220 kV四回共塔輸電線路電磁環境研究

吳文杰

（國網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構的方法（如同塔多回路的架線方式[1]）來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的線路構成[2]。同塔多回路的輸送方式對線路走廊輸電能力的提升有著重要意義，既順應了電網建設的發展，又符合未來城市規劃策略。高壓輸電線路的電磁輻射問題一直是城市居民熱切關心的問題，尤其是同塔多回路的交流輸電系統，其電磁環境已然成為亟待探明的技術問題。

本文基于交流輸電線路上電磁環境產生的機理和評價指標，以220 kV輸電線路的同塔四回路架線結構為例，進行了仿真分析，研究結果具有一定的參考價值。

1 交流輸電線路對環境的影響

（1）工頻電場

由庫倫定理可知，在靜止電荷的附近會形成電場。高壓交流輸電線路及其相關設備上的電場強度都很高。電場分布會隨著輸電線路分布產生一定的變化[3]。

（2）工頻磁場

運動的電荷是產生磁場的根本原因，交變的電流會在輸電線路周圍產生磁場，進而產生電磁輻射向周圍空間擴散。并且，這種輻射對范圍內的人體和設備都會產生一定危害[4]。

（3）無線電干擾

在高壓交流輸電系統中，滿足一定條件的導線及其相關元器件，會與附近空氣發生電離，伴隨電暈放電時的電磁效應，會形成對通信影響較大的無線電干擾[5]。

（4）可聞噪音

電暈現象的出現會伴隨著可聞噪音。因此在設計時，通常考慮梯度降低線路的電位，進而減小電暈損耗[6]。

2 交流架空輸電線路的電磁環境計算

（1）工頻電場

根據疊加定理，可以由單位長度下分相導線的等效電荷量計算出空間內任意位置的工頻電場。空間某處的電場強度為：

（2）工頻磁場

以大地為原點建立直角坐標系，則在場點P處的工頻磁場強度B可通過式（2）求解：

式中：Bx、By分別為磁感應強度的水平分量和垂直分量。

（3）無線電干擾

無線電干擾的計算式為：

（4）可聞噪音

目前國內外對于可聞噪聲的計算通常采用實測及統計法，因此本文借鑒文獻[7]的方法對可聞噪聲進行計算。

3 220 kV四回共塔輸電線路電磁環境

采用文獻[8]的計算模型，分別對220 kV四回共塔輸電線路的工頻電場、工頻磁場、無線電干擾和可聽噪聲進行仿真計算。

3.1 工頻電場強度計算

分別計算四回同塔輸電線路的最優及最差兩種導線相序排列方式下的電場強度，仿真結果如圖1所示。

觀察圖1可得以下結論：（1）隨著水平距離的增加，工頻電場強度呈現下降趨勢；（2）相序布置方式對工頻電場的影響很大，在最優及最差兩種布置方式下分別呈現雙峰、單峰分布。

圖1 電場強度變化

3.2 工頻磁場強度計算

分別計算在經濟運行電流和最大允許運行電流兩種運行方式下，兩種布置方式的工頻磁感應強度分布曲線。仿真結果如圖2，3所示。

圖2 經濟運行電流的磁場強度變化

圖3 最大允許運行電流的磁場強度變化

觀察圖2，3可得：隨著水平距離的增加，工頻磁場強度呈現下降趨勢，且在距離為0 m處存在最大值。

3.3 無線電干擾計算

分別計算兩種布置方式下的無線電干擾強度分布曲線，仿真結果如圖4所示。觀察圖4可得以下結論：（1）改變相序布置方式對無線電干擾的影響不大；（2）隨著水平距離的增加，無線電干擾呈現下降趨勢。

圖4 無線電干擾變化

3.4 可聽噪聲計算

分別計算兩種布置方式下的可聞噪聲強度分布曲線，仿真結果如圖5所示。

觀察圖5可得以下結論：隨著水平距離的增加，可聽噪音仍然呈現下降趨勢，因此可以通過改變相序布置方式來減小可聞噪聲。

圖5 可聽噪聲變化

4 結論

（1）相序布置方式對工頻電場、工頻磁場、無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，最小的是無線電干擾；

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