高海拔地區(qū)特高壓交流線路電磁環(huán)境影響

胡 濤 梁盼望 楊 力 賀佳俊

（中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，湖南長沙 410007）

為了實現(xiàn)能源的高效利用，逐步形成以電能為中心的能源格局，面對越來越明顯的能源資源與能源需求的逆向分布問題等，國家正在大力建設特高壓電網(wǎng)以滿足社會發(fā)展的需求。特高壓交流輸電設備可能產(chǎn)生的電磁危害已經(jīng)引起人們的關注與擔憂。有許多學者對特高壓交流輸電設備可能造成的電磁輻射進行研究。隨著特高壓交流線路海拔高度的增加，空氣密度下降，電磁環(huán)境問題愈發(fā)凸顯。文章研究高海拔對特高壓交流輸電線路電磁環(huán)境變化規(guī)律，并確定最小導線截面和分裂數(shù)，確保特高壓交流線路滿足電磁環(huán)境要求，經(jīng)濟合理。

1 特高壓線路基本參數(shù)

研究1 000 kV交流特高壓單回線路，導線采用8分裂，最高運行電壓1 100 kV，極限輸送容量12 000 MWA，環(huán)境溫度35 ℃，風速0.5 m/s，太陽輻射功率密度1 000 W/m2。桿塔模型為水平單回路酒杯型鐵塔，三相導線水平布置，間距26.0 m，導線對地最小距離22.0 m，平均高度30 m。

2 電磁環(huán)境限值要求

2.1 線下電場強度

根據(jù)GB 50665—2011《1 000 kV架空輸電線路設計規(guī)范》的規(guī)定，居民區(qū)線下最大電場強度不大于7 kV/m，非居民區(qū)線下最大電場強度不大于10 kV/m，針對部分人煙稀少的非農(nóng)業(yè)區(qū)域，最大電場強度可放寬至12 kV/m。

2.2 可聽噪聲

根據(jù)GB 50665—2011《1000 kV架空輸電線路設計規(guī)范》的規(guī)定，海拔500 m及以下地區(qū)，距離線路邊導線地面水平投影外側20 m處，濕導線的可聽噪聲設計控制值不應大于55 dB。

2.3 無線電干擾

根據(jù)GB 50665—2011《1 000 kV架空輸電線路設計規(guī)范》的規(guī)定，海拔500 m及以下地區(qū)，距離線路邊導線地面水平投影外側20 m、對地2 m高處，且頻率為0.5 Hz時，無線電干擾控制值不應大于58 dB。

2.4 工頻磁場

國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準Q/GDW 305—2009《1 000 kV架空輸電線路電磁環(huán)境限值》規(guī)定，電磁環(huán)境敏感目標處的磁感應強度工頻限值為0.1 mT，即100μT。

3 最小導線截面分析

參照國內已建交流特高壓輸電線路的建設經(jīng)驗，采用8分裂導線，選取6種截面8分裂導線，計算線路輸送容量。

各種導線型式輸送容量如表1所示。

表1 各種導線型式輸送容量

8×500 mm2導線無法滿足線路極限輸送容量12 000 MW的要求，其余線型均滿足輸送容量要求，導線截面越大，輸送容量越大，電流密度越小。

4 電磁環(huán)境影響

本文分析8×630 mm2、8×720 mm2、8×800 mm2、8×900 mm2、8×1 250 mm2導線方案的表面場強、地面場強、地面磁場強度、無線電干擾、可聽噪聲等指標在海拔0～5 000 m區(qū)間內隨海拔的變化情況。

4.1 導線表面場強

Em/Eo隨海拔高度變化曲線如圖1所示。

圖1 Em/Eo隨海拔高度變化曲線

導線表面電場強度與起暈電場強度的比值反映線路的電暈水平，比值超高，電暈放電越強烈，會增加線路的損耗，提高可聽噪聲、無線電干擾水平。導線表面最大場強與起暈臨界電場強度的比值隨海拔高度的提高而增加，隨著導線截面的增加，導線表面最大場強與起暈臨界電場強度強度的比值下降，8×630 mm2導線在海拔3 000 m及以上時，Em/Eo達到80%，電暈水平較高。

4.2 磁場強度

輸電線路的磁場由流經(jīng)線路導線的電流決定，不受海拔高度影響。本文計算的線路極限輸送容量為12 000 MW，流經(jīng)不同參比導線的電流相同，產(chǎn)生的磁場強度一致。地面磁場計算值為52.86 μT，滿足100 μT的限值要求，輸電線路產(chǎn)生的磁場不作為控制因素。

4.3 無線電干擾

無線電干擾隨海拔高度變化曲線如圖2所示。

圖2 無線電干擾隨海拔高度變化曲線

無線電干擾水平受地線表面場強影響，隨著導線截面的增加，導線表面電場強度降低，無線電干擾水平下降。參比的導線均未超過無線電干擾58 dB的限值要求，仍有一定的裕度。

4.4 可聽噪聲

可聽噪聲隨海拔高度變化曲線如圖3所示。

圖3 可聽噪聲隨海拔高度變化曲線

可聽噪聲水平受地線表面場強影響，隨著導線截面的增加，導線表面電場強度降低，可聽噪聲水平下降。

參比的8×630 mm2導線的海拔高度為2 800 m時，可聽噪聲指標超過55 dB（A）的限值；8×720 mm2導線的海拔高度為3 100 m及以上時，可聽噪聲指標超過55 dB（A）的限值；8×800 mm2導線的海拔高度為3 400 m及以上時，可聽噪聲指標超過55 dB（A）的限值；8×900 mm2導線的海拔高度為3 800 m及以上時，可聽噪聲指標超過55 dB（A）的限值，8×1250 mm2導線的海拔高度為5 000 m及以上時，可聽噪聲指標超過55 dB（A）的限值。

4.5 海拔影響分析

隨著海拔增加，導線起暈場強降低，電暈水平提高，無線電干擾和可聽噪聲水平升高，導線線下地面場強、磁場強度不受海拔影響。

分析電磁環(huán)境參數(shù)，可聽噪聲水平是隨海拔增加的控制性環(huán)境因素。8×630 mm2導線適用海拔為1 000～2 800 m，8×720 mm2導線適用海拔為1 000～3 100 m，8×800 mm2導線的適用海拔為1 000～3 400 m，8×900 mm2導線的適用海拔為1 000～3 800 m，8×1 250 mm2導線的適用海拔為1 000～5 000 m。隨著導線截面增加，工程投資大幅增大，為便于工程建設、節(jié)約工程投資，在海拔1 000～2 800 m時可以采用8×630 mm2的導線，在海拔2 800～3 800 m時可以采用8×900 mm2的導線，在海拔3 800～5 000 m 時可以采用8×1 250 mm2的導線。

5 結論

本文分析單回交流特高壓線路在不同海拔高度下的導線表面電場強度、無線電干擾、可聽噪聲、地面磁場隨海拔高度變化的影響，分析電磁環(huán)境的控制因素，提出不同海拔高度下最小導線截面，為高海拔地區(qū)特高壓交流線路建設提供參考。