1000kV特高壓交流緊湊型線路電磁參數分析

于家棋 鄭玉浩

摘 要：分析了特高壓緊湊型輸電線路的原理及關鍵電磁參數。與常規線路相比，特高壓緊湊型輸電線路自然傳送功率提高，線路走廊寬度壓縮，地面場強、無線電干擾、可聽噪聲以及波阻抗均有減小趨勢。實例表明電壓等級相匹配的緊湊型電磁參數的最優選擇對未來輸電的經濟性和安全性發展有重要研究意義。

關鍵詞：特高壓；緊湊型輸電線路；電磁參數

輸電線路工程項目中，電氣相關的參數主要有電磁環境，線路工頻參數，自然功率等參數。其中，在采用1000kV級特高壓輸電時，電磁環境問題是影響其可行性的關鍵問題之一。與500kV線路相比，1000kV級特高壓輸電線路電壓高、導線大（截面大，多分裂）、鐵塔高、線路走廊寬等，其電磁環境將與500kV的情況相比問題更加嚴重[1]。緊湊型輸電線路具有自然傳輸功率高、幾何均距大、不平衡度低和走廊利用率高等[2]優點，可以解決特高壓產生的環境問題。緊湊型線路作用的發揮主要取決于電磁環境參數的優化設計[3]，諸如：子導線表面場強、起暈場強、波阻抗、可聽噪聲、無線電干擾等。下面將介紹這些參數的概念以及原理。

1 關鍵電氣參數的分析

1.1 子導線電荷

導線表面電場強度的計算直接關系到線路造價、經濟運行和對周圍環境的影響程度，是輸電部門和線路設計所關心的主要問題之一，因此要求采取盡可能準確的計算方法。而線路的設計向著緊湊型的方向發展，這就對導線表面電場強度的計算精度提出來更加嚴格的要求。

為了計算特高壓交流緊湊型輸電線路的電暈特性（包括無線電干擾、可聽噪聲等），一般采用逐次鏡像法計算導線表面場強，子導線表面場強求解不考慮相間的影響。設導線上的鏡像實部電荷產生的垂直場強和水平場強分別為ERV和ERH，虛部電荷產生的垂直場強和水平場強分別為EIV和EIH；對于導線表面，各點場強可直接按下式求得：

1.2 導線表面起暈場強

導線會在高電壓作用下起暈，其表面的氣體被局部電離，此時產生脈沖電流，其能量以電磁波的形式直接輻射，造成能量損失，同時其產生的脈沖電磁波對無線電和高頻通信都會形成干擾。導線表面起暈場強利用匹克定律計算：

1.3 波阻抗

波阻抗是描述傳輸線性能的一個重要參數，傳輸線的波阻抗是同相電壓、電流行波相量的比值，其值取決于線路參數和傳輸線上的電磁波的頻率。一般情況下，架空線路的波阻抗大小為300～400Ω，而電纜線路則的介電常數，所以電纜的波阻抗比架空線路的波阻抗小，常用的電纜波阻抗有75Ω和50Ω兩種。

1.4 可聽噪聲

有電暈放電時，在輸電線路的導線上出現了一種新的噪聲源，引起了線路設計人員的關注。濕導線可聽噪聲指的是L50值（測量時間內的50%所超過的噪聲級，通常稱為50%值）。可聽噪聲的求解應使用線路的最高運行電壓即1.10UN，以高運行電壓相量計算得出對應的電荷矩陣，從而求出電位梯度的最大值。濕導線時的可聽分單相噪聲：單相線路可聽噪聲的A聲級：

1.5 無線電干擾

求解無線電干擾一般采用激發函數法[4]。激發函數法基于高壓試驗線段或電暈籠測量而得的大雨條件下的激發函數，通過一定的模量變換，得出各相導線的脈沖電流，再獲得這些電流產生的場，即無線電干擾。國家電力行業標準關于高壓架空送電線路無線電干擾的激發函數計算法的描述如下：在大雨條件下的激發函數公式：

2 緊湊型線路電氣參數實例

由國家電網公司主持的項目“750kV同塔雙回緊湊型交流輸電線路關鍵技術研究”取得了一系列顯著的成果和大量的數據。對于750kV單回緊湊型輸電線路，現有三組單回輸電線路導線型式：8×LGJ-400/35、8×LGJ-400/50、8×LGJ-500/45，分別計算三組導線型式下所對應的Em/E0、地面場強、無線電干擾、可聽噪聲、波阻抗。得出的結論是：當分裂間距S增大時Em/E0、地面場強、無線電干擾、可聽噪聲均有增大趨勢，而波阻抗有減小趨勢；當子導線半徑增大，Em/E0、地面場強、無線電干擾、可聽噪聲以及波阻抗、均有減小趨勢。

3 結束語

緊湊型輸電線路的參數的設計為特高壓輸電線路建設提供了理論依據。根據以上電氣參數指標的分析可以看出在設計線路時應從實際出發，多方面考慮其技術特性，從實際經驗計算角度解決地面場強、無線電干擾、可聽噪聲以及波阻抗等高壓環境附帶問題。從安全和經濟角度看，緊湊型輸電技術是提高我國特高壓交流系統輸電容量的可行途徑。

參考文獻

[1]郭琳霞，龔有軍.750kV緊湊型輸電線路導線表面電場強度優化[J].電力建設，2011，32（6）：35-38.

[2]王佼，丁莉.500KV架空輸電線路工程造價主要影響因素分析[J].東北電力大學學報，2012，32（5）：13-15.

[3]華北電力集團公司超高壓局.我國第1條自行研究建設的500kV緊湊型輸電線路投產運行[Z].1999，11：62-62.

[4]唐劍，楊迎建，李永雙.特高壓交流輸電線路電暈效應的預測方法Ⅱ：無線電干擾[J].高電壓技術：2010，36（12）：2942-2947.

作者簡介：于家棋（1989-），男，吉林吉林人，碩士研究生，主要從事特高壓交流輸電技術方面的研究。