110 kV架空输电线路导线选型的环境效应探讨

尹建军，丛 俊，潘 葳

(江苏辐环环境科技有限公司，江苏 南京 210019)

0 引言

高压输电线路中的110 kV线路主要起着保障区域供电的作用，因其直接对接用户的特点，建设数量较多、距离用户较近，周围环境敏感目标相对较多，公众的关注度较高。高压输电线路周围公众主要关心点是线路投运后引起的电磁环境问题和噪声问题，而这些主要取决于输电线路的结构和导线的型号。因此高压输电线路建设对周围电磁环境和声环境的影响也逐渐成为项目建设前期需要重点关注的问题之一。一般输电线路的路径都较长，导线的选型成为影响输电线路建设成本的重要因素之一[1]。近年来随着各地用电需求的增加，对输电线路导线的输送容量要求也越来越高，实际建设过程中，110 kV架空线路也越来越多地采用分裂导线[2]。对于输电线路而言，大输送容量的导线存在2种选择，一是选择大截面的单根导线，二是选择分裂导线。通过选取经济输送容量大致相当的单根导线LGJ-500/45与双分裂导线2×JL/G1A-240/30进行比较，分别分析这2种导线对周围电磁环境和噪声的影响，从而推荐环保性能优的导线选型，为工程前期工作提供参考。

1 预测方法

1.1 工频电场、工频磁场预测方法

采用《环境影响评价技术导则 输变电工程》(HJ 24—2014)中的推荐模式[3]对110 kV输电线路产生的工频电场、工频磁场进行预测。

(1)工频电场强度的预测方法

空间任意一点的电场强度可根据叠加原理计算得出，在预测点(x，y)点的电场强度分量Ex和Ey可表示为：

(1)

(2)

式中：xi，yi为导线i的坐标i=1、2、3,…，m；m为导线数目；Li，L′i分别为导线i及其镜像至计算点的距离，m。

对于三相交流线路，可根据求得的电荷计算空间任一点电场强度的水平和垂直分量为：

(3)

(4)

式中：ExR为由各导线的实部电荷在该点产生场强的水平分量；ExI为由各导线的虚部电荷在该点产生场强的水平分量；EyR为由各导线的实部电荷在该点产生场强的垂直分量；EyI为由各导线的虚部电荷在该点产生场强的垂直分量。

在(x，y)点的合成的电场强度则为：

(5)

(2)工频磁场预测方法

由于工频情况下电磁性能具有准静态特性，线路的磁场仅由电流产生。应用安培定律，将计算结果按矢量叠加，可得出导线周围的磁场强度。不考虑导线i的镜像时，可计算在A点其产生的磁场强度：

(6)

式中：I为导线i中的电流值，A；H为导线与预测点的高差，m；L为导线与预测点水平距离，m。

1.2 噪声预测方法

采用《110 kV～750 kV交流架空输电线路可听噪声控制技术导则》(DL/T 1727—2017)推荐的预测模式[4]对输电线路周围产生的可听噪声进行预测，该预测模式适用于110～750 kV交流架空线路。

(7)

单相导线产生的可听噪声AN的计算方法为

AN=120logE+klogn+55logd-11.4logD+AN0

(8)

式中：E为导线表面最大电场强度的平均值，kV/cm；AN为单项A计权声级，dB(A)；D为测点到被测点的距离，m；d为子导线直径，cm；n为导线分裂数；AN0为A计权声级校正常数，n<3时，k=0；AN0=-115.4。

2 预测参数的选取

在导线的各种相序组合中，同相序架设的导线对110 kV交流架空输电线路周围的电磁环境影响最大[5]。因此，为了便于分析比较，采用最不利的同相序架设情况进行预测，文中计算2种导线的电磁环境影响时，选取的载流量参数相同。导线的具体预测参数如表1中所示。

表1 预测导线相关参数

输电线路杆塔的结构对于预测导线周围的电磁环境影响较大，文中选取了比较典型的双回路杆塔来作为预测对象，预测杆塔的结构如图1所示。

3 预测结果

LGJ-500/45和2×JL/G1A-240/30这2种导线在同塔双回架设情况下，其对周围地面1.5 m高处的工频电场、工频磁场和噪声的预测结果如图2～图4所示。

从图2中可以看出，2种导线周围地面1.5 m高处的电场强度的衰减趋势一致，其中LGJ-500/45导线周围的地面最大工频电场强度约为0.74 kV/m，2×JL/G1A-240/30导线周围的地面最大工频电场强度约为0.96 kV/m。在距离线路走廊中心0～30 m范围内，LGJ-500/45导线周围的工频电场强度预测值要明显低于2×JL/G1A-240/30导线。因影响架空导线周围电场强度的因素包括导线直径、导线分裂数量等[6]，而其中分裂导线的数量对工频电场强度的影响较为显著。由于2×JL/G1A-240/30导线为双分裂导线，而LGJ-500/45导线为单根导线，因此2×JL/G1A-240/30周围的电场强度要高于LGJ-500/45。当距离线路走廊中心大于30 m时，2种导线的预测值相差不大，主要是因为距离较大，输电线路对周围工频电场的影响很小。

由图3中可以看出，本文中的2种导线在相同电压等级和输送电流的前提下，采用单根导线与分裂导线时，其地面磁场强度基本一致，导线型号对地面的工频磁场强度基本没影响，由于影响工频磁场的因素主要为导线对地高度和塔型[7]，而文中对于两种导线的计算采用的是相同的对地高度和塔型，因此在这种情况下，两种导线周围的工频磁场强度计算结果基本一致。

从图4中可以看出，LGJ-500/45导线要比2×JL/G1A-240/30导线周围预测噪声值高2 dB(A)左右，这是因为对于交流输电线路，适当增加分裂数可以减小导线的表面电场强度[8]，而导线表面电场强度对线路周围噪声的影响较大。但是从预测结果可知，因110 kV输电线路运行产生的噪声值都比较低，不超过18 dB(A)，这相对于环境背景噪声来说很小，根据噪声的叠加原理，110 kV输电线路运行产生的噪声对周围环境影响较小，几乎接近噪声背景水平。所以这2种导线对周围环境噪声的影响相差不大。

4 结论

文中选取了经济输送容量大致相当的2种110 kV架空输电线路导线，采用国家相关标准和规范中推荐的预测公式，计算了其投运后对周围工频电场、工频磁场和噪声的环境影响。根据研究结果，双分裂导线周围的电场强度要显著高于单根导线；在采用相同杆塔的情况下，双分裂导线和单根导线周围的工频磁场强度基本一致；双分裂导线产生的噪声要略高于单根导线，但是相对于背景噪声来说，这种差别基本上可以忽略。综上所述，在电压和输送电流相同的条件下，单根导线LGJ-500/45比双分裂导线2×JL/G1A-240/30的环保性能更优。