線路對無線電的干擾。具體解決方法一般有三種：其一，使用分裂導線的方式，選用以稀土鋁合金為主要制作材料制成的導線，其表面較為光滑整潔，能夠有效減少導線形成的電暈源數(shù)量；其二，可對接近段區(qū)域線路的絕緣能力進行一定程度的提高，若有施工條件，施工人員還可安設均壓環(huán)以及屏蔽環(huán)，以免線路存在輕荷載或是無荷載的絕緣子棒同間隔棒與導線鉸接的部分產(chǎn)生碰撞；其三，設計人員在對220kV輸電線路搭設路徑進行選擇的過程中，需明確導線不得自無線電設備的工作區(qū)域經(jīng)過，同時還應躲避工業(yè)污染較為嚴重的區(qū)域，可以利用接近段區(qū)域內(nèi)地形或是區(qū)域物品隔斷輸電線路對無線電的干擾。

3 通信保護以及地電位升高

3.1 通信保護方面

220kV輸電線路中存在交變電流，會于附近范圍內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，同時也會令附近的通信線路形成感應電動勢，導致通信出現(xiàn)對地電壓，若直接將中性點接地的輸電電路出現(xiàn)單相接地短路問題時，送電線路便會出現(xiàn)不平衡電流，而且電流大幅增長，使得與輸電線路相近的通信用線路也會增加大量感應量，對用電設備的穩(wěn)定運行以及安全形成較大的威脅。

3.2 通信保護兼容性

由于220kV輸電線路對通信會造成一定程度的影響，所以我國根據(jù)各地磁感應電允值進行限定，并設立了標準：要求通信明線電壓值為650V，通信電纜的電壓值應為直流試驗中所用電壓的60%以及交流試驗所用電壓的85%。然而從實際角度出發(fā)，往往決定磁感應電允值大小的因素為送電線路產(chǎn)生故障后，故障的持續(xù)時間。

設計人員可通過城區(qū)假設方式進行分析，從而確定輸電線路位置設計：設定臨近距離為50m，而接近長度達到1km。此時，220kV輸電線路在可從相鄰的通信線路當中感應縱電動勢，電壓值一般位于500～700V。針對市話塑纜而言，輸電線路可從中感應雜音電動勢，感應強度為0.7mV。

若設計人員不將城市的屏蔽系數(shù)納入考慮范圍之內(nèi)，那么輸電線路所感應到的電動勢處于250～350V之間，輸電線路自通信線路中所感受的對地電壓數(shù)值更低。至于雜音電動勢，其電壓值僅在0.3mV上下。

通常情況下，送電線路不會發(fā)生導線斷落或是因雷電而引發(fā)的閃絡。用戶線長度通常不會太長，其與輸電線路基本相同，不超過2km，所以220kV送電線路并不會對用戶線形成明顯的磁電影響或是干擾影響。但針對城區(qū)部分需著重注意的通信線路，設計人員還需進行一定計算，再確定輸電線路如何搭設。

3.3 地電位升高

送電線路中，桿塔接地設備的存在主要是為了將線路所接收的雷電流打入地下，避免雷電流對線路造成損害，提高線路的耐雷電能力。然而城區(qū)之內(nèi)，輸電線路以及地埋設施的安設往往會受到一定限制，使得部分地區(qū)輸電線路同地埋設備之間并沒有保持較遠的距離。此刻，城區(qū)220kV輸電線路便具有一定威脅性，問題也極為突出，如何協(xié)調(diào)輸電線路與地埋裝置的關系，使兩者形成兼容，便成為設計人員亟需解決的問題之一。

從理論角度而言，若設計人員只是單純將不接近接地裝置的地電位提升，并不能影響接地電阻的大小。但是若使得接地設備自身地電位下降，則能夠降低接地設備的電阻值。因為輸電線路隔開不大，且接地設備往往會受到施工場地的約束，所以設計人員可利用垂直接地體替代水平接地體，此時接地設備的直徑較小，通常不超過5m，基本可以滿足設計要求。

除了上述方式之外，設計人員也可通過如下方法進行兼容性設計，如強化地線所具有的分流作用。設計人員可通過對入地電流進行約束以達到減少地電位升高的目的。設計人員在設計過程中利用導流效果良好的導體，能夠?qū)⒖傠娏鲗蜻h處，縮減入地電流量，而且其分流作用基本可以達到50%甚至更多。但需要注意，設計人員應優(yōu)化臨近桿塔的接地工作，從而與導體形成配合，以降低其接地電阻值。

4 結(jié)語

220kV輸電線路是城區(qū)的基礎設施之一，但由于其自身具有一定危險性，故而設計人員在進行設計工作時，需考慮多方面因素，以便令自身設計具有可行性以及可靠性，保證輸電線路能夠正常運行，不會對居民生活造成影響。

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作者簡介：楊金龍（1989-），男，甘肅定西人，昆明供電設計院有限責任公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責任編輯：黃銀芳）