220 kV四回共塔输电线路电磁环境研究

吴文杰

（国网湖北省电力有限公司荆州供电公司，湖北荆州 434000）

引言

目前，通常采用改善线路结构的方法（如同塔多回路的架线方式[1]）来提高交流输电线路的电能输送能力。另外，在同一杆塔上的不同回路的输电线路可以由不同电压等级的线路构成[2]。同塔多回路的输送方式对线路走廊输电能力的提升有着重要意义，既顺应了电网建设的发展，又符合未来城市规划策略。高压输电线路的电磁辐射问题一直是城市居民热切关心的问题，尤其是同塔多回路的交流输电系统，其电磁环境已然成为亟待探明的技术问题。

本文基于交流输电线路上电磁环境产生的机理和评价指标，以220 kV输电线路的同塔四回路架线结构为例，进行了仿真分析，研究结果具有一定的参考价值。

1 交流输电线路对环境的影响

（1）工频电场

由库伦定理可知，在静止电荷的附近会形成电场。高压交流输电线路及其相关设备上的电场强度都很高。电场分布会随着输电线路分布产生一定的变化[3]。

（2）工频磁场

运动的电荷是产生磁场的根本原因，交变的电流会在输电线路周围产生磁场，进而产生电磁辐射向周围空间扩散。并且，这种辐射对范围内的人体和设备都会产生一定危害[4]。

（3）无线电干扰

在高压交流输电系统中，满足一定条件的导线及其相关元器件，会与附近空气发生电离，伴随电晕放电时的电磁效应，会形成对通信影响较大的无线电干扰[5]。

（4）可闻噪音

电晕现象的出现会伴随着可闻噪音。因此在设计时，通常考虑梯度降低线路的电位，进而减小电晕损耗[6]。

2 交流架空输电线路的电磁环境计算

（1）工频电场

根据叠加定理，可以由单位长度下分相导线的等效电荷量计算出空间内任意位置的工频电场。空间某处的电场强度为：

（2）工频磁场

以大地为原点建立直角坐标系，则在场点P处的工频磁场强度B可通过式（2）求解：

式中：Bx、By分别为磁感应强度的水平分量和垂直分量。

（3）无线电干扰

无线电干扰的计算式为：

（4）可闻噪音

目前国内外对于可闻噪声的计算通常采用实测及统计法，因此本文借鉴文献[7]的方法对可闻噪声进行计算。

3 220 kV四回共塔输电线路电磁环境

采用文献[8]的计算模型，分别对220 kV四回共塔输电线路的工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声进行仿真计算。

3.1 工频电场强度计算

分别计算四回同塔输电线路的最优及最差两种导线相序排列方式下的电场强度，仿真结果如图1所示。

观察图1可得以下结论：（1）随着水平距离的增加，工频电场强度呈现下降趋势；（2）相序布置方式对工频电场的影响很大，在最优及最差两种布置方式下分别呈现双峰、单峰分布。

图1 电场强度变化

3.2 工频磁场强度计算

分别计算在经济运行电流和最大允许运行电流两种运行方式下，两种布置方式的工频磁感应强度分布曲线。仿真结果如图2，3所示。

图2 经济运行电流的磁场强度变化

图3 最大允许运行电流的磁场强度变化

观察图2，3可得：随着水平距离的增加，工频磁场强度呈现下降趋势，且在距离为0 m处存在最大值。

3.3 无线电干扰计算

分别计算两种布置方式下的无线电干扰强度分布曲线，仿真结果如图4所示。观察图4可得以下结论：（1）改变相序布置方式对无线电干扰的影响不大；（2）随着水平距离的增加，无线电干扰呈现下降趋势。

图4 无线电干扰变化

3.4 可听噪声计算

分别计算两种布置方式下的可闻噪声强度分布曲线，仿真结果如图5所示。

观察图5可得以下结论：随着水平距离的增加，可听噪音仍然呈现下降趋势，因此可以通过改变相序布置方式来减小可闻噪声。

图5 可听噪声变化

4 结论

（1）相序布置方式对工频电场、工频磁场、无线电干扰及可闻噪声均有影响，其中影响最大的是工频电场，最小的是无线电干扰；

（2）随着水平距离的增加，工频电场、工频磁场、无线电干扰和可闻噪声均呈现下降趋势。