完善電力線路電磁環(huán)境的措施

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220、110kV同塔混壓四回電力線路D型桿塔的電磁環(huán)境計算

電力線路的電磁環(huán)境影響主要包括工頻電場、工頻磁場、無線電干擾和可聽噪聲等幾個方面。電力線路的電磁環(huán)境問題已成為電力線路建設(shè)中一個影響極大的方面，在線路設(shè)計、建設(shè)和運(yùn)行中必須重點考慮。同塔混壓四回電力線路D型桿塔的典型導(dǎo)線相序布置方式如表1所示。關(guān)于下相導(dǎo)線對地高度的取值，參考GB50545—2010《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》，110kV電力線路導(dǎo)線與地面距離，在計算最大弧垂情況下居民區(qū)不應(yīng)小于7．0m，非居民區(qū)不應(yīng)小于6．0m；220kV電力線路導(dǎo)線與地面距離，在最大計算弧垂情況下居民區(qū)不應(yīng)小于7．5m，非居民區(qū)不應(yīng)小于6．5m。由于一般情況下110kV設(shè)置在同塔混壓四回電力線路的下側(cè)，故本文按110kV計算。利用電磁環(huán)境分析軟件，計算了電力線路下相導(dǎo)線距地面高度為7．0m（線路弧垂最大處）時，地面上方1．5m處的工頻電場、工頻磁場無線電干擾、可聽噪聲的分布情況。

工頻電場當(dāng)同塔混壓四回電力線路下相導(dǎo)線對地面高度為7．0m（線路弧垂最大處）時，地面上方1．5m處，D型桿塔6種典型相序布置方式下工頻電場強(qiáng)度E的橫向分布。經(jīng)計算分析，D型桿塔6種典型相序布置方式中，第四種相序布置工頻電場強(qiáng)度最大、邊相導(dǎo)線外2．0m處的工頻電場強(qiáng)度最優(yōu)，第一種相序布置方式最差。工頻電場強(qiáng)度最大值相差2．732kV／m（145．0．0％）、距邊相導(dǎo)線外2．0m處工頻電場強(qiáng)度值相差1．217kV／m（76．7％）。以上分析可知，D型桿塔6種典型相序布置方式中，工頻電場強(qiáng)度在相序?qū)ΨQ分布時第一種相序布置方式最差，大于限值標(biāo)準(zhǔn)4kV／m，不滿足電場強(qiáng)度要求。解決該問題最經(jīng)濟(jì)的方法是通過對相序布置方式做調(diào)整，來減小線路下方的電場強(qiáng)度。

工頻磁場當(dāng)同塔混壓四回電力線路下相導(dǎo)線對地面高度為7．0m（線路弧垂最大處）時，地面上方1．5m處，D型桿塔6種典型相序布置方式下工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度H的橫向分布。經(jīng)計算分析，D型桿塔6種典型相序布置方式中，第二種相序布置方式的工頻磁場強(qiáng)度最優(yōu)，第一種相序布置方式的工頻磁場強(qiáng)度最差，工頻磁場強(qiáng)度最優(yōu)比最差減少了34．614μT（83．4％）。由以上分析可知，D型桿塔6種典型相序布置方式的工頻磁場強(qiáng)度的最大值均小于限值標(biāo)準(zhǔn)100μT，且有較大的裕度。因此，220、110kV同塔混壓四回電力線路的工頻磁場強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。

無線電干擾當(dāng)同塔混壓四回電力線路下相導(dǎo)線對地面高度為7．0m（線路弧垂最大處）時，地面上方1．5m處，距電力線路邊相導(dǎo)線投影外20m處，D型桿塔6種典型相序布置方式下無線電干擾的橫向分布如圖4所示。由圖4可知，導(dǎo)線相序布置方式對線路產(chǎn)生的無線電干擾有一定的影響：第五種相序布置方式的無線電干擾最優(yōu)，第六種相序布置方式最差，最優(yōu)相序的邊相導(dǎo)線外20m處的無線電干擾值比最差減小了1．39μV／m。高壓線的無線電干擾值隨著導(dǎo)線對地距離的增加而呈對數(shù)關(guān)系衰減，同塔混壓四回電力線路6種典型相序布置方式改變時無線電干擾相差不大，且均小于規(guī)程限值55μV／m，220、110kV同塔混壓四回電力線路的無線電干擾達(dá)標(biāo)。因此，由于220、110kV電力線路的電暈不強(qiáng)，無線電干擾輕微，對無線電通信、廣播電視接收臺站及居民收聽收視基本無影響。

可聽噪聲當(dāng)同塔混壓四回電力線路下相導(dǎo)線對地面高度為7．0m（線路弧垂最大處）時，地面上方1．5m處，距電力線路邊相導(dǎo)線投影外20m處，D型桿塔6種典型相序布置方式下的可聽噪聲橫向分布。同塔混壓四回電力線路6種典型相序布置方式改變時對電力線路的可聽噪聲有一定的影響，但相差不大，均小于限值標(biāo)準(zhǔn)55dB：第一種相序布置方式的可聽噪聲最優(yōu)，第六種相序布置方式的可聽噪聲最差，最優(yōu)相序布置方式的邊相導(dǎo)線外20m處的可聽噪聲值比最差減小了3．43dB。因此，220、110kV同塔混壓四回電力線路的可聽噪聲達(dá)標(biāo)。

220、110kV同塔混壓四回電力線路的最優(yōu)及最差相序布置方式

由于同塔混壓四回電力線路各回導(dǎo)線間相互影響及導(dǎo)線間存在的電容效應(yīng)，不同相序布置方式使得導(dǎo)線表面場強(qiáng)和導(dǎo)線流過的電流不同。因此，對應(yīng)的電力線路的工頻電場、工頻磁場、無線電干擾和可聽噪聲均不相同。對D型桿塔電磁環(huán)境計算結(jié)果表明，導(dǎo)線的相序布置方式對220、110kV同塔混壓四回電力線路的電磁環(huán)境有較大的影響，合理選擇相序布置方式是改善同塔混壓四回電力線路電磁環(huán)境最經(jīng)濟(jì)有效的措施。由于電力線路的工頻電場決定了導(dǎo)線的對地凈空距離，是確定同塔混壓四回電力線路最優(yōu)相序布置方式的關(guān)鍵因素。而工頻磁場、無線電干擾和可聽噪聲的最大值均小于限值標(biāo)準(zhǔn)，且有較大的裕度，因此不是決定電力線路最優(yōu)相序布置的關(guān)鍵因素。考慮到各種相序布置下電力線路自然功率的差距不是很大，因此選擇220、110kV同塔混壓四回電力線路最優(yōu)相序布置方式的首要因素是工頻電場。同塔混壓四回電力線路的相序布置方式理論上有64（1296）種，經(jīng)過軟件計算分析，得出了不同橫擔(dān)層數(shù)220、110kV同塔混壓四回電力線路4種類型桿塔（A、B、C、D型）基于最優(yōu)相序布置方式下的工頻電場強(qiáng)度最小值和基于最差相序布置方式下的工頻電場強(qiáng)度最大值，見圖6。從圖6可以看出，僅D型桿塔在最差相序布置方式時工頻電場超出規(guī)范要求，其他類型桿塔均滿足規(guī)范要求。D型桿塔在最差相序布置方式下，最下相導(dǎo)線對地面高度從7．0m抬高到10．0m，地面上方1．5m處工頻電場如圖7所示。由圖7可以看出，D型桿塔在最差相序布置方式下，隨著導(dǎo)線對地高度的增加工頻電場值減小，工頻電場的最大值減小了2．105kV／m（81．1％）。可見，提升導(dǎo)線高度能有效減小地面的工頻電場強(qiáng)度，對改善電力線路電磁環(huán)境效果明顯。值得注意的是隨著導(dǎo)線對地高度的增加，場強(qiáng)減小的程度逐漸緩慢。通過窮舉法計算了220、110kV同塔混壓四回路電力線路4種類型桿塔的最優(yōu)、最差相序布置方式。下面對4種類型桿塔的最優(yōu)、最差相序布置方式各推薦兩組如表2～5所示。根據(jù)相位命名的組合，每組最優(yōu)、最差相序布置方式可以推廣為6種。在表2～5中，所列的最優(yōu)、最差相序布置方式是與圖1中4個回路的相序布置方式相對應(yīng)的。

結(jié)語

1）改變同塔混壓多回線路的導(dǎo)線相序布置方式是減小電力線路下方工頻電場強(qiáng)度最經(jīng)濟(jì)有效的措施，同時增加導(dǎo)線對地高度也是減小工頻電場強(qiáng)度的有效措施。值得注意的是，隨著導(dǎo)線對地高度的增加，工頻電場強(qiáng)度減小的程度逐漸緩慢。因此，當(dāng)導(dǎo)線對地距離增加到一定程度，再靠抬高導(dǎo)線來減小地面附近的工頻電場強(qiáng)度，經(jīng)濟(jì)投入會比較大，同時應(yīng)該考慮防雷和工程本體投資等實際情況決定抬高導(dǎo)線是否可行。2）按照現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范中對導(dǎo)線跨越的要求，220、110kV電力線路在無風(fēng)情況下邊相導(dǎo)線外2．0m是電力線路工頻電場強(qiáng)度的重點考察范圍。220、110kV同塔混壓四回電力線路即使在最差相序布置方式下，僅D型桿塔在對地距離小于8．0m時，地面上方1．5m處的工頻電場強(qiáng)度未能滿足規(guī)范要求。考慮到220、110kV同塔混壓四回電力線路的導(dǎo)線架設(shè)高度遠(yuǎn)不止8．0m，因此不論用哪種桿塔型式，電力線路的電磁環(huán)境均滿足規(guī)范要求。

作者：金啟海羅玉鶴江炯龐紅旗單位：寧波市電力設(shè)計院有限公司寧波電業(yè)局