梁盼望，楊 力，徐志鴻，唐春林

（中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司 ，長沙 410007）

隨著社會各行業(yè)發(fā)展所需的土地資源，如高速公路、鐵路、機場、產(chǎn)業(yè)園、房地產(chǎn)等項目的用地需求快速增加；同時伴隨著人們生活水平的提高，政府及公眾環(huán)保意識逐漸增強，眾多自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、生態(tài)紅線的出現(xiàn)也使得輸電線路路徑選擇越發(fā)困難。因此，如何提高輸電線路單位走廊的輸送容量，以相對較少的土地資源滿足社會日益增長的電能需求，是當前電網(wǎng)發(fā)展所急需解決的問題。

目前國內某些電網(wǎng)采用上下布置的雙回緊湊型輸電線路方案，兩回導線均為倒三角布置、回路間上下垂直布置，線路走廊可較常規(guī)雙回線路節(jié)約40%。導線相間距離接近后，有必要對其電磁環(huán)境開展相關研究，確保線路電磁環(huán)境符合相關規(guī)范要求，因此，本文特針對500kV垂直排列雙回緊湊型輸電線路的工頻電場、工頻磁場、無線電干擾和可聽噪聲等電磁環(huán)境指標進行研究。

1 工程概況

本文以500kV垂直排列雙回緊湊型線路為例，導線采用4×JL／G2A-720／50鋼芯鋁絞線，分裂間距500mm，地線采用JLB35-150鋁包鋼絞線，平均土壤電阻率為500Ω·m，運行電壓為525kV，正常輸送容量2 260MVA（經(jīng)濟電流密度0.9 A／mm2），環(huán)境溫度35℃，風速0.5m／s，太陽輻射功率密度1 000W／m2。垂直排列雙回緊湊型輸電線路懸垂塔模型見圖1，兩相導線水平距離為7.5 m，兩相導線水平距離為6.7m，上下層導線間距7.7m，呈倒三角布置，回路間層間距離18.6m，耐張塔導線空間布置與懸垂塔一致。

我國現(xiàn)有500kV線路建設電磁環(huán)境限值如下：非居民區(qū)農(nóng)業(yè)耕作區(qū)地面最大電場強度10 kV／m，地面最大的磁感應強度為0.1mT，線路邊導線外20m處、頻率為0.5MHz，無線電干擾雙80%限值為55dB，濕導線情況下的寬頻帶可聽噪聲不超過55dB。

圖1 垂直排列雙回緊湊型輸電線路懸垂塔模型

2 輸電線路模型計算

2.1 地面場強計算

輸電線路下方的電場計算一般采用等效電荷法，主要由兩部分組成：計算單位長度導線上的電荷；計算由這些電荷產(chǎn)生的電場。

2.2 地面磁感應強度計算

采用鏡像法計算地下等值反向電流所施加的影響，其鏡像深度d近似可按公式（1）計算：

式中：ρ為大地電阻率；f為頻率。

如果ρ取500Ω·m，f為50Hz，則d為2 087 m，d遠遠大于導線對地距離。事實上，許多地區(qū)的土壤電阻率要遠大于此值，所以，忽略導線的鏡像電流進行計算所得到的計算結果已足夠準確。忽略導線的大地鏡像時，磁場強度H=I／（2π）。其中I為電流，h為導線到計算點的垂直方向高度差，L為計算點到導線對地投影的水平距離。

2.3 無線電干擾計算

目前，我國電力行業(yè)標準 DL／T 691—1999《高壓架空送電線路無線電干擾計算方法》及中華人民共和國國家標準GB 15707—1995《高壓交流架空送電線無線電干擾限值》均推薦采用同樣的單相導線0.5MHz無線電干擾的估算公式，見公式（1）。我國電力行標推薦的公式與國際無線電干擾特別委員會（CISPR）推薦的公式一致。雖然世界上由各個機構推薦的無線電干擾計算公式有多種，但是CIS-PR推薦的計算公式是在世界范圍內進行了大規(guī)模的調研的基礎上得到的，具有廣泛的適應性。此外，在我國數(shù)十年500kV高壓輸電線路的設計、建造經(jīng)驗中，采用該公式指導建設的高壓交流架空輸電線路均運行良好，較少在無線電干擾方面受到投訴，因此，本文采用公式（2）計算四分裂及以下輸電線路的無線電干擾值。

式中：E為無線電干擾場強；gmax為導線最大表面電場強度；r為子導線半徑；D為被干擾點距導線的距離。

根據(jù)公式（2）計算出每相導線的干擾場強，若其中一相大于其他兩相3dB以上，則取這個最大的值為輸電線路的無線電干擾場強；否則，按下式計算：

式中E1、E2代表ABC三相的無線電干擾場強中最大的兩個值。

上述計算結果為晴天的50%值，根據(jù)我國的研究經(jīng)驗，晴天值加上6～10dB，即得到無線電干擾雙80%值。對于同塔雙回輸電線路，按照上述方法計算出各回線路各自產(chǎn)生的無線電干擾后，按照

2.4 可聽噪聲計算

美國邦納維爾電力公司（BPA）推薦的預測公式是根據(jù)各種不同的電壓等級、分裂方式的實際試驗段上的長期實測數(shù)據(jù)推導出來的，計算得到的濕導線條件（降雨強度1mm／h）下的可聽噪聲。利用這些預測公式的結果與其他輸電線路的實測結果作比較，結果表明，預測值與實測值的誤差絕大多數(shù)僅1 dB左右。

美國BPA推薦的可聽噪聲計算公式為：式中：S為A計權聲級；P（i）為i相導線的聲功率級；Ri為測點至被測i相導線的距離；Z為相數(shù)。其中P=-164.6+120lgE′+55lgdeq，E′為導線的最大表面梯度；deq為等效直徑，deq=0.58n0.48d′，n為分裂數(shù)，d′為子導線直徑。

3 計算結果分析

3.1 按常規(guī)雙回500 kV線路最小對地距離計算

導線最小對地距離按11.0m（與常規(guī)線路最小距離對應）考慮，根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計方法，每回輸電線路三相導線的排列方式共計有6種，因此同塔雙回輸電線路的相序排列方式共計有36種。其中部分相序情況下的電磁環(huán)境見表1，36種相序排列中電場強度、磁場強度、無線電干擾、可聽噪聲的最大值分別為8.84kV／m、29.00μT、49.17dB、49.16dB，電場強度、磁場強度、無線電干擾、可聽噪聲的最小值分別為8.49kV／m、23.78μT、47.97dB、47.87 dB，相排列方式從左至右為：左上、中、右上。

表1 部分不同相序組合下普通500 kV雙回線路的電磁環(huán)境

根據(jù)計算結果，可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：在各種不同的相序排列方式中，計算結果每隔6次就重復一次，雖然計算種類有36種，但是計算結果卻只有6組；即便是不同相序排列方式下的電磁環(huán)境最大值，地面電場強度、磁感應強度、無線電干擾及可聽噪聲分別為8.84kV／m、29.00μT、49.17dB、49.16dB，均滿足相關限值要求且具有較大裕度。

3.2 按常規(guī)500 kV緊湊型線路最小對地距離計算

導線最小對地距離按10.0m（與緊湊型線路最小距離對應）考慮，部分相序情況下的電磁環(huán)境見表2，36種相序排列中電場強度、磁場強度、無線電干擾、可聽噪聲的最大值分別為9.15kV／m、29.52 μT、50.59dB、52.16dB，電場強度、磁場強度、無線電干擾、可聽噪聲的最小值分別為8.79kV／m、24.21μT、49.36dB、50.79dB。

表2 部分不同相序組合下緊縮型500 kV雙回線路的電磁環(huán)境

根據(jù)計算結果，可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：在各種不同的相序排列方式中，計算結果每隔6次就重復一次，雖然計算種類有36種，但是計算結果卻只有6組；導線離地距離10m時即便是不同相序排列方式下的電磁環(huán)境最大值，地面電場強度、磁感應強度、無線電干擾及可聽噪聲分別為9.15kV／m、29.52 μT、50.59dB、52.16dB，較導線離地距離11.0m時略有增加，但仍較規(guī)范的限值要求有一定裕度，滿足電磁環(huán)境要求，但工程應用時，為改善電磁環(huán)境，建議雙回垂直排列緊湊型線路最小離地距離仍按不小于11.0m考慮。

4 結論

本文研究了垂直排列雙回緊縮性線路的電磁環(huán)境，包括地面電場、地面磁場、無線電干擾與可聽噪聲。500kV同塔雙回緊湊型線路在線路最小離地距離11.0m時各項電磁環(huán)境指標均滿足要求，且仍有一定裕度，采用500kV垂直排列雙回緊湊型輸電線路方案，線路走廊可較常規(guī)雙回線路節(jié)約40%，可大幅降低沿線房屋拆遷費用及工程建設難度。