浅谈高压输电线路的相导线布置和工频电磁环境

李玉德

（国网宁夏中卫供电公司,中卫 755000）

浅谈高压输电线路的相导线布置和工频电磁环境

李玉德

（国网宁夏中卫供电公司,中卫 755000）

近年来，随着我国经济的发展和社会的进步，社会社生产和生活的供电需求越来越旺盛。我国当前的电网结构已经逐渐无法满足实际需求，加之我国能源结构的缺陷，建立一个高容量的电网系统成为当前主要研究的主题。在高压输电网络构建过程中，工频电磁环境是影响和制约其发展的重要因素，就高压线路而言，相导线高度、相导线布置等都会对工频电磁环境造成影响。本文简单分析了相导线布置对工频电磁环境的影响，就我国高压输电线中相导线布置提出建议，并对不同相导线布置和工频电磁环境进行比较。

高压输电线 相导线布置 工频电磁环境

前言

高压输电线路的建设不仅涉及到经济效益，也关系到环境问题。自20世纪70年代起，日本、美国、前苏联等国家就已经对高压输电线路相导线布置和工频电磁环境进行了深入研究。但各国之间实际采用的相导线布置方式存在较大差别：前苏联在高压输电按时线路建设中，相导线是水平排列的，这种方式的弊端在于电晕损失较大；日本采用的是同塔双回线路，能依据线路的补贴需求输送电容；美国的高压输电线路中相导线是正三角形布置的。事实上，由于各个国家的实际情况不同，所采取的相导线布置方式才会如此千差万别。苏联地广人稀，电力输送的距离较长，因此采用最为节省资金的平行式布置方式。虽然我国的电力输送距离也相对较长，但由于此种方式需要占用较大的土地面积，因此并不符合我国需求。日本土地狭窄，人口密度大，因此要尽量提高线路的输送量，因此采用同杆双回线路，但其经济投入较大，同样也不适宜我国。美国采用的正三角布置，虽能缩短线路走廊的距离，但电塔较高，亦无法完全满足我国需求。我国在对高压输电线路的建设过程中，要为少走弯路，可借鉴外国的先进经验，取长补短，促使我国高压输电线路的建设更加科学合理。

1 高压输电线路中相导线对工频电磁环境的影响

1.1 相导线对地高度对工频电磁环境的影响

在高压输电线路中，相导线的对地高度会对电场强度造成一定影响，两者所呈现出的是反比例关系。换而言之，相导线对地高度的增加，其工频电场将随之减小。当相导线最低距离较小时，不断增加导线的对地距离，其场强将不断下降。因此，当导线对地距离增加到一定程度后，再通过增加导线对地高度来降低其工频电厂强度，其经济投入也会相对较大。

1.2 相导线间距对工频电磁环境的影响

高压输电线的相导线间距缩小时，其电场的强度和范围都呈现出逐渐减小的趋势，但其减少的幅度并不是大。当相导线的对地高度为20～25m左右，则相导线的间距每缩短1m，其电场强度则可以减小0.15Kv/m左右。但需要强调的是，在实际操作中，相间绝缘会对相导线的间距调整产生制约作用。

2 关于我国高压输电线路的相导线布置的建议

2.1 提高高压输电线路的自然功率并缩短线路走廊

我国虽国土面积广阔，但却也是人口大国，我国的人均占地面积相对较少，用于农业的耕地资源更是有限，但在高压输电线的布置过程中，难免会占用农业耕地。因此，在我国建设高压输电线路的过程中，笔者建议应尽可能地减少其建设面积，在最大限度压缩线路走廊的同时，不断提高单位走廊的电力输送总量，提高线路走廊的使用效率。目前，我国对紧凑型输电线路的建设，是在总结和分析西方建设经验基础上的。比如，前苏联通过改变分裂导线结构，提高了线路的自然功率。在此基础上，我国采用了改变分裂导线结构和缩短相间距离并举的方式，进一步增强了线路的自然功率，同时还为压缩相间距离后导线表面场增强增加的难题找到了答案。以某一500KV紧凑型输电线为例，当线路中的无线干扰、常规线路等条件基本一致时，相导线最短的地方，其自然功率增加了35%左右，而输电走廊也比常规线短了18cm左右。

2.2 采用向相导线倒三角布置的紧凑型线路

在高压输电线路相导线布置的过程中，按照相导线的布置方式可对相导线布置类型进行分类，包括水平布置、正三角形布置和同塔双回线路三。我国高压输电线路中相导线的布置若要采用其中一种方式，仍需对我国实际情况进行充分分析。笔者总结多年工作经验，在综合考量各种布线方式和我国实际情况的基础上，建议采用相导线倒三角布置的紧凑型输电线路。该种导线布置方式能优化线下及周边的工频电磁环境。

紧凑型高压输电线路相导线比之常规线路的对地最小距离要相对偏小，但最大工频的电场反而小于常规线路。紧凑型高压输电线最小对地距离是10.5m，当其高度达到16m和32m时，其工频电场范围大于4V/m和2KV/mV，而常规线路的最小对地距离则是11m，其工频电场范围要大于4V/m和2KV/mV，其对地距离需达到52m和64m。

若常规和紧凑型线路的对地最小距离小于常规线路的最小对地距离时，通过相同的电流，紧凑型线路的最大工频磁场比之常规线路的工频磁场小了一半，其范围也大大缩小。我国的人均耕地面积相对较少，因此，无法对农民的农耕活动进行干预。同时，我国幅员辽阔，如果只采用提高相导线对地距离来降低工频电厂，则经济效益相对较差。因此，建议我国高压输电线路的相导线布置采用提高相导线对地距离的同时，结合倒三角布置方式，共同实现降低线下工频电场的目的。

3 高压输电线相导线布置和工频电磁环境磁场分布比较

在高压输电线路搭建的过程中，工频电厂、工频磁场、可听噪声等因素都会对工频电磁环境造成影响。可听噪声、无线电干扰等问题的解决方案相对较为成熟，主要是增加相导线分裂的根数或降低导线表面电厂等。但就消除工频电厂和工频磁场对高压输电线路工频电磁环境的影响，各国之间所采用方案存在较大区别。本文将对常规高压输电线路和紧凑型高压输电线路的工频电磁环境进行比较。

表1 5种特高压输电线路的主要参数

表2 5种特高压输电线路的导线表面电场强度

表1和表2分别罗列了5种特高压输电线路的主要参数和5种特高压输电线路的导线表面电场强度。当高压输电线路（500KV）的相导线为4*LGJ-300时，则18.02～17.02kV/cm是导线避免的最大场强；相导线是4*LGJ-400时，其最大场强可以达到15.92～5.63kV/cm。与表2比较分析可以发现，常规高压输电线的表面场强与500KV线路场强的中等水平相当。

若采用水平排列方式，线下的工频电场强度最大，其范围也最广泛。如果在这个线路中，两边相和中相等都采用V型绝缘子串，则可在一定程度上降低相导线对地的高度，缩小电场范围。若采用紧凑型高压输电线路，其工频电场强度可比水平排列布线方式降低20%左右，电场大于2kV/m的范围可降低50%左右，大于4kV/m的范围可降低60%左右。相比导向西安正三角排列方式，其工频电场强度降低11%～5%左右，而电场大于2kV/m的范围可降低30%左右，电场大于4kV/m的范围可降低50%左右。

水平排列高压输电线路的闲暇工频磁场最大，其磁场的范围也最为广泛，而正三角排列次之。若采用紧凑型相导线布置，则线下最大磁场可降低至高压水电线水平排列的41%左右和高压输电线正三角排列的52%左右。

表3 5种高压输电线相导线对地距离和电场强度分析

分析表3可知，若以10kV/m为限制对各种类型的高压输电线相导线的对地距离进行分析，单回路相导线比之其他的相导线布置对地距离可减少2～3 m。

4 结语

高压输电线路的相导线布置会对工频电磁环境造成一定影响，因此，在高压输电线路设计的过程中，要充分关注和运用两者的关系，不断优化工频电磁环境，提高高压输电线路的稳定性。

[1]邵方殷.我国特高压输电线路的相导线布置和工频电磁环境[J].电网技术，2005，（8）：1-7.

[2]邓长征，孟遂民，黄力，等.同塔多回输电线路相导线布置形式研究[J].湖北电力，2009，（4）：50-52.

Discussion on the Arrangement of the Phase Conductors and the Power Frequency Electromagnetic Environment of High Voltage Transmission line

LI Yude
(Zhongwei Ningxia power supply company, Zhongwei 755000)

In recent years, with the developm ent of China's economy and social progress, the social production and life of the power supply demand is growing. China's current grid structure has gradually can not meet the actual needs, coupled with China's energy structure, the establishment of a hi gh capacity of the grid system has bec ome the main research topics. In the construction process of high voltage transmission network, power frequency electromagnetic environment is an important factor to influence and restrict the development of high voltage transmission line. In this paper, the influence of the wire arrangement on the power frequency el ectromagnetic environment is analyzed, and the ar rangement of the wire in the high voltage transmission line is proposed.

high voltage transmission line, phase conductor arrangement, power frequency electromagnetic environment