城区220kV输电线路电磁兼容设计探讨

摘要：文章介绍了如何对工频电磁场中的工频电场进行抑制，同时介绍了输电线路中电磁干扰的成因以及预防方式，并介绍了如何保护通信以及提高地电位，以期使所设计的220kV输电线路电磁兼容设计有较高的可行性，也保证了设计的可靠性。

关键词：220kV输电线路；电磁兼容设计；设计方式；工频电磁场；电力系统；电力输送 文献标识码：A

中图分类号：TM726 文章编号：1009-2374（2016）18-0015-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.008

由于我国经济的发展速度不断加快，各地持续扩大自身城镇的实际规模，为此便需要频繁使用220kV架空高压输电用线路。输电线路的架设往往需要跨越两个城区，而输电线路所具有的电压等级也在不断升高，故而电磁兼容设计便引起有关部门的关注。输电线路在运行过程中，难免会对周围环境的电磁造成一定程度的影响，作为线路设计人员，必须不断提升自身设计水平，将输电线路对周围电磁的影响降至最低，以保证自身设计的可靠性以及安全性。

1 工频电磁场

1.1 工频电磁场简述

220kV输电线路具有如下特点：电压值较高，所通过的电流值也较大，所以容易在附近空间中形成较为强烈的工频电场以及工频磁场。通常情况下，220kV输电线路的频率为50Hz，其波长长度值较高，就目前所研究的实际长度远远不足，其具有准静电场特性，且该特性尤为突出。故而研究该类型线路工频电磁场对附近范围的影响，实际是探索如何避免工频电磁场干扰生态环境。

1.2 工频电场

以工频电场为例，工频电场也可称之为电力频率。通过实验发现，若希望线路设计达到环评的标准，则线路当中导线弧垂在最低状态下，其与地面的距离也不应低于9m。若线路通道中以及线路的影响范围并非属于民众容易聚集的区域，则线路走廊同边界之间的距离不少于3m即可。输电线路设计人员可利用如下两种方式降低工频电场对周围环境的影响：其一，控制导线与工频电场之间的距离。通过提高导线高度，使得导线与地面保持一定高度能够有效减少地面电场强度。而该方法也成为解决工频电场过于强大的主要方式。但设计人员需注意，一味提高导线高度并不能解决所有问题。不仅如此，若导线高度超过一定范围，则其对场强减小的作用也逐渐缩小。而且随着高度增加，施工企业投资成本也相应提高，这便导致企业投资与最终效果并未形成正比，从而导致企业浪费大量资金；其二，控制线路之间的相隔距离也能够对地面电场强度形成良好的控制，通过该方式控制地面电场强度，不仅能够达到目的，同时也可以令线路走廊总体长度被缩短。不仅如此，城区中需要建立多处跨越线路，但之间的相隔距离较短，所以对线路相隔距离并没有过高的要求，故而针对城区的220kV输电线路设计，设计人员在设计过程中可选用窄

身塔。

2 電磁干扰

2.1 可听类型噪声

通常情况下，若室外环境状态极差，220kV输电线路便容易发出可听类型噪声。若室外天气状况较为干燥，此时线路导线并未达到很高的电位梯度，往往并不高于电晕的起始水平，所以形成的电晕源数量较少。若室外天气状况较差，如大雨，则此时室外空气较为潮湿，且部分水滴会与导线形成接触，甚至直接汇集于导线之上，从而形成大量电晕源，并形成电晕放电现象，此时便会形成爆裂声。爆裂声的频率一般为双倍频和多倍频两种，声音都可以被人们听见。

2.2 无线电干扰成因

不同于客厅类型噪声，无线电噪声往往无法被人耳察觉。出现无线电噪声的主要原因有两点：其一，发生了电晕放电现象，且该现象发生于导线表层，或是线路局部部件表面；其二，线路中出现火花或是放电现象，但引发火花以及放电现象的原因不同，若出现火花或是放电现象的部分发生于绝缘子高电位梯度区域或是由于线路部分部件松动以及接触不良的原因出现，便会形成无线电噪声。而且无线电噪声还具有强度较为离散、容易受到室外气候状况影响的特征。

2.3 输电线路对无线电设备的影响

输电线路中，无线电噪声对其他无线电的传播造成一定影响，如广播以及电视的接收效果。经过实验表明，通常情况下，220kV输电线路对无线电干扰的设计测量值达到43.9dB，规模较大的城市，对广播收听进行调幅时，边界区域电场强度达到74dB。针对收音机而言，若SNR维持在20～24dB之上，便能够获得较为良好的收听效果。而针对彩电而言，SNR保持在20～30dB，便能获得良好的收看效果。所以广播以及电视等需要稳定无线电信号的设备，与输电线路之间相隔的距离不应低于13m。

2.4 输电线路兼容性设计

除了要求电视以及广播等设备与输电线路保持一定距离之外，设计人员还应进行无线电兼容设计，降低输电线路对无线电的干扰。具体解决方法一般有三种：其一，使用分裂导线的方式，选用以稀土铝合金为主要制作材料制成的导线，其表面较为光滑整洁，能够有效减少导线形成的电晕源数量；其二，可对接近段区域线路的绝缘能力进行一定程度的提高，若有施工条件，施工人员还可安设均压环以及屏蔽环，以免线路存在轻荷载或是无荷载的绝缘子棒同间隔棒与导线铰接的部分产生碰撞；其三，设计人员在对220kV输电线路搭设路径进行选择的过程中，需明确导线不得自无线电设备的工作区域经过，同时还应躲避工业污染较为严重的区域，可以利用接近段区域内地形或是区域物品隔断输电线路对无线电的干扰。

3 通信保护以及地电位升高

3.1 通信保护方面

220kV输电线路中存在交变电流，会于附近范围内产生交变磁场，同时也会令附近的通信线路形成感应电动势，导致通信出现对地电压，若直接将中性点接地的输电电路出现单相接地短路问题时，送电线路便会出现不平衡电流，而且电流大幅增长，使得与输电线路相近的通信用线路也会增加大量感应量，对用电设备的稳定运行以及安全形成较大的威胁。

3.2 通信保护兼容性

由于220kV输电线路对通信会造成一定程度的影响，所以我国根据各地磁感应电允值进行限定，并设立了标准：要求通信明线电压值为650V，通信电缆的电压值应为直流试验中所用电压的60%以及交流试验所用电压的85%。然而从实际角度出发，往往决定磁感应电允值大小的因素为送电线路产生故障后，故障的持续时间。

设计人员可通过城区假设方式进行分析，从而确定输电线路位置设计：设定临近距离为50m，而接近长度达到1km。此时，220kV输电线路在可从相邻的通信线路当中感应纵电动势，电压值一般位于500～700V。针对市话塑缆而言，输电线路可从中感应杂音电动势，感应强度为0.7mV。

若设计人员不将城市的屏蔽系数纳入考虑范围之内，那么输电线路所感应到的电动势处于250～350V之间，输电线路自通信线路中所感受的对地电压数值更低。至于杂音电动势，其电压值仅在0.3mV上下。

通常情况下，送电线路不会发生导线断落或是因雷电而引发的闪络。用户线长度通常不会太长，其与输电线路基本相同，不超过2km，所以220kV送电线路并不会对用户线形成明显的磁电影响或是干扰影响。但针对城区部分需着重注意的通信线路，设计人员还需进行一定计算，再确定输电线路如何搭设。

3.3 地电位升高

送电线路中，杆塔接地设备的存在主要是为了将线路所接收的雷电流打入地下，避免雷电流对线路造成损害，提高线路的耐雷电能力。然而城区之内，输电线路以及地埋设施的安设往往会受到一定限制，使得部分地区输电线路同地埋设备之间并没有保持较远的距离。此刻，城区220kV输电线路便具有一定威胁性，问题也极为突出，如何协调输电线路与地埋装置的关系，使两者形成兼容，便成为设计人员亟需解决的问题之一。

从理论角度而言，若设计人员只是单纯将不接近接地裝置的地电位提升，并不能影响接地电阻的大小。但是若使得接地设备自身地电位下降，则能够降低接地设备的电阻值。因为输电线路隔开不大，且接地设备往往会受到施工场地的约束，所以设计人员可利用垂直接地体替代水平接地体，此时接地设备的直径较小，通常不超过5m，基本可以满足设计要求。

除了上述方式之外，设计人员也可通过如下方法进行兼容性设计，如强化地线所具有的分流作用。设计人员可通过对入地电流进行约束以达到减少地电位升高的目的。设计人员在设计过程中利用导流效果良好的导体，能够将总电流导向远处，缩减入地电流量，而且其分流作用基本可以达到50%甚至更多。但需要注意，设计人员应优化临近杆塔的接地工作，从而与导体形成配合，以降低其接地电阻值。

4 结语

220kV输电线路是城区的基础设施之一，但由于其自身具有一定危险性，故而设计人员在进行设计工作时，需考虑多方面因素，以便令自身设计具有可行性以及可靠性，保证输电线路能够正常运行，不会对居民生活造成影响。

参考文献

[1] 谢安，史郁，周旋.220kV输变电工程电磁辐射环境影响研究[J].环境科学与技术，2011，（2）.

[2] 范永刚，王志成.220千伏高压输电线路对电磁环境的影响分析及防治对策[J].新疆环境保护，2013，（4）.

[3] 钱永林，卞荣.220kV输电线路对城区环境影响的分析[J].电力建设，2012，（4）.

[4] 陈伟.高压输电线路走廊内民房建筑对工频电磁场屏蔽效果研究[J].电力科技与环保，2013，（2）.

[5] 唐旻，陈雅芬.220kV输电线路导线不同排列方式下电磁环境影响分析[J].环境保护科学，2013，（6）.

作者简介：杨金龙（1989-），男，甘肃定西人，昆明供电设计院有限责任公司助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。

（责任编辑：黄银芳）