特高壓輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境研究

杜全亮

摘 要：通過(guò)對(duì)常規(guī)架設(shè)方式下、平行架設(shè)方式下、交叉跨越區(qū)域下的電磁環(huán)境研究，得出其影響因素。通過(guò)合理設(shè)計(jì)，減少電磁環(huán)境影響，有利于特高壓輸電線(xiàn)路的高效運(yùn)行，降低對(duì)人民身體的損害。

關(guān)鍵詞：特高壓 輸電線(xiàn)路 電磁環(huán)境

特高壓輸電線(xiàn)路具有電壓高、電流大、電損小等特點(diǎn)，以及用電需求的快速增長(zhǎng)、我國(guó)能源的分布不均決定了特高壓建設(shè)的必要性。然而隨著公眾對(duì)環(huán)保意識(shí)的提高，輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境問(wèn)題成為了制約特高壓發(fā)展的關(guān)鍵因素，因此研究特高壓輸電線(xiàn)路的電磁環(huán)境對(duì)促進(jìn)特高壓建設(shè)具有重大意義。

1研究現(xiàn)狀

特高壓輸電技術(shù)中的特高壓電暈效應(yīng)和電磁場(chǎng)及其影響屬于電磁環(huán)境。居民認(rèn)為其影響了當(dāng)?shù)鼐用竦沫h(huán)境，給人類(lèi)帶來(lái)危害，電磁環(huán)境會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷和暫態(tài)電擊，還容易引起火災(zāi)，重要的是電暈放電產(chǎn)生的無(wú)線(xiàn)電干擾無(wú)線(xiàn)通訊，還會(huì)產(chǎn)生噪音。

為了解決無(wú)線(xiàn)電干擾和可聽(tīng)噪音，各國(guó)對(duì)特高壓交流輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行了電暈籠試驗(yàn)和試驗(yàn)線(xiàn)段試驗(yàn)。試驗(yàn)線(xiàn)段試驗(yàn)具有可長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量無(wú)線(xiàn)電干擾和可聽(tīng)噪音的優(yōu)點(diǎn)；電暈籠試驗(yàn)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于調(diào)整、周期短等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)線(xiàn)段試驗(yàn)對(duì)于環(huán)境干擾較大，所以電暈籠試驗(yàn)更受?chē)?guó)家的重視。眾多國(guó)家開(kāi)展了電暈籠試驗(yàn)的研究，獲得各種氣候條件下的預(yù)測(cè)公式，并得到了無(wú)線(xiàn)電干擾和可聽(tīng)噪聲的計(jì)算公式。交流線(xiàn)路中用二維模型計(jì)算電磁場(chǎng)的分布情況，而用有限差分法、有限元法、等效電荷法及矩量法等方法計(jì)算電場(chǎng)。

2研究?jī)?nèi)容

對(duì)于常規(guī)架設(shè)方式下的電磁環(huán)境特征參數(shù)進(jìn)行分析。建立模擬模型和計(jì)算模型得到的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，總結(jié)影響電磁環(huán)境特征參數(shù)的因素。根據(jù)各種參數(shù)，改善線(xiàn)路的最佳位置及其排列方式。建立輸電線(xiàn)路交叉跨越區(qū)域的電磁環(huán)境參數(shù)模型，改善線(xiàn)路在交叉跨越區(qū)域的排列方式和相對(duì)高度。總結(jié)研究成果，對(duì)于各種參數(shù)進(jìn)行組合，得到完美的結(jié)合，完善交流輸電線(xiàn)路。

3常規(guī)架設(shè)方式下的電磁環(huán)境

電磁環(huán)境的預(yù)測(cè)通常有兩種方法：一種是類(lèi)比測(cè)量，測(cè)量運(yùn)行中的各方面情況相似的輸電線(xiàn)路的電磁環(huán)境參數(shù)，作為待建輸電線(xiàn)路能否滿(mǎn)足國(guó)家相關(guān)電磁環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的參照；另一種是理論計(jì)算，根據(jù)輸電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算出各項(xiàng)電磁環(huán)境參數(shù)，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較[1]。

3.1 工頻電場(chǎng)

工程中采用模擬電荷法分析常規(guī)架設(shè)線(xiàn)路，將酒杯塔導(dǎo)線(xiàn)水平排列和貓頭塔導(dǎo)線(xiàn)三角形排列分別進(jìn)行理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，得出結(jié)論。研究電磁環(huán)境的影響因素和特征參數(shù)，得出導(dǎo)線(xiàn)排列方式對(duì)電場(chǎng)分布影響不大和高度對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的影響較大，故導(dǎo)線(xiàn)在跨越農(nóng)田和公路時(shí)，高度應(yīng)分別大于26米和31米。同塔雙回路線(xiàn)的高度影響電場(chǎng)強(qiáng)度，正相序的電場(chǎng)強(qiáng)度大于逆相序的電場(chǎng)強(qiáng)度。

3.2 工頻磁場(chǎng)

工程中采用模擬電流法對(duì)于特高壓輸電線(xiàn)路磁場(chǎng)建立模型和計(jì)算模型，將酒杯塔和貓頭塔分別進(jìn)行理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)論。導(dǎo)線(xiàn)排列方式對(duì)磁場(chǎng)分布有所影響，但峰值不變，而高度對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度影響較大。同塔雙回線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)的高度和相序?qū)Υ鸥袘?yīng)強(qiáng)度有很大影響。同一相序，導(dǎo)線(xiàn)高度越高磁感應(yīng)強(qiáng)度越低。

3.3 無(wú)線(xiàn)電干擾

輸電線(xiàn)路或金具發(fā)生電暈放電時(shí)形成的電流脈沖注入導(dǎo)線(xiàn)，并從注入點(diǎn)向?qū)Ь€(xiàn)的兩邊流動(dòng)。從而在導(dǎo)線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，即無(wú)線(xiàn)電干擾場(chǎng)[2]。計(jì)算交流輸電線(xiàn)路無(wú)線(xiàn)電干擾有經(jīng)驗(yàn)法和激發(fā)函數(shù)法，小于4分裂導(dǎo)線(xiàn)的高壓線(xiàn)路無(wú)線(xiàn)電干擾計(jì)算和大于4分裂導(dǎo)線(xiàn)的高壓線(xiàn)路無(wú)線(xiàn)電干擾計(jì)算分別用經(jīng)驗(yàn)法和激發(fā)函數(shù)法。無(wú)線(xiàn)電干擾測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)在穩(wěn)定的天氣環(huán)境下進(jìn)行。將得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論結(jié)果相比較，得知無(wú)線(xiàn)電干擾與天氣和導(dǎo)線(xiàn)本身有著不可分割的聯(lián)系。在晴天，干擾波動(dòng)較大，必須多次測(cè)量，而在雨天，導(dǎo)線(xiàn)起暈達(dá)到飽和，干擾波動(dòng)穩(wěn)定。高度影響不大。導(dǎo)線(xiàn)排列方式對(duì)無(wú)線(xiàn)電干擾影響較大。在導(dǎo)線(xiàn)水平排列時(shí)梯度較陡，在導(dǎo)線(xiàn)三角排列時(shí)梯度較緩。同塔雙回輸電線(xiàn)路一般采用正序排列，因?yàn)檎蚺帕袩o(wú)線(xiàn)電干擾水平較低。

3.4 可聽(tīng)噪聲

各國(guó)對(duì)于電暈籠試驗(yàn)和試驗(yàn)線(xiàn)段試驗(yàn)結(jié)果得出了計(jì)算可聽(tīng)噪音的公式?？陕?tīng)噪音的測(cè)量對(duì)于氣候的改變影響明顯，雨天線(xiàn)路產(chǎn)生的噪音大于晴天線(xiàn)路產(chǎn)生的噪音。高度對(duì)可聽(tīng)噪音的影響不大，導(dǎo)線(xiàn)排列方式對(duì)可聽(tīng)噪音的影響顯著。同塔雙回輸電線(xiàn)路對(duì)相序的不同影響顯著。

4 平行架設(shè)方式下的特高壓交流輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境

對(duì)于平行架設(shè)方式下的工頻電場(chǎng)，導(dǎo)線(xiàn)之間的間距和高度都對(duì)工頻電場(chǎng)有影響，導(dǎo)線(xiàn)之間的間距和相序都對(duì)兩條導(dǎo)線(xiàn)之間的區(qū)域有影響。導(dǎo)線(xiàn)間距越小，線(xiàn)路影響越明顯。而對(duì)于平行架設(shè)方式下的工頻磁場(chǎng)，導(dǎo)線(xiàn)排列方式對(duì)工頻磁場(chǎng)有影響，導(dǎo)線(xiàn)間距對(duì)工頻磁場(chǎng)有影響，間距越小，磁感強(qiáng)度越高。對(duì)于平行架設(shè)方式下的無(wú)線(xiàn)電干擾，得出了無(wú)線(xiàn)電干擾計(jì)算方法。高度和導(dǎo)線(xiàn)的間距對(duì)無(wú)線(xiàn)電干擾影響不大，相序排列只有在兩條導(dǎo)線(xiàn)相近時(shí)才會(huì)對(duì)無(wú)線(xiàn)電干擾產(chǎn)生影響，導(dǎo)線(xiàn)排列不同對(duì)無(wú)線(xiàn)電干擾也有顯著影響。對(duì)于平行架設(shè)方式下的可聽(tīng)噪聲，導(dǎo)線(xiàn)間距越小，可聽(tīng)噪聲越大。

5 交叉跨越區(qū)域下的電磁環(huán)境

交叉跨越區(qū)域電磁環(huán)境參數(shù)因素將會(huì)被建立三維空間模型采用有限元法進(jìn)行計(jì)算，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論結(jié)果進(jìn)行比較，得出結(jié)論。上層導(dǎo)線(xiàn)高度增加，線(xiàn)下磁場(chǎng)強(qiáng)度有略微下降趨勢(shì)；下層導(dǎo)線(xiàn)高度增加，線(xiàn)下磁場(chǎng)強(qiáng)度有明顯下降。考慮到實(shí)際，導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)增高，線(xiàn)下場(chǎng)強(qiáng)有明顯下降，但耗資較多。用電暈籠試驗(yàn)測(cè)量無(wú)線(xiàn)電干擾水平，得出導(dǎo)線(xiàn)激發(fā)函數(shù)。相近的導(dǎo)線(xiàn)存在自感和互感，無(wú)線(xiàn)電干擾的計(jì)算方法是首先計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)表面電位梯度，然后是計(jì)算激發(fā)函數(shù)，最后是導(dǎo)納矩陣和阻抗矩陣。導(dǎo)線(xiàn)的絕對(duì)高度穩(wěn)定和較大時(shí)對(duì)無(wú)線(xiàn)電干擾的影響分別是影響不大和影響較大。結(jié)果顯示，降低交叉區(qū)域無(wú)線(xiàn)電干擾的方法是增大導(dǎo)線(xiàn)相對(duì)高度和搭配的相序。

6 總結(jié)

上文分別介紹了常規(guī)架設(shè)方式下、平行架設(shè)方式下、交叉跨越區(qū)域下的特高壓輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境參數(shù)的計(jì)算模型和影響因素，對(duì)改善特高壓輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 柏曉路、李健、陳媛、黃欲成.±1100kV特高壓直流輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境研究[J].中國(guó)電力.2014（10）

[2] 黃學(xué)良、王瑜、聞楓.1000kV/500kV同桿混壓四回輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境影響因素及優(yōu)化措施分析[J].高電壓技術(shù).2015（11）endprint