1000kV特高压交流紧凑型线路电磁参数分析

于家棋 郑玉浩

摘 要：分析了特高压紧凑型输电线路的原理及关键电磁参数。与常规线路相比，特高压紧凑型输电线路自然传送功率提高，线路走廊宽度压缩，地面场强、无线电干扰、可听噪声以及波阻抗均有减小趋势。实例表明电压等级相匹配的紧凑型电磁参数的最优选择对未来输电的经济性和安全性发展有重要研究意义。

关键词：特高压；紧凑型输电线路；电磁参数

输电线路工程项目中，电气相关的参数主要有电磁环境，线路工频参数，自然功率等参数。其中，在采用1000kV级特高压输电时，电磁环境问题是影响其可行性的关键问题之一。与500kV线路相比，1000kV级特高压输电线路电压高、导线大（截面大，多分裂）、铁塔高、线路走廊宽等，其电磁环境将与500kV的情况相比问题更加严重[1]。紧凑型输电线路具有自然传输功率高、几何均距大、不平衡度低和走廊利用率高等[2]优点，可以解决特高压产生的环境问题。紧凑型线路作用的发挥主要取决于电磁环境参数的优化设计[3]，诸如：子导线表面场强、起晕场强、波阻抗、可听噪声、无线电干扰等。下面将介绍这些参数的概念以及原理。

1 关键电气参数的分析

1.1 子导线电荷

导线表面电场强度的计算直接关系到线路造价、经济运行和对周围环境的影响程度，是输电部门和线路设计所关心的主要问题之一，因此要求采取尽可能准确的计算方法。而线路的设计向着紧凑型的方向发展，这就对导线表面电场强度的计算精度提出来更加严格的要求。

为了计算特高压交流紧凑型输电线路的电晕特性（包括无线电干扰、可听噪声等），一般采用逐次镜像法计算导线表面场强，子导线表面场强求解不考虑相间的影响。设导线上的镜像实部电荷产生的垂直场强和水平场强分别为ERV和ERH，虚部电荷产生的垂直场强和水平场强分别为EIV和EIH；对于导线表面，各点场强可直接按下式求得：

1.2 导线表面起晕场强

导线会在高电压作用下起晕，其表面的气体被局部电离，此时产生脉冲电流，其能量以电磁波的形式直接辐射，造成能量损失，同时其产生的脉冲电磁波对无线电和高频通信都会形成干扰。导线表面起晕场强利用匹克定律计算：

1.3 波阻抗

波阻抗是描述传输线性能的一个重要参数，传输线的波阻抗是同相电压、电流行波相量的比值，其值取决于线路参数和传输线上的电磁波的频率。一般情况下，架空线路的波阻抗大小为300～400Ω，而电缆线路则的介电常数，所以电缆的波阻抗比架空线路的波阻抗小，常用的电缆波阻抗有75Ω和50Ω两种。

1.4 可听噪声

有电晕放电时，在输电线路的导线上出现了一种新的噪声源，引起了线路设计人员的关注。湿导线可听噪声指的是L50值（测量时间内的50%所超过的噪声级，通常称为50%值）。可听噪声的求解应使用线路的最高运行电压即1.10UN，以高运行电压相量计算得出对应的电荷矩阵，从而求出电位梯度的最大值。湿导线时的可听分单相噪声：单相线路可听噪声的A声级：

1.5 无线电干扰

求解无线电干扰一般采用激发函数法[4]。激发函数法基于高压试验线段或电晕笼测量而得的大雨条件下的激发函数，通过一定的模量变换，得出各相导线的脉冲电流，再获得这些电流产生的场，即无线电干扰。国家电力行业标准关于高压架空送电线路无线电干扰的激发函数计算法的描述如下：在大雨条件下的激发函数公式：

2 紧凑型线路电气参数实例

由国家电网公司主持的项目“750kV同塔双回紧凑型交流输电线路关键技术研究”取得了一系列显著的成果和大量的数据。对于750kV单回紧凑型输电线路，现有三组单回输电线路导线型式：8×LGJ-400/35、8×LGJ-400/50、8×LGJ-500/45，分别计算三组导线型式下所对应的Em/E0、地面场强、无线电干扰、可听噪声、波阻抗。得出的结论是：当分裂间距S增大时Em/E0、地面场强、无线电干扰、可听噪声均有增大趋势，而波阻抗有减小趋势；当子导线半径增大，Em/E0、地面场强、无线电干扰、可听噪声以及波阻抗、均有减小趋势。

3 结束语

紧凑型输电线路的参数的设计为特高压输电线路建设提供了理论依据。根据以上电气参数指标的分析可以看出在设计线路时应从实际出发，多方面考虑其技术特性，从实际经验计算角度解决地面场强、无线电干扰、可听噪声以及波阻抗等高压环境附带问题。从安全和经济角度看，紧凑型输电技术是提高我国特高压交流系统输电容量的可行途径。

参考文献

[1]郭琳霞，龚有军.750kV紧凑型输电线路导线表面电场强度优化[J].电力建设，2011，32（6）：35-38.

[2]王佼，丁莉.500KV架空输电线路工程造价主要影响因素分析[J].东北电力大学学报，2012，32（5）：13-15.

[3]华北电力集团公司超高压局.我国第1条自行研究建设的500kV紧凑型输电线路投产运行[Z].1999，11：62-62.

[4]唐剑，杨迎建，李永双.特高压交流输电线路电晕效应的预测方法Ⅱ：无线电干扰[J].高电压技术：2010，36（12）：2942-2947.

作者简介：于家棋（1989-），男，吉林吉林人，硕士研究生，主要从事特高压交流输电技术方面的研究。