李嘉文 梁盼望 朱偉俊

（中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長沙 410007）

以往對(duì)500 kV單回緊湊型線路的研究認(rèn)為，受電磁環(huán)境限制，導(dǎo)線分裂數(shù)不宜低于六根[1-2]。實(shí)際應(yīng)用中，多采用六分裂240、300 mm2導(dǎo)線。500 kV單回緊湊型線路四分裂導(dǎo)線方案的研究，主要限于四分裂400 mm2導(dǎo)線及相近輸送容量的導(dǎo)線組合[3-6]。

文章針對(duì)四分裂導(dǎo)線的500 kV單回緊湊型線路電磁環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)性研究，對(duì)6種四分裂導(dǎo)線方案進(jìn)行計(jì)算分析，得到滿足電磁環(huán)境要求的四分裂導(dǎo)線可行性方案。

1 電磁環(huán)境限值

工頻電場(chǎng)：居民區(qū)以及非民區(qū)地面場(chǎng)強(qiáng)限值分別取7、10 kV/m；房屋所在位置地面1.5 m處未畸變電場(chǎng)≤4 kV/m；工頻磁場(chǎng)：不大于100 μT；無線電干擾：邊相導(dǎo)線投影外20 m處、離地2 m高且頻率為0.5 MHz的無線電干擾不大于55 dB；可聽噪聲：邊相導(dǎo)線投影外20 m處，濕導(dǎo)線條件下的可聽噪聲不大于55 dB。

2 研究初始條件

根據(jù)15 mm冰區(qū)500 kV單回緊湊型線路的研究成果和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，三相導(dǎo)線采用倒等腰三角形布置布置，上相間距離取6.7 m，上下相間距離取7.2 m。

鐵塔模型如圖1所示。

圖1 500 kV單回路緊湊型線路懸垂塔模型

主要針對(duì)4×JL/G1A-300/40（以下簡(jiǎn)稱4×300，其他導(dǎo)線類似）、4×JL/G1A-400/50、4×JL/G1A-500/45、4×JL/G1A-630/45、4×JL/G1A-720/50、4×JL/G1A-800/55共6種導(dǎo)線進(jìn)行計(jì)算分析，其分裂間距依次取400、450、450、500、550、600 mm，子導(dǎo)線采用對(duì)稱均勻布置。

海拔高度取1 000 m以內(nèi)，計(jì)算電壓取525 kV，計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)線相電流取70 ℃下相應(yīng)導(dǎo)線的允許載流量。

3 計(jì)算方法

采用馬克特-門得爾法計(jì)算導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)；采用皮克公式計(jì)算導(dǎo)線電暈臨界電場(chǎng)強(qiáng)度；使用等效電荷法計(jì)算地面電場(chǎng)強(qiáng)度；使用電流法計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度；采用比較法計(jì)算無線電干擾水平；采用邦納維爾電力局（BPA）公式計(jì)算可聽噪聲[2，7]。

4 電磁環(huán)境計(jì)算及分析

4.1 導(dǎo)線表面最大場(chǎng)強(qiáng)

為了預(yù)計(jì)輸電線路的電暈放電現(xiàn)象，需要掌握導(dǎo)線表面的電場(chǎng)分布。通常要求導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度最大值Em不超過導(dǎo)線電暈臨界電場(chǎng)強(qiáng)度Eo的0.85倍，即Em/Eo<0.85。

導(dǎo)線表面最大場(chǎng)強(qiáng)/電暈臨界場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算值如表1所示。

表1 導(dǎo)線表面最大場(chǎng)強(qiáng)/電暈臨界場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算值

由表1可知，隨著導(dǎo)線截面增大，導(dǎo)線表面最大場(chǎng)強(qiáng)及電暈臨界場(chǎng)強(qiáng)減小，比值逐漸減小，4×500及以上截面導(dǎo)線Em/Eo<0.85。

4.2 地面電場(chǎng)強(qiáng)度

地面電場(chǎng)強(qiáng)度（H=10.5 m）計(jì)算值如表2所示。

表2 地面電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值（H=10.5 m）

導(dǎo)線截面增大，地面最大電場(chǎng)強(qiáng)度增大，場(chǎng)強(qiáng)>4 kV/cm區(qū)域?qū)挾仍龃?。下?dǎo)線對(duì)地距離H為10.5 m時(shí)，6種導(dǎo)線地面最大電場(chǎng)強(qiáng)度均小于10 kV/cm的限值，6種導(dǎo)線邊導(dǎo)線外5 m處的電場(chǎng)強(qiáng)度均小于4 kV/cm的限值，4×800導(dǎo)線電場(chǎng)強(qiáng)度大于4 kV/cm區(qū)域接近邊導(dǎo)線外5 m處，采用不同截面四分裂導(dǎo)線地面電場(chǎng)強(qiáng)度如圖2所示。

圖2 地面電場(chǎng)強(qiáng)度（H=10.5 m）

地面電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值（H=14.0 m）如表3所示。

表3 地面電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值（H=14.0 m）

下導(dǎo)線對(duì)地距離H為14 m時(shí)，6種導(dǎo)線地面最大電場(chǎng)強(qiáng)度均小于7 kV/cm的限值，邊導(dǎo)線外5 m處的電場(chǎng)強(qiáng)度均小于4 kV/cm的限值。

當(dāng)導(dǎo)線對(duì)地面距離分別為10.5 m和14 m時(shí)，6種導(dǎo)線分別滿足非居民區(qū)和居民區(qū)地面最大電場(chǎng)強(qiáng)度的限值要求，邊導(dǎo)線外5 m以外的區(qū)域地面電場(chǎng)強(qiáng)度均小于4 kV/cm，不會(huì)因電場(chǎng)強(qiáng)度要求擴(kuò)大房屋拆遷范圍。

4.3 磁感應(yīng)強(qiáng)度

隨著導(dǎo)線截面增大磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，6種導(dǎo)線磁感應(yīng)強(qiáng)度均小于100 μT限值，滿足限值要求。

磁感應(yīng)強(qiáng)度、無線電干擾、可聽噪聲計(jì)算如表4所示。

表4 磁感應(yīng)強(qiáng)度、無線電干擾、可聽噪聲值

4.4 無線電干擾水平

隨著導(dǎo)線截面增加，無線電干擾水平降低。導(dǎo)線對(duì)地距離為10.5 m時(shí)，4×300、4×400導(dǎo)線無線電干擾水平預(yù)估值超出限值較多，4×500導(dǎo)線無線電干擾水平略微超出限值，而4×630、4×720及4×800導(dǎo)線無線電干擾水平小于限值。

不同導(dǎo)線對(duì)地距離無線電干擾水平如圖3所示。

圖3 不同導(dǎo)線對(duì)地距離下無線電干擾水平

隨著導(dǎo)線對(duì)地距離增加，無線電干擾水平有所改善。導(dǎo)線對(duì)地距離達(dá)到11 m時(shí)，4×500導(dǎo)線無線電干擾水平滿足55 dB限值要求，4×300及4×400截面導(dǎo)線對(duì)地距離增加到14 m時(shí)，無線電干擾水平仍大于限值。

4.5 可聽噪聲

隨著導(dǎo)線截面增加，可聽噪聲降低，6種截面導(dǎo)線可聽噪聲均小于55 dB，滿足限值的要求。

5 結(jié)語

導(dǎo)線對(duì)地距離為10.5 m時(shí)，6種導(dǎo)線地面最大電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均小于限值；4×300、4×400截面導(dǎo)線無線電干擾水平超出限值較多，4×500導(dǎo)線無線電干擾水平略大于限值，4×630及4×720、4×800截面導(dǎo)線無線電干擾水平小于限值；6種導(dǎo)線可聽噪聲均小于限值。4×300、4×400截面導(dǎo)線受無線電干擾水平控制，電磁環(huán)境難以滿足要求，導(dǎo)線對(duì)地距增大至14 m時(shí)，無線電干擾水平仍大于限值。

4×500截面導(dǎo)線在對(duì)地距離提高到至11 m時(shí)，各項(xiàng)電磁環(huán)境均滿足要求；導(dǎo)線對(duì)地距離為10.5 m時(shí)，4×630、4×720及4×800截面導(dǎo)線各項(xiàng)電磁環(huán)境均符合要求，且不會(huì)因電磁環(huán)境要求擴(kuò)大房屋拆遷范圍。500 kV單回緊湊型線路并不局限于采用六分裂及以上的導(dǎo)線方案，采用四分裂大截面導(dǎo)線是可行的，4×630、4×720及4×800截面導(dǎo)線在500 kV單回緊湊型線路中具備工程應(yīng)用的基礎(chǔ)。