500kV同塔四回输电线路的电磁环境分析

马文超

（广东省电力设计研究院，广州市，510663）

0 引言

近年来，随着我国经济快速发展，电力建设也不断加快，系统规模成倍增长。同时，土地资源日益匮乏，成为制约电力系统特别是架空送电线路建设的主要因素，尤其在经济比较发达的华东和华南地区，线路走廊与地方用地的矛盾更显尖锐，而同塔多回架设，是提高线路走廊的输送容量，解决该矛盾的重要途径[1-11]。由广东电网公司建设的500kV（广州）狮洋至（江门）五邑线路沿途经过广州、佛山、中山和江门等珠三角核心经济区，因部分地段线路走廊非常紧张，计划利用已有的线路走廊进行改造，改造段拟按4回500kV共塔设计。由于沿线多为居民密集区，因此，该线路设计的关键问题是线路有关参数要符合电磁环境的要求。

1 规划塔型介绍

根据本工程沿线情况，通过综合技术经济比较，选定本工程的主要塔型为水平排列3层导线横担塔型，铁塔全高和常规双回路相当，塔型如图1所示。

图1 500kV同塔四回线路塔型Fig.1 500kV 1-tower 4-circuit tower

2 电磁环境影响限值

高压交流架空送电线路的电磁环境影响主要包括工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声[2]。

（1）地面电磁场强度。目前国际上对于高压交流架空送电线路下的工频电场强度的限值至今没有一个统一的标准，我国《110～750kV架空输电线路设计规范（报批稿）》规定：500kV送电线路跨越非长期住人的建筑物或邻近民房时，房屋所在位置离地1.5m处最大未畸变电场强度不得超过4kV/m。

（2）无线电干扰。无线电干扰作为环境影响因子，主要考虑对居民无线电接受质量的影响，其量值水平还不至于产生生态影响。关于输电线路的无线电干扰限值，目前也没有国际标准。国际无线电干扰特别委员会C分会推荐的是80%//80%规则，它的含义是：在80%以上的时间内，架空输电线无线电干扰不超过允许值的最低置信度为80%[3]。

（3）可听噪声。可听噪声是指导线周围空气电离放电产生的一种人耳能直接听见的噪声。《城市区域环境噪声标准》中规定的允许等效声级值在40～70 dB之间（根据区域及时段的不同而有区别）[4]。

3 电磁环境计算与分析

3.1 计算条件

根据规划，500kV狮洋—五邑同塔四回输电线路每相导线采用4×ACSR-720/50型钢芯铝绞线，分裂间距为500 mm；地线采用2根LBGJ-150-40AC。导线ACSR-720/50直径为36.2 mm，直流电阻为0.04 Ω/km；LBGJ-150-40AC的直径为15.8 mm，直流电阻约为0.3 Ω/km。线路通过地区大地土壤电阻率取500 Ω·m，导线弧垂f取1 5m，计算电压取1.05 UN，即为525kV。

本文中给出的导线对地高度均为平均对地高度hav，它与导线弧垂最低点对地高度hmin及导线弧垂f的关系为：hav=hmin+f/3。无线电干扰与可听噪声均采用平均对地高度计算，地面电场强度采用与表中平均对地高度相对应的导线弧垂最低点对地高度计算[6]。采用“ATP/EMTP”计算程序，对500kV同塔四回线路的电磁环境进行模拟计算。

相序排列方式示意图分别如图2所示。

图2 相序排列方式示意图Fig.2 Phase sequence arranging sketch

3.2 相序影响

设最下相导线弧垂最低点对地高度为14m，即最下相导线平均对地高度为19m，表1给出了在图3所示各相序排列方式下的电磁环境以及场强大于4kV/m的范围。从表1中可以看出，在最下相导线最小对地高为14m时，同相序排列方式下按场强大于4kV/m界定的走廊宽度为57.1m，逆相序排列方式下按场强大于4kV/m界定的走廊宽度为51.9m，其余相序排列方式下按场强大于4kV/m界定的走廊宽度为53.2～55.3m。

表1 各相序电磁环境比较Tab.1 Phase-sequence electromagnetic environment comparison

3.3 对地高度影响

导线对地高度对各相序电磁环境的影响如图3～5所示。可以看出，导线对地高度对无线电干扰和可听噪声的影响较小。最下相导线平均对地高度由29m降低到15m，无线电干扰上升了不到5.3 dB，可听噪声上升了不到2.5 dB，上升幅度很小。但是从图4可以看出，导线对地高度对地面最大电场强度影响很大。受最大地面电场强度控制，同相序排列方式下的最下相导线弧垂最低点最小对地距离为15m，其他相序排列方式下最下相导线弧垂最低点最小对地距离为11m。逆相序排列方式下的最下相导线弧垂最低点最小对地距离约为9.5m。

导线对地高度对离地1.5m高处电场强度大于4kV/m的范围的影响如图6所示。在最下相导线弧垂最低点对地高度小于16m时，各相序排列方式下单侧场强大于4kV/m的范围基本相同，在24.3～29.7m之间。当最下相导线弧垂最低点对地高度在18～24m之间时，同相序排列方式下单侧场强大于4kV/m的范围在24.2m以上。其余各相序排列方式下单侧场强大于4kV/m的范围基本在13m以下，由于这个数值已经小于边相导线距线路中心线的距离，因此可认为线路走廊宽度不再受到地面电场强度的限制。

图3 对地高度对最大地面电场强度的影响Fig.3 Impact of height to the ground on maximum ground electric field strength

图4 对地高度对无线电干扰的影响Fig.4 Impact of height to the ground on radio interference

图5 对地高度对可听噪声的影响Fig.5 Impact of height to the ground on audible noise

4 结论

根据计算结果，即使在最下相导线平均对地高度只有15m时，该排列方式下的无线电干扰与可听噪声分别只有45.6 dB与44.5 dB，无线电干扰与可听噪声符合要求。

图7 对地高度对场强范围的影响Fig.7 Impact of height to the ground on field strength scope

在最下相导线弧垂最低点对地高度为11m时，“异相序1”排列方式下离地1m高的最大电场强度为9.02kV/m，比同等对地高度下500kV单回输电线路（水平排列，相间距离13.7m，导线4×LGJ-400/50）离地1m高的最大电场强度仅仅大了1.7%，几乎完全相同。因此，对于按“异相序1”排列的500kV同杆四回输电线路，最下相导线的最小对地高度可与500kV单回输电线路（相导线水平排列方式）相同，取11m。

[1]DL/T620—1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].

[2]HJ/T24—1998 500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范[S].

[3]GB15707—1995高压交流架空送电线无线电干扰限值[S].

[4]GB3096—93城市区域环境噪声标准[S].

[5]美J.G.安德生.345kV及以上超高压送电线路[M].北京：电力工业出版社，1981.

[6]陈国庆.交流输电线路绕击仿真模型及同杆双回耐雷性能的研究[D].重庆:重庆大学电气工程学院，2003.

[7]苏红梅，刘晓冬，魏国平，等.500kV交流同塔四回线路的绕击耐雷性能[J].高电压技术，2007，33（11）：205-208，222.

[8]谷定燮，周沛洪，戴敏.用先导传播模型和电气几何模型计算特高压线路雷电绕击跳闸率的比较分析[C].中国电机工程学会高压专委会2007年学术年会论文集，2007.

[9]舒印彪，赵丞华.研究实施中的500kV同塔双回紧凑型输电线路[J].电力建设，2002，23（5）：6-8，32.

[10]马志坚，傅春蘅.500kV紧凑型输电线路技术应用研究[J].电力建设，2005，26（10）：26-29.

[11]傅中，张必余.500kV同塔双回线路感应电压和电流的仿真与研究[J].电力建设，2007，28（7）：31-33.