500kV同塔四回輸電線路的電磁環境分析

馬文超

（廣東省電力設計研究院，廣州市，510663）

0 引言

近年來，隨著我國經濟快速發展，電力建設也不斷加快，系統規模成倍增長。同時，土地資源日益匱乏，成為制約電力系統特別是架空送電線路建設的主要因素，尤其在經濟比較發達的華東和華南地區，線路走廊與地方用地的矛盾更顯尖銳，而同塔多回架設，是提高線路走廊的輸送容量，解決該矛盾的重要途徑[1-11]。由廣東電網公司建設的500kV（廣州）獅洋至（江門）五邑線路沿途經過廣州、佛山、中山和江門等珠三角核心經濟區，因部分地段線路走廊非常緊張，計劃利用已有的線路走廊進行改造，改造段擬按4回500kV共塔設計。由于沿線多為居民密集區，因此，該線路設計的關鍵問題是線路有關參數要符合電磁環境的要求。

1 規劃塔型介紹

根據本工程沿線情況，通過綜合技術經濟比較，選定本工程的主要塔型為水平排列3層導線橫擔塔型，鐵塔全高和常規雙回路相當，塔型如圖1所示。

圖1 500kV同塔四回線路塔型Fig.1 500kV 1-tower 4-circuit tower

2 電磁環境影響限值

高壓交流架空送電線路的電磁環境影響主要包括工頻電場、工頻磁場、無線電干擾和可聽噪聲[2]。

（1）地面電磁場強度。目前國際上對于高壓交流架空送電線路下的工頻電場強度的限值至今沒有一個統一的標準，我國《110～750kV架空輸電線路設計規范（報批稿）》規定：500kV送電線路跨越非長期住人的建筑物或鄰近民房時，房屋所在位置離地1.5m處最大未畸變電場強度不得超過4kV/m。

（2）無線電干擾。無線電干擾作為環境影響因子，主要考慮對居民無線電接受質量的影響，其量值水平還不至于產生生態影響。關于輸電線路的無線電干擾限值，目前也沒有國際標準。國際無線電干擾特別委員會C分會推薦的是80%//80%規則，它的含義是：在80%以上的時間內，架空輸電線無線電干擾不超過允許值的最低置信度為80%[3]。

（3）可聽噪聲。可聽噪聲是指導線周圍空氣電離放電產生的一種人耳能直接聽見的噪聲。《城市區域環境噪聲標準》中規定的允許等效聲級值在40～70 dB之間（根據區域及時段的不同而有區別）[4]。

3 電磁環境計算與分析

3.1 計算條件

根據規劃，500kV獅洋—五邑同塔四回輸電線路每相導線采用4×ACSR-720/50型鋼芯鋁絞線，分裂間距為500 mm；地線采用2根LBGJ-150-40AC。導線ACSR-720/50直徑為36.2 mm，直流電阻為0.04 Ω/km；LBGJ-150-40AC的直徑為15.8 mm，直流電阻約為0.3 Ω/km。線路通過地區大地土壤電阻率取500 Ω·m，導線弧垂f取1 5m，計算電壓取1.05 UN，即為525kV。

本文中給出的導線對地高度均為平均對地高度hav，它與導線弧垂最低點對地高度hmin及導線弧垂f的關系為：hav=hmin+f/3。無線電干擾與可聽噪聲均采用平均對地高度計算，地面電場強度采用與表中平均對地高度相對應的導線弧垂最低點對地高度計算[6]。采用“ATP/EMTP”計算程序，對500kV同塔四回線路的電磁環境進行模擬計算。

相序排列方式示意圖分別如圖2所示。

圖2 相序排列方式示意圖Fig.2 Phase sequence arranging sketch

3.2 相序影響

設最下相導線弧垂最低點對地高度為14m，即最下相導線平均對地高度為19m，表1給出了在圖3所示各相序排列方式下的電磁環境以及場強大于4kV/m的范圍。從表1中可以看出，在最下相導線最小對地高為14m時，同相序排列方式下按場強大于4kV/m界定的走廊寬度為57.1m，逆相序排列方式下按場強大于4kV/m界定的走廊寬度為51.9m，其余相序排列方式下按場強大于4kV/m界定的走廊寬度為53.2～55.3m。

表1 各相序電磁環境比較Tab.1 Phase-sequence electromagnetic environment comparison

3.3 對地高度影響

導線對地高度對各相序電磁環境的影響如圖3～5所示。可以看出，導線對地高度對無線電干擾和可聽噪聲的影響較小。最下相導線平均對地高度由29m降低到15m，無線電干擾上升了不到5.3 dB，可聽噪聲上升了不到2.5 dB，上升幅度很小。但是從圖4可以看出，導線對地高度對地面最大電場強度影響很大。受最大地面電場強度控制，同相序排列方式下的最下相導線弧垂最低點最小對地距離為15m，其他相序排列方式下最下相導線弧垂最低點最小對地距離為11m。逆相序排列方式下的最下相導線弧垂最低點最小對地距離約為9.5m。

導線對地高度對離地1.5m高處電場強度大于4kV/m的范圍的影響如圖6所示。在最下相導線弧垂最低點對地高度小于16m時，各相序排列方式下單側場強大于4kV/m的范圍基本相同，在24.3～29.7m之間。當最下相導線弧垂最低點對地高度在18～24m之間時，同相序排列方式下單側場強大于4kV/m的范圍在24.2m以上。其余各相序排列方式下單側場強大于4kV/m的范圍基本在13m以下，由于這個數值已經小于邊相導線距線路中心線的距離，因此可認為線路走廊寬度不再受到地面電場強度的限制。

圖3 對地高度對最大地面電場強度的影響Fig.3 Impact of height to the ground on maximum ground electric field strength

圖4 對地高度對無線電干擾的影響Fig.4 Impact of height to the ground on radio interference

圖5 對地高度對可聽噪聲的影響Fig.5 Impact of height to the ground on audible noise

4 結論

根據計算結果，即使在最下相導線平均對地高度只有15m時，該排列方式下的無線電干擾與可聽噪聲分別只有45.6 dB與44.5 dB，無線電干擾與可聽噪聲符合要求。

圖7 對地高度對場強范圍的影響Fig.7 Impact of height to the ground on field strength scope

在最下相導線弧垂最低點對地高度為11m時，“異相序1”排列方式下離地1m高的最大電場強度為9.02kV/m，比同等對地高度下500kV單回輸電線路（水平排列，相間距離13.7m，導線4×LGJ-400/50）離地1m高的最大電場強度僅僅大了1.7%，幾乎完全相同。因此，對于按“異相序1”排列的500kV同桿四回輸電線路，最下相導線的最小對地高度可與500kV單回輸電線路（相導線水平排列方式）相同，取11m。

[1]DL/T620—1997交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合[S].

[2]HJ/T24—1998 500kV超高壓送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范[S].

[3]GB15707—1995高壓交流架空送電線無線電干擾限值[S].

[4]GB3096—93城市區域環境噪聲標準[S].

[5]美J.G.安德生.345kV及以上超高壓送電線路[M].北京：電力工業出版社，1981.

[6]陳國慶.交流輸電線路繞擊仿真模型及同桿雙回耐雷性能的研究[D].重慶:重慶大學電氣工程學院，2003.

[7]蘇紅梅，劉曉冬，魏國平，等.500kV交流同塔四回線路的繞擊耐雷性能[J].高電壓技術，2007，33（11）：205-208，222.

[8]谷定燮，周沛洪，戴敏.用先導傳播模型和電氣幾何模型計算特高壓線路雷電繞擊跳閘率的比較分析[C].中國電機工程學會高壓專委會2007年學術年會論文集，2007.

[9]舒印彪，趙丞華.研究實施中的500kV同塔雙回緊湊型輸電線路[J].電力建設，2002，23（5）：6-8，32.

[10]馬志堅，傅春蘅.500kV緊湊型輸電線路技術應用研究[J].電力建設，2005，26（10）：26-29.

[11]傅中，張必余.500kV同塔雙回線路感應電壓和電流的仿真與研究[J].電力建設，2007，28（7）：31-33.