500 kV交流單回緊湊型輸電線路四分裂導線方案電磁環境研究

李嘉文 梁盼望 朱偉俊

（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）

以往對500 kV單回緊湊型線路的研究認為，受電磁環境限制，導線分裂數不宜低于六根[1-2]。實際應用中，多采用六分裂240、300 mm2導線。500 kV單回緊湊型線路四分裂導線方案的研究，主要限于四分裂400 mm2導線及相近輸送容量的導線組合[3-6]。

文章針對四分裂導線的500 kV單回緊湊型線路電磁環境進行系統性研究，對6種四分裂導線方案進行計算分析，得到滿足電磁環境要求的四分裂導線可行性方案。

1 電磁環境限值

工頻電場：居民區以及非民區地面場強限值分別取7、10 kV/m；房屋所在位置地面1.5 m處未畸變電場≤4 kV/m；工頻磁場：不大于100 μT；無線電干擾：邊相導線投影外20 m處、離地2 m高且頻率為0.5 MHz的無線電干擾不大于55 dB；可聽噪聲：邊相導線投影外20 m處，濕導線條件下的可聽噪聲不大于55 dB。

2 研究初始條件

根據15 mm冰區500 kV單回緊湊型線路的研究成果和設計經驗，三相導線采用倒等腰三角形布置布置，上相間距離取6.7 m，上下相間距離取7.2 m。

鐵塔模型如圖1所示。

圖1 500 kV單回路緊湊型線路懸垂塔模型

主要針對4×JL/G1A-300/40（以下簡稱4×300，其他導線類似）、4×JL/G1A-400/50、4×JL/G1A-500/45、4×JL/G1A-630/45、4×JL/G1A-720/50、4×JL/G1A-800/55共6種導線進行計算分析，其分裂間距依次取400、450、450、500、550、600 mm，子導線采用對稱均勻布置。

海拔高度取1 000 m以內，計算電壓取525 kV，計算磁感應強度時，導線相電流取70 ℃下相應導線的允許載流量。

3 計算方法

采用馬克特-門得爾法計算導線表面場強；采用皮克公式計算導線電暈臨界電場強度；使用等效電荷法計算地面電場強度；使用電流法計算磁感應強度；采用比較法計算無線電干擾水平；采用邦納維爾電力局（BPA）公式計算可聽噪聲[2，7]。

4 電磁環境計算及分析

4.1 導線表面最大場強

為了預計輸電線路的電暈放電現象，需要掌握導線表面的電場分布。通常要求導線表面電場強度最大值Em不超過導線電暈臨界電場強度Eo的0.85倍，即Em/Eo<0.85。

導線表面最大場強/電暈臨界場強計算值如表1所示。

表1 導線表面最大場強/電暈臨界場強計算值

由表1可知，隨著導線截面增大，導線表面最大場強及電暈臨界場強減小，比值逐漸減小，4×500及以上截面導線Em/Eo<0.85。

4.2 地面電場強度

地面電場強度（H=10.5 m）計算值如表2所示。

表2 地面電場強度計算值（H=10.5 m）

導線截面增大，地面最大電場強度增大，場強>4 kV/cm區域寬度增大。下導線對地距離H為10.5 m時，6種導線地面最大電場強度均小于10 kV/cm的限值，6種導線邊導線外5 m處的電場強度均小于4 kV/cm的限值，4×800導線電場強度大于4 kV/cm區域接近邊導線外5 m處，采用不同截面四分裂導線地面電場強度如圖2所示。

圖2 地面電場強度（H=10.5 m）

地面電場強度計算值（H=14.0 m）如表3所示。

表3 地面電場強度計算值（H=14.0 m）

下導線對地距離H為14 m時，6種導線地面最大電場強度均小于7 kV/cm的限值，邊導線外5 m處的電場強度均小于4 kV/cm的限值。

當導線對地面距離分別為10.5 m和14 m時，6種導線分別滿足非居民區和居民區地面最大電場強度的限值要求，邊導線外5 m以外的區域地面電場強度均小于4 kV/cm，不會因電場強度要求擴大房屋拆遷范圍。

4.3 磁感應強度

隨著導線截面增大磁感應強度增大，6種導線磁感應強度均小于100 μT限值，滿足限值要求。

磁感應強度、無線電干擾、可聽噪聲計算如表4所示。

表4 磁感應強度、無線電干擾、可聽噪聲值

4.4 無線電干擾水平

隨著導線截面增加，無線電干擾水平降低。導線對地距離為10.5 m時，4×300、4×400導線無線電干擾水平預估值超出限值較多，4×500導線無線電干擾水平略微超出限值，而4×630、4×720及4×800導線無線電干擾水平小于限值。

不同導線對地距離無線電干擾水平如圖3所示。

圖3 不同導線對地距離下無線電干擾水平

隨著導線對地距離增加，無線電干擾水平有所改善。導線對地距離達到11 m時，4×500導線無線電干擾水平滿足55 dB限值要求，4×300及4×400截面導線對地距離增加到14 m時，無線電干擾水平仍大于限值。

4.5 可聽噪聲

隨著導線截面增加，可聽噪聲降低，6種截面導線可聽噪聲均小于55 dB，滿足限值的要求。

5 結語

導線對地距離為10.5 m時，6種導線地面最大電場強度、磁感應強度均小于限值；4×300、4×400截面導線無線電干擾水平超出限值較多，4×500導線無線電干擾水平略大于限值，4×630及4×720、4×800截面導線無線電干擾水平小于限值；6種導線可聽噪聲均小于限值。4×300、4×400截面導線受無線電干擾水平控制，電磁環境難以滿足要求，導線對地距增大至14 m時，無線電干擾水平仍大于限值。

4×500截面導線在對地距離提高到至11 m時，各項電磁環境均滿足要求；導線對地距離為10.5 m時，4×630、4×720及4×800截面導線各項電磁環境均符合要求，且不會因電磁環境要求擴大房屋拆遷范圍。500 kV單回緊湊型線路并不局限于采用六分裂及以上的導線方案，采用四分裂大截面導線是可行的，4×630、4×720及4×800截面導線在500 kV單回緊湊型線路中具備工程應用的基礎。