三回同走廊特高壓直流輸電線路電磁環境研究

姚元璽，陳鵬

(山東電力工程咨詢院有限公司，濟南市，250013)

0 引言

為優化能源結構，我國近期將實施“疆電外送”方案的哈密—鄭州±800 kV特高壓直流輸電工程。由于輸電線路走廊資源的日益緊缺，為減小對地方規劃、設施、居民區、風景區、自然保護區、壓覆礦藏等影響，該直流線路在部分地段需與規劃的另外2條特高壓直流線路平行架設［1-2］。根據規劃，該工程線路與擬建的準東—重慶±1 100 kV、酒泉—湖南±800 kV線路在部分地段平行走線，其中哈密—鄭州±800 kV直流線路、酒泉—湖南±800 kV直流線路分別位于準東—重慶±1 100 kV線路兩側。

對于上述3條特高壓直流線路，其平行距離長達上百km，因此，對三回特高壓直流線路走廊的電磁環境進行研究，以確定多回線路的走廊寬度及鄰近房屋拆遷范圍，對實際的工程設計具有積極的指導意義。

1 電磁環境標準限值

我國輸電線路走廊寬度的確定或處理，目前問題仍多集中在鄰近建筑物的處理，一般由地面合成場強滿足要求來確定。

特高壓直流線路的電磁環境，必須滿足國家和行業的有關法規和標準。參考文獻［3］、［4］中對電磁環境的限值如表1所示。

表1 電磁環境標準限值Tab.1 Standard limits of electromagnetic environment

2 計算工具及計算模型

CDEGS軟件中的SES-Enviroplus模塊，可用于架空交、直流輸電線路的電磁環境的計算，可精確計算與任意結構平行的輸電線路、任意數目和類型的架空線路有關線參數、電場、磁場、標量電勢、電損耗、可聽噪聲、無線電干擾等［5-7］。

根據哈密—鄭州特高壓直流線路走廊的實際情況，建立的計算模型如圖1所示。

模型的計算參數如下:

圖1 計算模型Fig.1 Computation model

(1)哈密—鄭州±800 kV直流線路、酒泉—湖南±800 kV直流線路。導線型號JL/G3A-900/40鋼芯鋁絞線;導線布置方式6分裂子導線按正六邊形排列，分裂間距450 mm;一根地線采用LBGJ-180-20 AC型鋁包鋼絞線，另一根地線采用OPGW 光纜;海拔高度2 km。

(2)準東—重慶±1 100 kV直流線路。導線型號8×JL/G2A-1000/45鋼芯鋁絞線;導線布置方式8分裂，子導線按正八邊形排列，分裂間距450 mm;一根地線采用LBGJ-180-20 AC型鋁包鋼絞線，另一根地線采用OPGW光纜;海拔高度2 km。

3 導線對地距離對地面合成場強的影響

圖2為±800 kV直流輸電線路極導線不同對地距離時地面上0 m處和地面上1 m處的合成電場橫向分布。圖中從上到下的曲線依次對應極導線高度為18，21，23，25 m;圖中虛線為地面上0 m 處的合成電場，實線為地面上1 m處的合成電場。圖2給出了對應不同極導線對地距離，地面上0 m處和地面上1 m處的最大合成電場。

圖2 ±800 kV直流線路合成電場橫向分布曲線(導線對地距離18～25 m)Fig.2 Lateral distribution of synthesis electric field in±800 kV DC transmission line where the ground clearance of conductors is 18～25 m

由圖2可知，對于直流±800 kV單回線路，當與直流線路中心相距50 m時，不同對地距離下的地面合成電場分布基本趨于一致，極導線對地距離變化對地面合成電場的影響較小，且合成電場隨極導線高度增加而減小。

4 地面合成場強控制下的多回特高壓直流線路最小接近距離與走廊寬度

4.1 未考慮電場效應時，直流線路同走廊時的最小接近距離

當多回直流線路同走廊，直流線路首先要滿足單獨存在時的導線對地距離要求。參考文獻［3］中，對地距離要求如表2、3所示。±800 kV直流線路與其他架空線路同走廊時，邊導線之間的最小水平距離最大風偏時取20 m。

表2 ±800 kV直流線路導線最小對地距離表Tab.2 Minimum ground clearance of conductors for±800 kV DC transmission line

表3 ±800 kV直流線路與架空線路水平接近距離要求Tab.3 Requirements for horizontal distance between±800 kV DC transmission line and overhead line

4.2 考慮電場效應時，直流線路同走廊最小接近距離

考慮多條線路同走廊時的電場效應，主要為多條線路地面合成場強的疊加［8-11］。三回特高壓直流線路電場互相疊加，分別計算(-+、-+、-+)與(-+、+-、-+)2種典型極導線排列方式下的地面合成場強。

初步計算條件為:

(1)兩回±800 kV線路對地距離20 m;

(2)一回±1 100 kV線路對地距離29 m;

(3)±1 100 kV線路在中間位置，與左右2條±800 kV線路的距離均為150 m。

當初始條件下的計算結果不滿足合成場強限值的要求時，采取增加走廊寬度或加大對地距離的方式重新計算，以找到滿足要求的走廊寬度及對應的對地距離。

4.2.1 (-+、-+、-+)排列方式下地面合成場強

三回特高壓直流極導線排列方式為(-+、-+、-+)時的合成場強計算結果見圖3，圖中計算條件:晴天，海拔2 km，排列方式(-+、-+、-+);兩回±800 kV的極間距20 m，對地距離19 m;一回±1 100 kV的極間距34 m，對地距離28 m;接近距離150 m。

圖3 (－+、－+、－+)排列時的地面合成場強計算結果Fig.3 Total electric field strength in the ground for(－+，－+，－+)pattern

不同對地距離及線路接近距離所對應的走廊寬度計算結果如表4所示。

表4 (－+、－+、－+)排列線下三回特高壓直流線路接近距離及走廊寬度(非居民區)Tab.4 Corridor width and approach distance for(－+，－+，－+)pattern of three-circuit UHVDC transmission line outside residential areas

4.2.2 (-+、+-、-+)排列方式下地面合成場強

三回特高壓直流極導線排列方式為(-+、+-、-+)時的合成場強計算結果見圖4，圖中計算條件:雨天，海拔2 km，排列方式(-+、+-、-+);兩回±800 kV極間距20 m，對地距離20 m;一回±1 100 kV極間距34 m，對地距離29 m;接近距離135 m。。

不同對地距離及線路接近距離所對應的走廊寬度計算結果如表5所示。

由表4和表5可以得出結論:

(1)同等條件下，三回特高壓直流線路采用(-+、-+、-+)排列方式時，走廊寬度最小。

圖4 (－+、+－、－+)排列時的地面合成場強計算結果Fig.4 Total electric field strength in the ground for( －+，+－，－+)pattern

表5 (－+、+－、－+)排列方式下三回特高壓直流線路接近距離及走廊寬度(非居民區)Tab.5 Corridor width and approach distance for( －+，+－，－+)pattern of three-circuit UHVDC transmission line outside residential areas

(2)不滿足地面合成場強的要求時，可采取增加不同回路的線間距離或提高導線對地距離2種方式解決，但提高導線對地距離效果顯著，可明顯減少同走廊寬度。因此，在局部走廊要求嚴格的地帶，可采取適當提高對地距離的措施，來縮小多回線路的走廊寬度。

5 地面合成場強對房屋拆遷范圍的影響

以三回直流平行為例，分別計算2種極導線排列方式下的房屋拆遷范圍。

(-+、-+、-+)極導線排列方式下，三回直流線路平行時的走廊寬度如圖5所示，圖中計算條件:雨天，海拔2 km，排列方式(-+、-+、-+);兩回±800 kV極間距20 m，對地距離20 m;一回±1 100 kV極間距34 m，對地距離29 m;接近距離130 m。由圖5可以看出，以哈密—鄭州±800 kV線路中心為坐標原點(0，0)，準東—重慶±1 100 kV直流線路中心坐標為(130，0)，酒泉—湖南±800 kV線路中心坐標為(260，0)，各線路附近濕導線下地面未畸變電場強度大于15 kV/m的坐標范圍為［-47，29］，［81，179］，［231，307］，以各自線路中心為原點的合成場強控制范圍分別為［-47，29］，［-49，49］，［-29，47］。

圖5 (－+、－+、－+)排列時的拆遷范圍計算結果Fig.5 Demolition range for －+，－+and －+pattern

(-+、+-、-+)極導線排列方式下，三回直流線路平行時的走廊寬度如圖6所示，圖中計算條件:雨天，海拔2 km，排列方式(-+、+-、-+);兩回±800 kV極間距20 m，對地距離20 m;一回±1 100 kV極間距34 m，對地距離29 m;接近距離135 m。。

圖6 (－+、+－、－+)排列時的拆遷范圍計算結果Fig.6 Demolition range for －+，+－ and －+pattern

由圖6可以看出，以哈密—鄭州±800 kV線路中心為坐標原點(0，0)，準東—重慶±1 100 kV直流線路中心坐標為(135，0)，酒泉—湖南±800 kV線路中心坐標為(270，0)，因三回線路互相影響，場強疊加，導致線路之間的區域場強均大于15 kV/m，因此，合成場強控制的走廊范圍為［-36，296］，即最左側線路中心和最右側線路中心線外各36 m內，均為地面合成場強控制的走廊范圍。

按照上述計算方法，分別計算了單回、兩回及三回特高壓直流線路，地面合成場強限值下，不同對地距離所對應的走廊寬度及拆遷范圍，計算結果如表6、7 所示。

6 無線電干擾及可聽噪聲對房屋拆遷范圍的影響

除電場外，無線電干擾及可聽噪聲也是影響走廊寬度的因素。以三回直流線路平行為例，無線電干擾及可聽噪聲計算如圖7、8所示，圖中計算條件為:晴天，海拔2 km，排列方式(-+、-+、-+);兩回±800 kV極間距20 m，對地距離20 m(圖8為19 m);一回±1 100 kV極間距34 m，對地距離29 m(圖8為28 m);接近距離90 m。

表6 單回線路不同對地距離下的拆遷范圍Tab.6 Demolition range for single circuit under various ground clearances of conductors

表7 兩回及三回線路不同對地距離下的最小接近距離、走廊寬度及拆遷范圍Tab.7 Minimum distance，corridor width and demolition range for two-and three-circuit under various ground clearances of conductors

由圖7、8可以看出，兩回 ±800 kV與一回±1 100 kV平行，其最小對地距離分別為19，28 m，接近距離為90 m時，滿足無線電干擾及可聽噪聲限值要求，且隨著對地距離的提高及接近距離的增大，無線電干擾及可聽噪聲水平逐步降低，因此無線電干擾及可聽噪聲不是制約接近距離的因素。

圖7 兩回±800 kV與一回±1 100 kV線路同走廊時的無線電干擾分布Fig.7 Radio interference for two-circuit ±800 kV and single circuit±1 100 kV transmission line in the same corridor

圖8 兩回±800 kV與一回±1 100 kV線路同走廊時可聽噪聲分布Fig.8 Audible noise for two-circuit ±800 kV and single circuit±1 100 kV transmission line in the same corridor

兩回及三回直流線路的無線電干擾及可聽噪聲分布，計算結果如表8所示。

表8 無線電干擾及可聽噪聲最大值Tab.8 Maximum of radio interference and audible noise

7 結論

(1)±800 kV、±1 100 kV直流輸電線路下地面最大合成電場隨極導線對地距離增加而減小。

(2)±800 kV、±1 100 kV直流架空輸電線路的對地距離、線路走廊寬度由地面合成場強決定，可聽噪聲、無線電干擾不起控制作用。

(3)推薦兩回特高壓直流輸電線路極導線采用(-+，-+)的排列方式。

(4)推薦三回特高壓直流輸電線路極導線采用(-+，-+，-+)的排列方式。

(5)導線最小對地距離為19 m時，單回±800 kV直流線路滿足限值要求。

(6)導線最小對地距離為28 m時，單回±1 100 kV直流線路滿足限值要求。

(7)兩回及三回特高壓線路同走廊對應最小導線對地距離時，無線電干擾及可聽噪聲最大值滿足限值要求，無線電干擾及可聽噪聲分布對走廊寬度及拆遷范圍不起控制作用。

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