1000kV特高压交流输电线路电磁场分布规律分析

阳金纯，吕建红，周建飞

(湖南省电力公司科学研究院，湖南 长沙410007)

1 监测方案与仿真模型建立

1.1 现场试验监测方案

选取国内某特高压交流输电线路为对象进行现场监测，监测地点选取地势平坦地段，线路排列方式分水平和三角形2 种。监测布点依据《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》(HJ/T 24－1998)执行:工频电场、工频磁场监测断面位于线路档距中央弧垂最低点，从线路中心开始垂直于线路，每隔5 m 布置测点，测量离地1.5 m 高度的工频电场强度、工频磁场强度。

1.2 仿真模型建立

本文模拟1 000 kV 单回架空交流输电线路下的工频电场和工频磁场强度，模拟软件为某公司的CDEGS 软件。建模如下:导线为8×LGJ500/35 型钢芯铝绞线，线路档距为560 m，线路弧垂离地最低高度依实测结果赋值，排列方式分三角形和水平2 种。线路正常运行时，有功功率974.0 MW，无功功率－109.12 Mvar，相电流520 A。

2 结果与分析

2.1 现场试验监测结果

2.1.1 正三角排列方式

相同相间距，不同对地高度正三角排列特高压交流输电线路下方、离地1.5 m 处工频电场、工频磁场强度测试结果见表1，随垂直于导线水平距离的变化曲线如图1、图2。

表1 正三角形排列线路工频电场、工频磁场强度测试结果

图1 正三角形排列单回1 000 kV 线路不同弧垂高度断面工频电场分布规律

图2 正三角形排列单回1 000 kV 线路不同弧垂高度断面工频磁场分布规律

由表1 和图1 可知:线路下方离地1.5 m 高度处的工频电场强度随与线路中心的距离先增大后减小。线路高度为25.9 m 时，距线路中心约20 m 处(距边导线外约6 m)，工频电场强度达最大值，为6 540 V/m;线路高度为31.5 m 时，距线路中心约20 m 处(距边导线外约6 m)，工频电场强度达最大值，为5 480 V/m。导线架设高度不同时，其工频电场强度变化规律一致，且随着导线高度的增加，线下离地高度1.5 m 处的电场强度减小。此外，在距线路中心水平距离40 m(边导线外约26 m)时，2 种架设高度下输电线路的电场强度均小于4 kV/m。因此，为使距边导线水平距离7 m、离地1.5 m 处未畸变工频电场强度满足4 000 V/m 要求，必须相应抬高导线架设高度。

由表1 和图2 可知:线路中心工频磁场强度最大，架设高度25.9 m 时为2 881 nT，架设高度25.9 m 时为1 975 nT，且随着距线路中心水平距离的增加而减小;不同架设高度磁场强度不同，随着架设高度增加，工频磁场强度减小;2 种不同高度下工频磁场强度均远小于0.1 mT。

2.1.2 水平排列方式

水平排列方式下，特高压交流输电线路下方、离地1.5 m 处，不同断面工频电场、工频磁场强度测试结果见表2，随垂直于导线水平距离的变化曲线如图3、图4 所示。

由表2 和图3 可知:与正三角排列方式一样，线路下方离地1.5 m 高度处的工频电场强度随与线路中心的距离先增大后减小。对于断面1，距线路中心约45 m(距边导线外约9 m)处，工频电场强度达最大值，为1 847 V/m;对于断面1，距线路中心约30 m 处(距边导线外约4 m)，工频电场强度达最大值，为6 610 V/m。对于断面1，由于导线架设高度较高，线下离地高度1.5 m 处的电场强度均小于4 kV/m;对于断面2，线路架设高度相对较低，在距离线路中心水平距离50 m(边导线外约24 m)时，线下离地高度1.5 m 处的电场强度才衰减到4 kV/m 以下。

在前期研究中，首先以日语假名为序，抽取了原始词汇库中所有IT领域新词。根据“硬件类”“软件类”“一般技术类(操作与使用)”“专业技术类”等进行内容分类，建立日语词库。然后逐一核对并确认日语词库中各词所对应的汉语词汇，建立汉语词库。最后通过数据处理统合为“汉日语IT领域新词对比词库”(下称：“对比词库”)。本文所探讨的“IT领域新词”，只限于计算机应用与信息技术层面的新词，不包括网络传播及网络交流层面的各种“网络语言”及“网络流行语”。

表2 水平排列线路工频电场、工频磁场强度测试结果

图3 水平排列单回1 000 kV 线路不同断面工频电场分布规律

图4 水平排列单回1 000 kV 线路不同断面处工频磁场分布规律

此外，将表1 和表2 对比分析可知:不同排列方式(正三角、水平排列)下，相同的对地高度(31.5 m)，正三角排列方式的相间距虽小于水平排列方式的相间距(13.7 m＜26 m)，但其电磁场强度却相对较低。因此，在考虑到线路的电气、机械等性能后，建议采取紧凑型排列方式架设导线。

由表2 和图4 可知:断面1 及断面2 的工频磁场强度变化与正三角排列方式相似，线路中心强度最大，随着距线路中心水平距离的增加而减小;不同相距、不同架设高度线路的磁场强度不同，但均远小于0.1 mT。

2.2 实测与仿真模拟结果对比分析

2.2.1 工频电场的仿真与实测结果对比

依据仿真模型，对正三角、水平排列方式下的特高压交流输电线路电场分布规律进行模拟计算，并与现场实测结果进行对比分析，见图5 和图6。其中，正三角排列方式下线路的档距中央弧垂对地高度为25.9 m，相间距为13.7 m;水平排列方式下线路的档距中央弧垂对地高度为31.5 m，相间距为26 m。

图5 正三角形排列线路工频电场模拟与实测结果对比

图6 水平排列线路工频电场模拟与实测结果对比

由图5 和图6 可知，仿真计算结果与现场实测结果除导线中心处有一定误差外，吻合性较好，验证了仿真模型的准确性。

2.2.2 不同排列方式的模拟电磁场对比分析

为与实测结果对比分析，本文选取水平排列(相间距26 m，弧垂离地高度31.5 m)与正三角形排列(相间距13.7 m，弧垂离地高度25.9 m)2种方式，对不同排列方式特高压交流输电线路工频电场、工频磁场影响范围和强度进行仿真计算。仿真结果见图7 和图8。

由图7 和图8 可知:正三角排列方式下，导线的相间距和对地高度虽均小于水平排列方式线路，但其线下工频电磁场的影响范围和强度均小于水平排列方式，与现场实测结果吻合。即正三角排列方式下，线路产生的工频电磁场对外界环境影响较小，在考虑满足线路电气、机械等性能条件下，建议优先采用紧凑型布置方式。

图7 水平排列与正三角形排列工频电场模拟值对比

图8 水平排列与正三角形排列工频磁场模拟值对比

2.3 畸变情况下特高压交流电磁环境分布规律

上述实测和仿真计算结果均为空旷条件下的未畸变电场，当线路邻近房屋时，房屋将使特高压交流输电线路的工频电场产生畸变，为了解其畸变程度，选取距边导线水平距离10 m 的房屋进行仿真计算。其中，导线排列方式为正三角排列，导线对地高度为25.9 m，相间距为13.7 m，房高8 m。提取线下房顶1.5 m 高度(离地9.5 m)处的工频电场仿真结果，并绘制了变化规律，结果见图9。

图9 距边导线水平距离10 m 房屋畸变电场分布图

由图9 可知:房屋的存在导致线下工频电场发生畸变，场强值增大。有房屋一侧边导线处峰值比另一侧略有下降，由10 166 V/m 下降到10 037 V/m;但房屋的存在导致房屋顶部电场强度增大，最大值可达12 067 V/m。

2.4 线路安全防护

依据实测和仿真计算结果可知:特高压交流输电线路产生的工频电磁场影响范围和强度均较大，为降低对外界环境的影响，实现特高压交流输电线路的安全防护，邻近敏感点线路段需相应提高线路架设高度，以确保环境敏感点处的未畸变工频电场强度小于4 kV/m 的限值要求。如:线路采用水平排列方式、导线相间距为26 m 时，为保证距边导线水平距离7 m 处、离地1.5 m 高度的未畸变工频电场满足4 kV/m，导线对地高度应大于43 m。

在实际建设过程中，不同线路段导线的架设高度不同，为确保不同线路段的电磁场满足相关标准规定要求，需根据具体线路参数进行仿真计算，继而确定导线的安全防护架设高度。

3 结 论

本文通过现场实测和仿真计算，研究了特高压交流输电线路工频电磁场的分布规律。与一般高压、超高压交流输电线路相似，正三角、水平排列方式下，离地1.5 m 高度处，线路产生的工频电场随与线路中心的距离增大而先增大后减小，在边导线外不远处达到最大;工频磁场随与线路中心的距离增大而减小;导线不同排列方式下，其电磁场影响范围和程度不同，其中正三角紧凑型布置方式影响较小，建议优先采用;特高压交流输电线路电磁场影响范围和强度较高压、超高压线路大，应合理设计、抬升线路架设高度，确保线下电磁场满足相关标准限值要求。

〔1〕北京交通大学． HJ/T24－1998 500 kV 超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范〔S〕． 北京:国家环境保护局，1999.

〔2〕李旭，宋珺． 1 000 kV 交流特高压输电线路电场仿真分析〔J〕．南京工程学院学报(自然科学版)，2011(9)2:17-21．

〔3〕周宏威，左鹏，邹军，等. 复杂地形情况下高压交流输电线路电磁环境特性分析〔J〕． 电网技术，2011，35(9):164-165.

〔4〕李如振，朗需军，姚元玺． 1 000 kV 特高压交流输电线路设计中的电磁环境问题〔J〕． 山东电力技术，2011(5):19-23.

〔5〕胡毅，万保权，何慧雯． 1 000 kV 交流紧凑型输电关键技术研究〔J〕． 高电压技术，2011，37(8):1 825-1 831.