中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司 王 輝 周 攀 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局 洪煒平

電力是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，電力供應(yīng)事關(guān)國(guó)家安全戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局。我國(guó)的電網(wǎng)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以500kV 和750kV電網(wǎng)為基礎(chǔ)，作為底層骨干網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的500kV 輸電線路具有長(zhǎng)度最長(zhǎng)、與周圍環(huán)境最密切的特點(diǎn)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，公眾對(duì)輸變電工程建設(shè)項(xiàng)目的電磁環(huán)境影響的關(guān)注度越來(lái)越高，如何做到電網(wǎng)建設(shè)與成本控制、環(huán)境達(dá)標(biāo)成為一個(gè)合理權(quán)衡的課題[1]。本文主要從500kV 同塔雙回線路的相序排列、相同相序條件下導(dǎo)線在桿塔上的布置方式方面來(lái)探討輸電線路工程的電磁環(huán)境影響情況及桿塔優(yōu)化的可能性。

1 計(jì)算方法、參數(shù)及方案

計(jì)算方法：交流輸電線路運(yùn)行期的電磁環(huán)境影響因子主要為工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)。相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算結(jié)果均表明，常規(guī)交流輸電線路運(yùn)行期產(chǎn)生的工頻磁場(chǎng)遠(yuǎn)小于國(guó)家電磁環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)限值，一般不會(huì)成為電磁環(huán)境影響的限制性因素，因此本文主要對(duì)工頻電場(chǎng)情況進(jìn)行研究。輸電線路工頻電場(chǎng)強(qiáng)度大小采用《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則——輸變電工程》(HJ24--2014)附錄C 推薦的計(jì)算模式進(jìn)行。具體方法為在MATLAB 軟件系統(tǒng)下對(duì)相關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行編程，然后根據(jù)需要輸入相關(guān)參數(shù)運(yùn)行后得到相關(guān)電磁環(huán)境影響計(jì)算結(jié)果。

計(jì)算參數(shù)：本文選取常規(guī)區(qū)域骨干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用的500kV 電壓等級(jí)的輸電線路進(jìn)行計(jì)算。線路導(dǎo)線選取常用的子導(dǎo)線直徑33.6mm、截面積為630mm2鋼芯鋁絞線，導(dǎo)線采用4分裂方式組合，分裂間距500mm。線路對(duì)地高度按線路通過(guò)居民區(qū)導(dǎo)線最小對(duì)地低高度14m 進(jìn)行取值。

計(jì)算組合設(shè)計(jì)方案：本文主要從線路相序排列、導(dǎo)線在空間的布局型式（桿塔型式）變化情況設(shè)計(jì)相關(guān)計(jì)算組合，計(jì)算和分析相關(guān)參數(shù)變化對(duì)工頻電場(chǎng)強(qiáng)度的影響及電磁環(huán)境影響達(dá)標(biāo)時(shí)的導(dǎo)線最小對(duì)地高度要求。對(duì)于導(dǎo)線相序?qū)﹄姶怒h(huán)境的影響，根據(jù)相序排列組合原理篩選出6個(gè)有效相序排列方式進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)導(dǎo)線在空間的布局方案，篩選了5種桿塔布局型式進(jìn)行計(jì)算；具體計(jì)算方案及相關(guān)參數(shù)選用情況如下：

相序排列影響計(jì)算組合：桿塔型式為鼓型排列，層高為上層、下層各12m，線間距為上層12m、中層14m、下層13m，相序組合分別為A1（Ⅰ回相位、Ⅱ回相位均為A/B/C,同相序）、A2（Ⅰ回相位A/B/C、Ⅱ回相位A/C/B，異相序）、B1（Ⅰ回相位A/B/C、Ⅱ回相位B/A/C，異相序）、B2（Ⅰ回相位A/B/C、Ⅱ回相位B/C/A，異相序）、C1（Ⅰ回相位A/B/C、Ⅱ回相位C/A/B，異相序）、C2（Ⅰ回相位A/B/C、Ⅱ回相位C/B/A，逆相序）；線路桿塔型式影響計(jì)算組合：相序?yàn)槟嫦嘈颍瑢痈邽樯蠈?、下層?2m，桿塔型式為垂直型（Ⅰ回線間距（m）、Ⅱ回線間距（m）分別為10/10/10）、鼓型（Ⅰ、Ⅱ回線間距（m）分別為9/10/9）、反鼓型（Ⅰ、Ⅱ回線間距（m）分別為10/9/10）、梯型（Ⅰ、Ⅱ回線間距（m）分別為8/9/10）、反梯型（Ⅰ、Ⅱ回線間距（m）分別為10/9/8）。

2 計(jì)算結(jié)果及分析

不同相序組合的電磁環(huán)境計(jì)算結(jié)果及分析：桿塔型式、層高和線間距相同的條件下，導(dǎo)線最小對(duì)地高度為14m 時(shí)，不同相序組合條件下500kV同塔雙回線路下方距離地面1.5m 高度處的工頻電場(chǎng)分布情況見(jiàn)圖1，邊導(dǎo)線外5m 及以外區(qū)域工頻電場(chǎng)達(dá)標(biāo)的最小架線對(duì)地高度情況見(jiàn)圖2。上述計(jì)算結(jié)果表明，在桿塔型式、層高及線間距均相同的情況下，導(dǎo)線采用同相序及底層相位相同的異相序排列時(shí)輸電線路的電磁環(huán)境影響最大，逆相序線路的電磁環(huán)境影響最小，底層相位不同的異相序電磁環(huán)境影響程度居中，且異化程度越高的電磁環(huán)境影響越小。邊導(dǎo)線外5m 及以外區(qū)域工頻電場(chǎng)達(dá)標(biāo)所需的最小架線高度結(jié)果圖也清楚的表明了上述規(guī)律。

圖1 不同相序組合的工頻電場(chǎng)分布情況示意圖

圖2 不同相序組合工頻電場(chǎng)達(dá)標(biāo)最小架線高度示意圖

不同桿塔型式電磁環(huán)境計(jì)算結(jié)果及分析：在相序和層高相同、導(dǎo)線最小對(duì)地高度為14m 時(shí)，輸電線路采用不同桿塔型式時(shí)，500kV 同塔雙回線路下方距離地面1.5m 高度處的工頻電場(chǎng)分布情況見(jiàn)圖3，邊導(dǎo)線外5m 及以外區(qū)域工頻電場(chǎng)達(dá)標(biāo)的最小架線高度情況見(jiàn)圖4。

圖3 不同桿塔型式線路工頻電場(chǎng)分布示意圖

圖4 不同桿塔型式工頻電場(chǎng)達(dá)標(biāo)最小架線高度示意圖

上述計(jì)算結(jié)果表明，在相序和層高相同、輸電線路桿塔線間距最大寬度為10m 的情況下，梯形、反鼓型和垂直型布置桿塔的電磁環(huán)境影響水平最大，鼓型排列的影響次之，反梯型布置方案的電磁環(huán)境影響最小。同時(shí)梯形、反鼓型和垂直型布置型式的桿塔底層導(dǎo)線線間距一致且數(shù)值最大，鼓型桿塔底層導(dǎo)線線間距大小次之，反梯型布置桿塔底層導(dǎo)線間距最小。可得出如下結(jié)論：就桿塔型式的電磁環(huán)境影響因素來(lái)說(shuō)，底層導(dǎo)線間距越小的桿塔電磁環(huán)境影響越小[2]。

3 輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)措施

為降低因電磁環(huán)境因素制約而必須抬升導(dǎo)線對(duì)地高度的建設(shè)成本，或在造價(jià)相同的情況下進(jìn)一步降低工程建設(shè)的電磁環(huán)境影響，可考慮從以下幾個(gè)方面優(yōu)化桿塔設(shè)計(jì)：導(dǎo)線相序排列方式方面。同塔雙回線路或兩回線路近距離并行時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用逆相序的導(dǎo)線排列方式，因線路運(yùn)行其它因素考慮確實(shí)無(wú)法采用逆相序時(shí)，應(yīng)盡量采用異化程度較高的異相序排列方式，盡量避免采用同相序排列；桿塔選型設(shè)計(jì)方面。理論上反梯型布置的桿塔電磁環(huán)境影響最小，但反梯型布置塔型存在力學(xué)結(jié)構(gòu)不合理、視覺(jué)美觀方面等因素，不具備廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前實(shí)際應(yīng)用的鼓型排列桿塔從電磁環(huán)境影響角度分析是較為合理的塔型。

4 結(jié)語(yǔ)

為控制或降低同塔雙回輸電線路工程的電磁環(huán)境影響，建議盡量采用逆相序排列的相序；此外，采用緊湊型桿塔不僅可以減少輸電線路走廊對(duì)沿線土地利用功能的影響，而且能夠降低桿塔高度和材料用量，從而減少工程投資，同時(shí)采用緊湊型桿塔的線路能夠有效降低工程建設(shè)造成的電磁環(huán)境影響。目前，緊湊型桿塔輸電線路工程在實(shí)際工程中尚不普遍，建議相關(guān)主體建設(shè)單位和設(shè)計(jì)院在輸變電工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐中對(duì)緊湊型桿塔進(jìn)行深入研究和探討，為建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)做出貢獻(xiàn)。