220 kV四回共塔輸電線路電磁環(huán)境研究

吳文杰

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司荊州供電公司，湖北荊州 434000）

引言

目前，通常采用改善線路結(jié)構(gòu)的方法（如同塔多回路的架線方式[1]）來(lái)提高交流輸電線路的電能輸送能力。另外，在同一桿塔上的不同回路的輸電線路可以由不同電壓等級(jí)的線路構(gòu)成[2]。同塔多回路的輸送方式對(duì)線路走廊輸電能力的提升有著重要意義，既順應(yīng)了電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，又符合未來(lái)城市規(guī)劃策略。高壓輸電線路的電磁輻射問(wèn)題一直是城市居民熱切關(guān)心的問(wèn)題，尤其是同塔多回路的交流輸電系統(tǒng)，其電磁環(huán)境已然成為亟待探明的技術(shù)問(wèn)題。

本文基于交流輸電線路上電磁環(huán)境產(chǎn)生的機(jī)理和評(píng)價(jià)指標(biāo)，以220 kV輸電線路的同塔四回路架線結(jié)構(gòu)為例，進(jìn)行了仿真分析，研究結(jié)果具有一定的參考價(jià)值。

1 交流輸電線路對(duì)環(huán)境的影響

（1）工頻電場(chǎng)

由庫(kù)倫定理可知，在靜止電荷的附近會(huì)形成電場(chǎng)。高壓交流輸電線路及其相關(guān)設(shè)備上的電場(chǎng)強(qiáng)度都很高。電場(chǎng)分布會(huì)隨著輸電線路分布產(chǎn)生一定的變化[3]。

（2）工頻磁場(chǎng)

運(yùn)動(dòng)的電荷是產(chǎn)生磁場(chǎng)的根本原因，交變的電流會(huì)在輸電線路周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生電磁輻射向周?chē)臻g擴(kuò)散。并且，這種輻射對(duì)范圍內(nèi)的人體和設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生一定危害[4]。

（3）無(wú)線電干擾

在高壓交流輸電系統(tǒng)中，滿(mǎn)足一定條件的導(dǎo)線及其相關(guān)元器件，會(huì)與附近空氣發(fā)生電離，伴隨電暈放電時(shí)的電磁效應(yīng)，會(huì)形成對(duì)通信影響較大的無(wú)線電干擾[5]。

（4）可聞噪音

電暈現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)伴隨著可聞噪音。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，通?？紤]梯度降低線路的電位，進(jìn)而減小電暈損耗[6]。

2 交流架空輸電線路的電磁環(huán)境計(jì)算

（1）工頻電場(chǎng)

根據(jù)疊加定理，可以由單位長(zhǎng)度下分相導(dǎo)線的等效電荷量計(jì)算出空間內(nèi)任意位置的工頻電場(chǎng)?？臻g某處的電場(chǎng)強(qiáng)度為：

（2）工頻磁場(chǎng)

以大地為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，則在場(chǎng)點(diǎn)P處的工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度B可通過(guò)式（2）求解：

式中：Bx、By分別為磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量和垂直分量。

（3）無(wú)線電干擾

無(wú)線電干擾的計(jì)算式為：

（4）可聞噪音

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于可聞噪聲的計(jì)算通常采用實(shí)測(cè)及統(tǒng)計(jì)法，因此本文借鑒文獻(xiàn)[7]的方法對(duì)可聞噪聲進(jìn)行計(jì)算。

3 220 kV四回共塔輸電線路電磁環(huán)境

采用文獻(xiàn)[8]的計(jì)算模型，分別對(duì)220 kV四回共塔輸電線路的工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無(wú)線電干擾和可聽(tīng)噪聲進(jìn)行仿真計(jì)算。

3.1 工頻電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算

分別計(jì)算四回同塔輸電線路的最優(yōu)及最差兩種導(dǎo)線相序排列方式下的電場(chǎng)強(qiáng)度，仿真結(jié)果如圖1所示。

觀察圖1可得以下結(jié)論：（1）隨著水平距離的增加，工頻電場(chǎng)強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；（2）相序布置方式對(duì)工頻電場(chǎng)的影響很大，在最優(yōu)及最差兩種布置方式下分別呈現(xiàn)雙峰、單峰分布。

圖1 電場(chǎng)強(qiáng)度變化

3.2 工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算

分別計(jì)算在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電流和最大允許運(yùn)行電流兩種運(yùn)行方式下，兩種布置方式的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線。仿真結(jié)果如圖2，3所示。

圖2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電流的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化

圖3 最大允許運(yùn)行電流的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化

觀察圖2，3可得：隨著水平距離的增加，工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且在距離為0 m處存在最大值。

3.3 無(wú)線電干擾計(jì)算

分別計(jì)算兩種布置方式下的無(wú)線電干擾強(qiáng)度分布曲線，仿真結(jié)果如圖4所示。觀察圖4可得以下結(jié)論：（1）改變相序布置方式對(duì)無(wú)線電干擾的影響不大；（2）隨著水平距離的增加，無(wú)線電干擾呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖4 無(wú)線電干擾變化

3.4 可聽(tīng)噪聲計(jì)算

分別計(jì)算兩種布置方式下的可聞噪聲強(qiáng)度分布曲線，仿真結(jié)果如圖5所示。

觀察圖5可得以下結(jié)論：隨著水平距離的增加，可聽(tīng)噪音仍然呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，因此可以通過(guò)改變相序布置方式來(lái)減小可聞噪聲。

圖5 可聽(tīng)噪聲變化

4 結(jié)論

（1）相序布置方式對(duì)工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無(wú)線電干擾及可聞噪聲均有影響，其中影響最大的是工頻電場(chǎng)，最小的是無(wú)線電干擾；

（2）隨著水平距離的增加，工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無(wú)線電干擾和可聞噪聲均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。