多回高压输电线路产生的无线电干扰分析

徐若鸿

摘 要:我们对本地的一处工业园区进行了规划与设计,这个园区即将建设220kv四分裂导线和110kv单导线一起构成的10回高压输电线路。为了分析与研究此处的高压线路对工业园区的电磁环境有何影响以及所影响的程度,不尽陈述高压输电线路是由于电晕而产生了无线电干扰引起的,而且我们还分析了两种不同情况下的无线电干扰水平。一是采用220kv四分裂导线,二是220kv不用分裂导线的情况。通过这些,我们估计出这个10回的输电线路所产生的无线电干扰水平。结果显示:这一高压线路所产生的无线电干扰水平是符合国家所规定的相应标准要求。

关键词:无线电干扰分裂导线高压输电线路电晕放电电场强度

中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(b)-0085-02

1项目环境

本地工业园区位于偏城北一带,周围有一处产业基地,南临两家高科技企业,周围芳草鲜美,景色宜人。在工业园区的北面,现今已有2回同杆并架的110kV线路,在未来的规划设计中,还需要在此处增加4回110kV线路和4回220kV线路。准备将其排列在两个铁塔上面。而两个铁塔已有2回110kV的线路和2回220kV的线路。综上所述,在工业园区的北侧将会有4回的220kV以及6回的110kV总计10回的线路。

这些高压输电线路或多或少的会对周围产生一些影响。通过我们的观察与分析,认为最主要的是两处影响。一是对周边的自然环境产生一定的影响,二则是电磁的影响。作为工业园区,各种高科技企业的集中,势必会对周围的电磁环境有相对较高的要求。因此我们受委托对此工业园区的的电磁环境进行评测与分析,用科学的方法研究高压输电线路的无线电干扰。

一般情况下,对某一处的电磁环境的分析主要考虑几种情况。分别是线路正常运行时,线路发生短路或线路被雷击时的地电位升以及电磁场。而我们对其评测的主要内容有:线路正常运行时长期所存在的工频磁场和工频电场,线路短路时的短时工频磁场,工频电场以及电位升,因为线路电晕而产生的无线电干扰,线路遭雷击时的脉冲电磁场及地电位升。我们的主要任务就是介绍多回高压线路因为电晕而产生的无线电干扰的评测方法以及结果,并给出相应建议措施。

2无线电干扰的计算

2.1 导线表面的电场强度

一般情况下,要计算分裂导线表面的电场强度,有多种方法。主要有保角变换法,模拟电荷法,逐步镜像法以及马克特——门格尔法。而其中就属马克特——门格尔法计算简单方便。它能满足我们所需的测评要求。因此我们就采用这个方法,具体计算如下。

①分裂导数的等效半径:

描述:R是分裂导数半径,r是次导线的半径,n是次导线的根数

②每根等效导数的线电荷密度:

[Q]=[P ]-1 [U]

描述:[Q]是各导线的线电荷密度,是n×1的列向量;[U]是各导线的对地电压,同样也是n×1的列向量;[P]是平行多导线的电位系数矩阵,是n×n的向量

③分裂导线和次导线的平均表面电场强度:

④分裂导数的平均最大表面电场强度:

2.2 导线起晕场强

一般情况下,当电晕的起初场强小于导线表面的电场强度时,就会形成电晕放电。电晕起初场强可以用皮克公式求出:

描述:EC是导体的电晕起初场强,r是导线的半径。

2.3 无线电干扰的估算与限值

根据国家的相关规定,对于三相电路来讲,数据显示如下:(表1)

相对于1MHz的无线电干扰来说,限值的计算即上面的各数值减去5dB所得。

而0.5MHz无线电干扰的估算值为:

根据上式子计算,如果其中一相大于另外两相3dB及以上,就取最大值,公式如下:

描述:E1,E2是A,B,C三相无线电干扰场强中的最大值。

3 多回高压输电线路的无线电干扰的分析

3.1 国内运行的相关经验

我国的电力部门运行有一定的时期,它在此期间积累了一定的经验。根据经验显示:我国实际运行的110kV到550kV的输电线路中,一些地方因为受到海拔,气候,天气等因素的影响,而导致无线电干扰值偏高,即使这样,所产生的无线电干扰值仍然在国家规定的标准限值之内。这些年来,相关部门又采取了一些措施。例如,在新建的高压输电线路中,基本上采用同杆并架的多回线路,以此来减小电晕发生的几率以及扩大输电线路的容量。

一般情况下,如果不是天气特别恶劣,电晕是难以发生的。因为现在我国大多采用的是分裂导线的输电线路,这种线路等值半径加大,使得表面场强大大降低。与传统的输电线路相比较,多分裂输电线路更加符合国家的标准。

3.2 220kV的四分裂导线线路无线电干扰的计算

对于220kV线路来说,所采用的是分裂导线,四根次导线组成了一相,它们呈正方形排列,四根导线分别是正方形的一个顶点位置。正方形边长为450mm,次导线半径则为13.41mm.那么,就可以计算出导线表面的最大场强,如下:

分裂导数的电晕起初场强为:

通过计算结果可以知道,220kV的4回电路,导线的电晕起初场强远远大于导线的最大表面的电场强度。所以就可以得出结论:正常情况下是难以产生电晕放点的,无线电干扰自然也不会产生。

3.3 单回220kV不采用分裂导线时无线电干扰的计算

假设220kV的输电导线采用的是一根次到导线来传输一相电流。比较假设线路与实际线路,因为没有采用分裂导线,导线表面场强就会大大增大。如果所测值符合国家的标准,那么实际的线路就必定符合了。

导线表面的最大电场强度:

矩边导数投影的20m处0.5MHz无线电干扰电场强度:

用过计算可知,这条假设线路的无线电干扰值是符合国家的标准的,那么对于实际采用的是分裂导线的话,其无线电干扰值也必然符合国家的要求了。那么无线电干扰对周围的电磁环境影响就很小。

4 高压输电线路产生的无线电干扰的概述

无线电干扰的实质,就是在电晕和放电的过程中,出现一些有害的电磁波,且频带相当宽,从频率上说,从低频50Hz到高频上千兆赫兹的范围。这些频率会干扰周围无线电通信设施的正常运行。送电线路无线电干扰主要来自:导线的电晕放电、绝缘子的表面污秽产生的泄流、缺陷绝缘子间隙放电火花、线夹电晕及火花放电、新架设导线的毛刺放电等等;变电站发生无线电电干扰的因素很多也很复杂,在正常运行和故障情况下都会产生,主要来自变电站的开关操作时产生火花放电、变电站的设备中,因损坏、污秽等原因,产生局部放电,变电站的一次设备,如母线、设备的电晕放电等等。送电线路的无线电干扰,有均匀干扰、不均匀干扰、脉冲干扰所构成,理论上讲是对任何频率的无线电设施均有干扰,实际上主要是调幅广播、通信（0.5MHz～12MHz）和电视产生干扰。

5 结论

我们通过两种分析方法研究与分析了工业园区北面的6回110kV和4回220kV一共10回的高压输电线路的情况,看其通过电晕放电而引起的无线电干扰的程度。第一种分析方法,我们假设工业园区周围的220kV输电线路采用的是单导线输电,而不是实际上的四分裂导线输电。这种情况下,导线的等值半径变小,导线表面的电场强度增大,使得周围的无线电干扰值大大增大。我们估算出线路周围的无线电干扰值与国家规定的标准限值相比较,如果这个值小于国家的标准值,那么实际线路的无线电干扰值也就一定会符合国家的相关标准。第二种分析方法,就是从无线电干扰产生的根源—— 电晕出发,研究分析出8回电路是否会产生电晕。如果电晕的起初场强大于导线表面的场强,那么无线电干扰就不需要考虑了。通过这两种方法的分析,我们得知,这一高压输电系統因为采用的四分分裂导线的设计,使其对周围造成的无线电干扰十分小。因此,周围企业及建造建筑物的时候不需要担心无线电干扰的影响。但是,有备无患,要定期检查线路情况,特别是遇到比较恶劣的自然灾害后。

参考文献

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[2] 常卫中,李施雄.交直流高压输电线路并行传输时的无线电干扰特性[J].电网技术,1998.

[3] 张广州,孙竹森,等.500kv变电站电磁干扰和防护措施的研究[J].高电压技术,2001.