500 kV交流单回紧凑型输电线路与常规线路电磁环境比较研究

李嘉文 朱伟俊 梁盼望

（中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，湖南长沙 410007）

随着我国社会经济快速发展，资源节约和环境友好成为输电技术领域的重要目标。紧凑型架空输电线路通过对导线的优化排列，可提高自然输送功率，大幅度压缩输电线路走廊，提高单位线路走廊输电容量，在输送功率大、走廊困难的地区具有明显的社会效益和经济效益[1-2]。

本文针对导线水平排列、正三角排列、倒三角排列三种布置方式的500 kV单回路输电线路的电磁环境进行了系统研究。采用工程中广泛应用的计算方法，开展表面场强、工频电场、磁感应强度、无线电干扰、可听噪声的计算分析，得到了三种形式输电线路电磁环境的比较结论。

1 电磁环境限值

根据《环境影响评价技术导则输变电工程》（HJ 24—2014）、《110～750 kV架空输电线路设计规范》（GB 50545—2010）、《电磁环境控制限值》（GB 8702—2014）等标准[3-5]，进行电磁环境控制限值取值。

工频电场：居民区地面场强限值取7 kV/m；非民区地面场强限值取10 kV/m；临近民房时，房屋所在位置地面1.5 m处未畸变电场不大于4 kV/m。

工频磁场：线下工频磁感应强度不大于100 μT。

无线电干扰：距输电线路边相导线投影外20 m处且离地2 m高且频率为0.5 MHz的无线电干扰不大于55 dB。

可听噪声：距输电线路边相导线投影外20 m处，湿导线条件下的可听噪声不大于55 dB。

2 研究初始条件

导线水平排列、正三角排列的铁塔模型采用国家电网公司通用设计酒杯塔、猫头塔形式，酒杯塔中相与边相之间的相间距取11.0 m，猫头塔采用等腰三角形布置，下相间距离取14.2 m，上下相间距离取12.3 m。导线倒三角排列的铁塔采用湖南地区较多使用的紧凑型铁塔形式，三相导线采用倒等腰三角形布置布置，上相间距离取6.7 m，上下相间距离取7.2 m。

导线截面和分裂方式直接影响输电线路的电磁环境，特别是可听噪声和无线电干扰水平。本文在研究500 kV单回线路的电磁环境时，导线截面和分裂间距均取现阶段应用较多的典型值[6]，酒杯形和猫头形铁塔导线采用4×JL/G1A-630/45钢芯铝绞线、分裂间距取500 mm，紧凑型铁塔导线采用6×JL/G1A-400/35钢芯铝绞线、分裂间距取375 mm，子导线均采用对称均匀布置。

海拔高度取1 000 m内；计算电压取额定电压的1.05倍，即取525 kV；导线对地距离取500 kV架空线路非居民区最小距离～居民区最小距离，即11.0～14 m[5]；计算磁感应强度时导线相电流取允许温度70 ℃下相应导线的允许载流量。

铁塔模型如图1所示。

图1 三种排列方式的500 kV单回路铁塔模型

3 计算方法

采用马克特-门得尔法计算导线表面场强，皮克公式计算导线电晕临界电场强度，等效电荷法计算地面电场强度，电流法计算磁感应强度，比较法计算无线电干扰水平，邦纳维尔电力局（BPA）公式计算可听噪声[2-3]。电场强度和磁场强度均为计算离地1.5 m高处值，可听噪声和无线电干扰均为计算边导线投影外20 m且离地高2 m处的值。

4 电磁环境计算及分析

4.1 导线表面最大场强

为了预计输电线路的电晕放电现象，需要掌握导线表面的电场分布。通常要求导线表面电场强度最大值Em不超过导线电晕临界电场强度Eo的0.85倍，即Em/Eo<0.85。

导线表面最大场强/电晕临界场强计算如表1所示。

表1 导线表面最大场强/电晕临界场强计算值

由表1可知，三种形式线路Em/Eo比值相近，均小于0.85。

4.2 地面电场强度

地面电场强度计算值如表2所示。

表2 地面电场强度计算值

由表2可知，下导线对地距离H为11.0 m时，三种形式线路地面最大电场强度均小于10 kV/cm的限值，水平排列和正三角排列线路边导线外5 m处的电场强度均大于4 kV/cm、不满足电场强度限制要求的区域较大，倒三角排列线路导线外5 m处的电场强度小于4 kV/cm。

采用三种形式线路地面电场强度分布如图2所示。

图2 地面电场强度（H=11.0 m）

下导线对地距离H为14.0 m时，三种形式线路地面最大电场强度均小于7 kV/cm的限值，仅有倒三角排列线路边导线外5 m处的电场强度小于4 kV/cm的限值。

导线倒三角排列的紧凑型线路不会因电场强度要求扩大房屋拆迁范围，水平排列和正三角排列线路需要将导线对地高度分别提高至19 m和18 m，才能使边导线外5 m处地面电场强度满足限制要求。

4.3 磁感应强度

磁感应强度计算值如表3所示。

表3 磁感应强度计算值（H=11.0 m）

由表3可知，水平排列线路磁感应强度最大，倒三角排列线路磁感应强度最小，三种形式线路磁感应强度均小于100 μT限值，满足限值要求。

4.4 无线电干扰水平

无限的干扰水平计算值如表4所示。

表4 无线电干扰水平计算值（H=11.0 m）单位：dB

由表4可知，三种形式线路无线电干扰水平预估值接近，倒三角排列线路预估值略大，均不超出55 dB限值。

4.5 可听噪声

可听噪声计算值如表5所示。

表5 可听噪声计算值（H=11.0 m）单位：dB

由表5可知，三种形式线路可听噪声计算值水平排列线路最小、倒三角排列线路略大，可听噪声均小于55 dB，满足限制要求。

5 结语

（1）当导线对地面距离满足《110～750 kV架空输电线路设计规范》（GB 50545—2010）规定在非居民区和居民区的最小值，即11 m和14 m时，三种形式线路均满足地面最大电场强度10 kV/cm和7 kV/cm的限值要求。导线倒三角排列的紧凑型线路不会因电场强度要求扩大房屋拆迁范围，水平排列和正三角排列线路需要将导线对地高度分别提高至19 m和18 m，才能使边导线外5 m处房屋地面电场强度满足限制要求。

（2）水平排列线路磁感应强度最大，倒三角排列线路磁感应强度最小，三种形式线路磁感应强度均小于100 μT限值，满足限值要求。

（3）三种形式线路无线电干扰水平预估值接近，倒三角排列线路预估值略大，均不超出55 dB限值。

（4）三种形式线路可听噪声计算值水平排列线路最小，倒三角排列线路略大，可听噪声均小于55 dB，满足限制的要求。