220kV同塔双回输电线路电磁环境影响因素分析

李艳华

福建中试所电力调整试验有限责任公司，福建福州，350007

0 引言

高压输电线路运营期的环境问题主要有工频电场、工频磁场，由电晕放电引起的可听噪声、无线电干扰等。高压输电线路（高电位）与大地（零电位）之间的电位差，将产生较强的工频电场，输电线路的输送电流将产生工频磁场，工频磁场强度与输送电流有关，与电流成正比。工频电场强度除与电压等级有关外，还与导线对地高度、相间距、分裂导线结构尺寸、导线的布置方式、双回路相序排列方式等有关。高压输电线等导体运行过程中的电晕放电、火花放电产生无线电干扰，干扰频率范围在0.15~30MHz，主要影响中短波频段无线电设施的发射和接收。高压输电线路在空气中局部电晕放电会造成“嗞嗞嗞”的可听噪声，尤其在雨雾天气可听噪声将变大。

根据现行《环境影响评价技术导则 输变电》（HJ 24-2020）要求，输变电建设项目环境影响评价内容不包含无线电干扰。输电线路电晕放电产生的可听噪声值与电压等级、天气湿度影响有关，电压等级越高，在雨雾天气产生的可听噪声较大，但在晴朗天气，电晕放电产生的噪声极小。本文仅分析高压输电线路电磁环境影响，根据《环境影响评价技术导则 输变电》（HJ 24-2020）附录C中交流架空输电线路工频电场强度预测模式采用等效电荷法，附录D中工频磁感应强度的预测模式为安培法。结合具体实例，引用福建某220kV同塔双回输电线路的电磁环境影响进行分析。在额定工况、导线结构等参数相同的情况下，分析不同的导线架设高度、相间距、相序排列方式产生的工频电场强度、工频磁感应强度预测值[1]。

1 高压交流输电线路电磁环境标准限值

为控制高压交流输电线路工程周边工频电磁场的标准限值，工频电磁场应满足现行《电磁环境控制限值》（GB 8702-2014）的标准要求。高压交流输电线路的频率为50Hz，根据《电磁环境控制限值》（GB 8702-2014）表1换算，电场强度公众曝露控制限值为4000V/m，磁感应强度公众曝露控制限值为100μT。

2 高压交流输电线路电磁环境影响因素分析

高压交流架空输电线路电磁环境影响因素与导线架线型式、架设高度、相序排列、相间距、导线结构、额定工况等参数有关。本文结合福建某220kV同塔双回输电线路的电磁环境影响进行分析，明确了交流架空输电线路的额定运行电压为220kV，采用同塔双回三层横担塔架设，导线采用双分裂布置，分裂间距为600mm，型号为2×JL/LB20A-630/45型铝包钢芯铝绞线，导线总截面积为2×666.55mm2，线路极限输送容量为2×1058MVA（线温80℃）。在明确了导线架线型式、导线结构及额定工况的条件下，高压交流输电线路周围的工频电场强度、工频磁感应强度与导线对地高度、相序排列方式、相间距有关[2-3]。

2.1 导线对地高度的影响分析

考虑导线相序排列为同相序，垂直相间距6.9m、水平相间距10.2m，分析导线对地高度分别为6.5m、7.5m、10m、11m、12m、13m、14m、15m、20m，预测点高度1.5m处的工频电磁场值，不同导线对地高度的工频电磁场预测结果见表1，不同导线对地高度工频电磁场的水平分布见图1。

表1 不同导线对地高度预测的工频电磁场结果一览表

根据表1、图1预测结果可知：

①其他预测参数不变时，工频电场强度、工频磁感应强度随着导线对地高度的增加而减小；导线对地高度越高，工频电场强度、工频磁感应强度最大值出现的位置越靠近线路中心的位置。

②线路周边工频磁感应强度远小于《电磁环境控制限值》（GB 8702-2014）中公众曝露控制限值要求（100μT），导线对地高度达12m时，工频电场强度可以满足《电磁环境控制限值》（GB 8702-2014）中公众曝露控制限值要求（4000V/m）。

③通过抬高导线对地高度可有效降低高压交流输电线路周边的工频电磁场，但随着导线对地高度越高，工频电场强度、工频磁感应强度减小的幅度越小，且杆塔建设成本越高。因此，不能一味抬高导线对地高度来降低工频电磁场影响。

2.2 相间距地影响分析

考虑导线相序排列为同相序，导线对地高度13m处，分析不同相间距对电磁环境的影响，预测点高度1.5m处不同相间距的工频电磁场预测结果见表2、表3，不同相间距预测的工频电磁场变化水平分布见图2、图3。

表3 不同垂直相间距预测的工频电磁场结果一览表

表2 不同水平相间距预测的工频电磁场结果一览表

根据表2、表3、图2、图3预测结果可知：

①其他预测参数条件不变时，220kV同塔双回线路水平相间距增加，工频电场强度、工频磁感应强度预测值减小；220kV同塔双回线路垂直相间距增加，工频电场强度、工频磁感应强度预测值增大；

②增加导线水平相间距、减小导线垂直相间距，均可以减小工频电磁场，但一味增大导线水平相间距，会增加输电线路的走廊宽度，对于多山、线路走廊密集地区，占用土地资源影响较大；一味减小导线垂直相间距，则不能满足《110kV~750kV架空输电线路设计规范》（GB 50545-2020）中导线相间距的设计要求。因此，只能通过适当增加导线水平相间距、适当减小垂直相间距，进而适度减小工频电磁场影响[4]。

2.3 相序排列方式的影响分析

考虑导线对地高度为13m，垂直相间距为6.9m，水平相间距为10.2m，分析不同相序排列方式对电磁环境的影响，预测点高度1.5m处工频电磁场预测结果见表4，不同相序排列的工频电磁场变化水平分布见图4。

根据表4、图4预测结果可知：

表4 不同相序排列预测的工频电磁场结果一览表

同相序排列时（ABC/ABC）工频电场强度、工频磁感应强度预测值最大，逆相序排列时（ABC/CBA）工频电场强度、工频磁感应强度预测值最小。因此，为了降低线路周边工频电磁场影响，同塔双回线路导线建议采用逆相序排列（ABC/CBA）方式[5]。

3 结语

架空输电线路运营期的电磁环境影响情况复杂，在导线架线型式、导线结构尺寸及额定工况相同情况，经预测：通过抬高导线对地高度，可有效减小线路周边的工频电场强度、工频磁感应强度，但考虑到建设成本经济性，不能一味抬高导线对地高度，可通过调整相序排列（采用逆相序ABC/CBA），同时适当增加导线水平相间距、适当减小导线垂直相间距，有效降低工频电场强度、工频磁感应强度。