±1 100 kV特高压直流输电线路对地及交叉跨越距离

胡守松，李健，马凌，柏晓露，张益修

(中南电力设计院，武汉市 430071)

0 引言

我国地域能源分布和经济发展极不均衡的基本国情，决定了能源必须在全国范围内优化配置。对于需远距离送电的能源基地，如西藏水电、准东火电外送和跨国输电等项目，其远景输电规模超过100 GW，输电距离超过3 000 km，输电容量大、距离长。若采用±800 kV直流输电，线损率将超过10%，经济性较差，客观上要求采用更高电压等级直流输电。而导线对地及交叉跨越距离对杆塔高度及造价影响很大，对于新的电压等级输电线路来说，是线路设计的关键技术原则之一。

1 导线对地及交叉跨越距离的确定原则

直流输电线路导线对地及交叉跨越距离除要考虑电气安全间隙外，还应考虑电磁环境的影响，主要包括电场效应(合成场强、离子流密度)、可听噪声、无线电干扰及磁场效应，其中起决定作用的是电场效应及电气安全间隙。

1.1 电气安全间隙

决定导线对地及交叉跨越距离的电气安全间隙中，起控制作用的是操作过电压。根据过电压及放电间隙的初步研究成果，±1 100 kV直流输电线路空气间隙在不同海拔及操作冲击过电压下的空气间隙如表1所示。

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在实际工程设计中，由于线路所经地区最高海拔和操作过电压都会有差异，从设计原则的适应性考虑，电气安全间隙推荐取为10.0 m。

1.2 电磁环境限值标准

1.2.1 电场效应

参考我国±800 kV特高压直流输电线路设计和运行经验［1-2］，推荐±1 100 kV直流输电线路电场效应限值如下。

(1)一般非居民地区:合成场强限定在雨天36 kV/m，晴天30 kV/m;离子流密度限定在雨天150 nA/m2，晴天 100 nA/m2。

(2)居民区:合成场强限定在雨天30 kV/m，晴天25 kV/m;离子流密度限定在雨天100 nA/m2，晴天80 nA/m2。

(3)人烟稀少的非农业耕作地区:合成场强限定在雨天42 kV/m，晴天35 kV/m;离子流密度限定在雨天 180 nA/m2，晴天 150 nA/m2。

(4)线路邻近民房时:民房所在地面的未畸变合成场强按湿导线条件计算不超过15 kV/m，最大值不超过25 kV/m。

1.2.2 可听噪声

距直流架空输电线路正极性导线对地投影外20 m处，由电晕产生的可听噪声50%值不超过45 dB;海拔高度大于1 000 m且线路经过非居民区时，不超过50 dB。邻近民房时，民房所在地面由直流线路电晕产生的可听噪声，按GB 3096—2008《声环境质量标准》执行。

1.2.3 无线电干扰

低海拔地区，距正极性导线对地投影外20 m处，晴天时0.5 MHz无线电干扰场强80%限值取为58 dB(μV/m)，海拔高度 1 000 m以上时不超过61 dB(μV/m)。

1.2.4 直流磁场

参考DL/T 1088—2008《±800 kV特高压直流输电线路电磁环境参数限值》，±1 100 kV直流线路下方的磁感应强度推荐限值为10 mT。

2 电场效应影响因素分析

依据上述原则，在导线不同截面及分裂数、分裂间距、极间距及对地高度时，计算分析导线的电场效应。按照海拔为1 000 m计算，且不考虑南北差异及污秽、干燥等因素。

2.1 导线截面及分裂数

计算条件:对地距离为24 m，极间距为28 m。分别计算8×800 mm2、8 ×900 mm2、8 ×1 000 mm2、8 ×1 120 mm2、8 × 1 250 mm2、10 × 800 mm2、10 ×720 mm2导线的电场效应，结果如表2所示。

表2 不同导线电场效应Tab.2 Electric field effects of different conductors

根据表2的计算结果可知:10分裂导线地面合成场强优于8分裂导线;导线分裂数相同时，导线截面积越大，地面合成场强、离子流密度越小。

2.2 分裂间距

计算条件:导线为8×1 000 mm2，对地距离为24 m，极间距为28 m。计算导线不同分裂间距时的电场效应，结果如表3所示。

表3 不同分裂间距时电场效应Tab.3 Electric field effects of different split spacing

由表3计算结果可见，随着分裂间距的增加，地面合成场强先减小后变大，分裂间距为300～350 mm时，地面合成场强最小。在工程设计中，综合考虑次档距振荡和电磁环境影响，推荐分裂间距采用450 mm。

2.3 极间距

计算条件:导线为8×1 000 mm2，对地距离为24 m。计算不同极间距条件下导线电场效应，结果如表4所示。

表4 不同极间距时电场效应Tab.4 Electric field effects of different electrode spacing

从表4计算结果可以得出，随着极间距的增加，地面合成场强、离子流密度有所减小，但变化较小，可见极间距对地面电场效应影响较小。

2.4 对地距离

计算条件:导线为 8×1 000 mm2，极间距为28 m。计算不同对地距离时导线的电场效应，结果如表5所示。

表5 不同对地距离时电场效应Tab.5 Electric field effects of different ground clearance

从表5计算结果可知:对地距离越小，地面合成场强、离子流密度越大，且变化幅度越大;雨天电场效应较晴天强，确定导线对地及交叉跨越距离时，雨天起控制作用。

3 导线对地及交叉跨越距离

3.1 导线对地距离

参考±1 100 kV导线及杆塔研究成果，推荐按照8×1 000 mm2导线、极间距为28 m(V串)、分裂间距为450 mm，确定±1 100 kV直流线路导线最小对地距离。根据导线对地及交叉跨越距离确定原则及相关计算结果［3-5］，确定居民区及非居民区的推荐导线最小对地距离，具体如表6所示。

表6 ±1 100 kV线路导线最小对地距离Tab.6 Minimum clearance to ground of±1 100 kV transmission line

在交通困难地区，按标称场强为20 kV/m以及合成场强限值雨天为46 kV/m、晴天为38 kV/m，计算导线对地距离，推荐值为20.5 m。

在步行可达到的山坡地区，导线风偏后的净空距离按电气安全间隙为10 m，人、畜及携带物总高为3.5 m，再加裕度2.0 m进行计算，导线风偏的净空距离推荐取为15.5 m;对于步行不可达到的山坡、峭壁、岩石，导线风偏后的净空距离暂推荐取值为12 m。

3.2 交叉跨越距离

3.2.1 导线跨越铁路和公路

±1 100 kV直流输电线路跨越铁路、公路时，交叉跨越距离按居民区标准执行，推荐取值为28 m。±1 100 kV直流输电线路跨越电气化铁路承力索或接触线时，垂直距离由最大电气间隙控制。电气安全间隙为10 m，导线动态范围取2 m，裕度取3 m，则垂直距离推荐取值为15 m。导线至电气化铁路承力索或接触线杆塔顶的场强，按合成场强雨天为50 kV/m、晴天为42 kV/m计算取值，推荐取值为18 m。此时在电气安全间隙10 m基础上，有8 m裕度［6-7］。

3.2.2 导线跨越电力线路

±1 100 kV直流输电线路跨越电力线路时，特高压直流线路对被跨越导(地)线的最小垂直距离，按电气安全间隙10 m、裕度3 m计算取值，推荐取值为13 m;对电力线杆塔顶的最小垂直距离，可取交叉线路接触网杆顶的标准及取值，推荐取值为18 m。

3.2.3 导线跨越弱电线路

±1 100 kV直流输电线路跨越弱电线路时，导线至弱电线路的最小垂直距离，可按合成场强雨天为42 kV/m、晴天为35 kV/m计算取值，推荐取值为21 m。

3.2.4 导线跨越树木

±1 100 kV直流输电线路跨越树木时，导线对树木最小垂直距离按合成场强雨天为60 kV/m、晴天为52 kV/m计算取值，推荐取值为15.5 m。此时在电气安全间隙10 m基础上，有5.5 m裕度。

3.2.5 导线跨越河流

±1 100 kV直流输电线路跨越通航河流时，导线至5年一遇洪水位的最小垂直距离按合成场强雨天为50 kV/m、晴天为42 kV/m计算取值，推荐取值为18 m。导线至最高航行水位时的最高船桅顶的最小垂直距离，按导线电气安全间隙10 m、裕度3 m计算取值，推荐取值为13 m。

±1 100 kV直流输电线路跨越不通航河流时，导线至百年一遇洪水位的最小垂直距离按电气安全间隙为10 m，漂浮物高度为2 m，裕度为3 m进行计算，取值为15 m。冬季导线至冰面的最小垂直距离按非居民区(农业耕作区)的要求取值为24 m。

3.2.6 导线跨越特殊管道和索道

±1 100 kV直流输电线路跨越特殊管道时，建议交叉跨越距离与跨越弱电线路时相同，取值为21 m，或按协议要求取值。±1 100 kV直流输电线路跨越索道时，交叉跨越距离可与跨越电力线路时相同，取值为13 m。

4 导线与建筑物之间距离及线路走廊宽度

4.1 导线与建筑物之间距离

±1 100 kV直流线路不应跨越经常住人或屋顶为易燃材料的建筑物。导线与建筑物之间的最小垂直距离，按在交通困难地区对地距离的基础上再增加0.5 m计算取值，为21 m。若所跨越的建筑物为非长期住人建筑，尚需满足房屋所在位置地面处湿导线合成场强不超过15 kV/m的要求［8-10］。

考虑到导线最大风偏工况是短时性的，导线在最大风偏时对建筑物的最小净空距离，按跨越时的垂直距离减去0.5 m计算取值，为20.5 m。

4.2 线路走廊宽度

综合考虑合成场强、无线电干扰及可听噪声等因素，±1 100 kV直流线路走廊宽度由合成场强控制。对于8×1 000 mm2导线，当极间距为28 m时，计算不同导线对地距离的走廊宽度，结果如表7所示。由表7计算结果可知，随着导线对地距离的增加，走廊宽度逐渐减小。

表7 线路走廊宽度Tab.7 Line corridor width

5 结语

参考我国±800 kV特高压直流输电线路设计、运行经验，给出了±1 100 kV特高压直流输电线路电场效应、无线电干扰、可听噪声等电磁环境的限值标准，对地面合成场强、离子流密度等影响因素进行了分析计算。在此基础上给出了±1 100 kV直流输电线路导线对地及交叉跨越距离和线路走廊宽度。本文计算结果可供工程设计参考。

［1］GB 50545—2010 110 kV～750 kV架空输电线路设计规范［S］.

［2］DL/T 1088—2008 ±800 kV特高压直流线路电磁环境参数限值［S］.

［3］张殿生.电力工程高压输电线路设计手册［M］.2版.北京:中国电力出版社，2003.

［4］中国电力工程顾问集团公司.±800 kV级直流输电系统工程设计研究(线路部分):对地及交叉跨越距离配合研究［R］.北京:中国电力工程顾问集团公司，2008.

［5］赵畹君.高压直流输电工程技术［M］.北京:中国电力出版社，2004.

［6］安德生J G.345千伏及以上超高压输电线路设计参考手册［M］.北京:电力工业出版社，1981.

［7］黄欲成，赵全江，李翔，等.±800 kV向上直流输电线路对地及交叉跨越距离［J］.电力建设，2011，32(1):15-17.

［8］薛春林.云广±800 kV线路对地及交叉跨越距离研究［J］.高电压技术，2006，32(12):183-186.

［9］周康，李永双，赵宇明.±800 kV级直流输电线路对地距离及交叉跨越研究［J］.南方电网技术，2009，3(5):18-20.

［10］王小凤，周浩.±800 kV特高压直流输电线路的电磁环境研究［J］.高压电器，2007，43(2):109-112.