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        220 kV四回共塔輸電線路電磁環(huán)境研究

        2021-10-26 07:42:54吳文杰
        電工材料 2021年5期
        關(guān)鍵詞:同塔磁場(chǎng)強(qiáng)度工頻

        吳文杰

        (國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司荊州供電公司,湖北荊州 434000)

        引言

        目前,通常采用改善線路結(jié)構(gòu)的方法(如同塔多回路的架線方式[1])來提高交流輸電線路的電能輸送能力。另外,在同一桿塔上的不同回路的輸電線路可以由不同電壓等級(jí)的線路構(gòu)成[2]。同塔多回路的輸送方式對(duì)線路走廊輸電能力的提升有著重要意義,既順應(yīng)了電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展,又符合未來城市規(guī)劃策略。高壓輸電線路的電磁輻射問題一直是城市居民熱切關(guān)心的問題,尤其是同塔多回路的交流輸電系統(tǒng),其電磁環(huán)境已然成為亟待探明的技術(shù)問題。

        本文基于交流輸電線路上電磁環(huán)境產(chǎn)生的機(jī)理和評(píng)價(jià)指標(biāo),以220 kV輸電線路的同塔四回路架線結(jié)構(gòu)為例,進(jìn)行了仿真分析,研究結(jié)果具有一定的參考價(jià)值。

        1 交流輸電線路對(duì)環(huán)境的影響

        (1)工頻電場(chǎng)

        由庫(kù)倫定理可知,在靜止電荷的附近會(huì)形成電場(chǎng)。高壓交流輸電線路及其相關(guān)設(shè)備上的電場(chǎng)強(qiáng)度都很高。電場(chǎng)分布會(huì)隨著輸電線路分布產(chǎn)生一定的變化[3]。

        (2)工頻磁場(chǎng)

        運(yùn)動(dòng)的電荷是產(chǎn)生磁場(chǎng)的根本原因,交變的電流會(huì)在輸電線路周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),進(jìn)而產(chǎn)生電磁輻射向周圍空間擴(kuò)散。并且,這種輻射對(duì)范圍內(nèi)的人體和設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生一定危害[4]。

        (3)無線電干擾

        在高壓交流輸電系統(tǒng)中,滿足一定條件的導(dǎo)線及其相關(guān)元器件,會(huì)與附近空氣發(fā)生電離,伴隨電暈放電時(shí)的電磁效應(yīng),會(huì)形成對(duì)通信影響較大的無線電干擾[5]。

        (4)可聞噪音

        電暈現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)伴隨著可聞噪音。因此在設(shè)計(jì)時(shí),通常考慮梯度降低線路的電位,進(jìn)而減小電暈損耗[6]。

        2 交流架空輸電線路的電磁環(huán)境計(jì)算

        (1)工頻電場(chǎng)

        根據(jù)疊加定理,可以由單位長(zhǎng)度下分相導(dǎo)線的等效電荷量計(jì)算出空間內(nèi)任意位置的工頻電場(chǎng)??臻g某處的電場(chǎng)強(qiáng)度為:

        (2)工頻磁場(chǎng)

        以大地為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系,則在場(chǎng)點(diǎn)P處的工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度B可通過式(2)求解:

        式中:Bx、By分別為磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量和垂直分量。

        (3)無線電干擾

        無線電干擾的計(jì)算式為:

        (4)可聞噪音

        目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于可聞噪聲的計(jì)算通常采用實(shí)測(cè)及統(tǒng)計(jì)法,因此本文借鑒文獻(xiàn)[7]的方法對(duì)可聞噪聲進(jìn)行計(jì)算。

        3 220 kV四回共塔輸電線路電磁環(huán)境

        采用文獻(xiàn)[8]的計(jì)算模型,分別對(duì)220 kV四回共塔輸電線路的工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無線電干擾和可聽噪聲進(jìn)行仿真計(jì)算。

        3.1 工頻電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算

        分別計(jì)算四回同塔輸電線路的最優(yōu)及最差兩種導(dǎo)線相序排列方式下的電場(chǎng)強(qiáng)度,仿真結(jié)果如圖1所示。

        觀察圖1可得以下結(jié)論:(1)隨著水平距離的增加,工頻電場(chǎng)強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì);(2)相序布置方式對(duì)工頻電場(chǎng)的影響很大,在最優(yōu)及最差兩種布置方式下分別呈現(xiàn)雙峰、單峰分布。

        圖1 電場(chǎng)強(qiáng)度變化

        3.2 工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算

        分別計(jì)算在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電流和最大允許運(yùn)行電流兩種運(yùn)行方式下,兩種布置方式的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線。仿真結(jié)果如圖2,3所示。

        圖2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電流的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化

        圖3 最大允許運(yùn)行電流的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化

        觀察圖2,3可得:隨著水平距離的增加,工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì),且在距離為0 m處存在最大值。

        3.3 無線電干擾計(jì)算

        分別計(jì)算兩種布置方式下的無線電干擾強(qiáng)度分布曲線,仿真結(jié)果如圖4所示。觀察圖4可得以下結(jié)論:(1)改變相序布置方式對(duì)無線電干擾的影響不大;(2)隨著水平距離的增加,無線電干擾呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

        圖4 無線電干擾變化

        3.4 可聽噪聲計(jì)算

        分別計(jì)算兩種布置方式下的可聞噪聲強(qiáng)度分布曲線,仿真結(jié)果如圖5所示。

        觀察圖5可得以下結(jié)論:隨著水平距離的增加,可聽噪音仍然呈現(xiàn)下降趨勢(shì),因此可以通過改變相序布置方式來減小可聞噪聲。

        圖5 可聽噪聲變化

        4 結(jié)論

        (1)相序布置方式對(duì)工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無線電干擾及可聞噪聲均有影響,其中影響最大的是工頻電場(chǎng),最小的是無線電干擾;

        (2)隨著水平距離的增加,工頻電場(chǎng)、工頻磁場(chǎng)、無線電干擾和可聞噪聲均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

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