750kV单回紧凑型输电线路的电磁环境_万保权

第35卷第3期2009年 3月

高 电 压 技 术

HighVoltageEngineeringVol.35No.3Mar. 2009

#597#

750kV单回紧凑型输电线路的电磁环境

万保权,邬 雄,张业茂,曹生顺,朱 跃,刘达时

(1.国网电力科学研究院,武汉430074;2.西北电网有限公司,西安710048)

摘 要:为了指导我国750kV紧凑型输电工程的环境评价、设计和建设,对750kV单回紧凑型线路的电磁环境进行了系统研究。通过总结我国对西北交流750kV单回路和同塔双回路电磁环境的研究成果,结合已运行的750kV单回路的电磁环境实测数据,分析了750kV单回路和同塔双回路电磁环境控制指标的适用性,确定了750kV单回路紧凑型线路的电磁环境控制指标。计算了750kV单回紧凑型线路不同导线型式、分裂方式、相间距离下的工频电场和磁场强度、可听噪声和无线电干扰水平。依据相应的电磁环境控制指标,提出了750kV单回紧凑型线路的导线型式、分裂方式和相间距离的建议:750kV单回紧凑型输电线路采用等边倒三角形布置;相间距离取10m;下相导线最低高度为15m;子导线分裂间距为400mm;海拔高度<1500m时采用8@300导线;海拔高度为1500~2500m时采用8@400导线;海拔高度>2500m时采用8@500及以上更大截面导线。关键词:750kV;紧凑型输电;电磁环境;电场强度;无线电干扰;可听噪声中图分类号:TM867

文献标志码:A

文章编号:1003-6520(2009)03-0597-04

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ElectromagneticEnvironmentof750kVSingle-circuit

CompactTransmissionLines

WANBao-quan,WUXiong,ZHANGYe-mao,CAOSheng-shun,ZHUYue,LIUDa-shi

(1.StateGridElectricPowerResearchInstitute,Wuhan430074,China;

2.NorthwestChinaGridCompany,Limited,Xi.an710048,China)

Abstract:Theelectromagneticenvironmentof750kVsingle-circuitcompacttransmissionlinesareresearchedsys-tematicallyundertheguidanceofenvironmentalassessment,designandconstructionfor750kVcompactpowertransmissionandtransferengineeringinChina.Bysummarizingtheresearchresultsofelectromagneticenvironmentfor750kVACsingle-circuitanddouble-circuittransmissionlinesinNorthwestofChina,andbasedonmeasuredda-taforelectromagneticenvironmentof750kVsingle-circuittransmissionline,weanalyzedtheapplicabilityofcontrolindexesforelectromagneticenvironmentof750kVsingle-circuitanddouble-circuittransmissionlinesanddeterminedthecontrolindexesforelectromagneticenvironmentof750kVsingle-circuitcompacttransmissionlines.Theelectricandmagneticfieldstrength,audiblenoiseandradiointerferencewerecomputedandanalyzedwithdifferentconduc-tortypes,bundlemodesandphasespacingfor750kVsingle-circuitcompacttransmissionlines.Accordingtothecontrolindexes,suggestionsabouttheconductortype,bundlemodeandphasespacingappropriatefor750kVsin-gle-circuitcompacttransmissionlineswereputforward,andtheupside-downequilateraltrianglecollocationwasa-dopted;meanwhile,thephasespacingof10m,thelowestheightof15mforlowerphaseconductor,andthebundlespacingof400mmforsub-conductoraredetermined.Theconductortypeof8@300at1500mabovethesealevelandthatof8@400at1500~2500mabovethesealevelwereused.Theconductorwithalargercrosssectioncon-ductor,suchas8@500andabove,forhigherthan2500mabovethesea,wasadopted.

Keywords:750kV;compactpowertransmission;electromagneticenvironment;electricfieldstrength;radiointer-ference;audiblenoise

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0 引言

随着我国电力工业的迅速发展,电网覆盖的范围越来越广,电压等级又上了新的台阶,输电线路的走廊和占用土地问题日益成为输电线路建设的主要问题之一。紧凑型输电线路可以提高线路自然功

基金资助项目:西北电网有限公司科技项目(NWPN-KJ-PKT-2008-WT-002)。

ProjectSupportedbyScienceResearchItemofNorthwestChinaGridCompanyLimited(NWPN-KJ-PKT-2008-WT-002).

率,减少了线路走廊宽度,从而提高单位走廊的输电容量,西北750kV常规单回线路已经成功投运,

750kV常规同塔双回线路也已在建设之中,为了进一步提高土地利用率,减少输电走廊,增大输送容量,建设750kV单回紧凑型线路是十分必要的。对于紧凑型线路,由于其相间距离大大减小,致使线下电磁环境有恶化的风险,本文从工频电场、磁场、无线电干扰和可听噪声等方面开展750kV单回紧凑型线路电磁环境研究。

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Mar.2009High Voltage EngineeringVol.35No.3

1 750kV单回紧凑型线路电磁环境控制指标

我国在西北750kV单回和同塔双回输电线路关键技术研究中,对国内外的电磁环境控制指标作了广泛的调研,并提出了相应的电磁环境控制指标[1-11]:1)工频电场和磁场:邻近民房时,房屋所在位置的最大未畸变电场[4kV/m;对于一般地区,如公众容易接近的地区、线路跨越公路处,场强限定在7kV/m内;跨越农田,场强限定在10kV/m内,以避免由放电引起的不适应感觉和避免超过允许摆脱的电流值;对于人烟稀少的偏远地区,非大众活动区域或偶尔有人经过的区域,场强限值可放宽至12kV/m;线路的磁感应强度按011mT来控制。2)无线电干扰:距离边相导线投影外20m处,015MHz双80%值[58dB(国家环保总局批复的西北750kV示范工程线路的无线电干扰控制值为好天气下55dB)。3)可听噪声:输电线路设计时L50按55dB(A)来控制(L50为雨天时可听噪声A计权声级的50%值)。

750kV示范工程输电线路电磁环境测量结果表明,以上的电磁环境控制指标基本反应了750kV示范工程输电线路电磁环境的水平,该指标应该是合理可行的[12]。建议750kV紧凑型线路的电磁环境仍按750kV常规输电线路的控制指标来控制。考虑到高海拔的影响,在线路设计时,无线电干扰按好天气下55dB来考虑。

图2 相间距离10m时地面的电场强度分布Fig.2 Electricfieldstrengthdistributionwith

phasespacingof10m

图1 750kV单回紧凑型直线塔塔型Fig.1 750kVsingle-circuitcompact

transmissionlinestower

2 750kV单回紧凑型线路电磁环境水平

除运行电压和电流外,线路的电磁环境主要由

线路参数决定,如塔型结构、导线型式,以及导线对地高度等[13-17]。参照我国500kV紧凑型输电线路的塔型结构,以及导线排列的优化成果(倒三角形布置),本文研究的750kV单回紧凑型输电线路三相导线采用等边倒三角形布置(塔型如图1),导线考虑了8@LGJ-300/40(下文简写为8@300)、8@LGJ-400/35、6@LGJ-500/45三种型式,相间距离按10m和12m考虑,并考虑了多种不同的导线对地高度(下相导线最低高度15m)。2.1 地面电场强度

线路下地面电场强度均指距地面高度115m处的电场强度。相间距离分别为10m和12m时,不同导线、不同对地高度时地面电场强度的计算结果如图2、3。

由计算可知,当其他条件相同时,下相导线最低高度从15m增加到16m,地面电场强度的最大值约减小1kV/m;随着导线对地高度的增加,高度每增加1m地面最大电场强度的减少量越来越小。当相间距离从12m减小到10m时,地面电场强度的最大值减小012~016kV/m。随着导线对地高度的增加,相间距离12m和10m地面电场强度的差值逐渐减小。8@400导线地面电场略大于8@300导线的地面电场。下相导线最低高度15m时,6@500导线的地面场强比8@400导线的地面场强约小019kV/m,随着导线高度的增加,地面电场差值逐渐减小。

3种导线,10m和12m的相间距离,下相最低高度15~30m时,地面电场强度都<10kV/m。导线对地高度较低时,采用8@300、8@400导线,场强为4kV/m时,距边相导线的距离基本相同,都[

图3 相间距离12m时地面的电场强度Fig.3 Electricfieldstrengthdistributionwith

phasespacingof12m

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图4 相间距离为10m时的磁感应强度分布Fig.4 Magneticfieldstrengthdistributionwith

phasespacingof10m

图6 相间距离10m时的可听噪声

Fig.6 Audiblenoisewithphasespacingof10m

图5 相间距离为12m时的磁感应强度分布Fig.5 Magneticfieldstrengthdistributionwith

phasespacingof12m

图7 相间距离12m时可听噪声水平

Fig.7 Audiblenoisewithphasespacingof12m

715m;采用6@500导线,场强为4kV/m处距边相导线的距离小1m多。随着导线对地高度的增加,场强为4kV/m处距边相的距离越来越小,当下相导线最低高度>24m时,边相导线外的地面电场强度都<4kV/m了。采用8@300、8@400、6@500导线,只有在下相导线最低高度为15、16m时,边相导线外才有场强>7kV/m的区域,其他情况,边相外的电场强度都<7kV/m。2.2 地面磁场强度

交流输电线路,当其它线路参数一定时,线下地面磁感应强度和电流呈线性关系。当电流变化时,计算的地面磁感应强度乘以相应的变化系数可得电流改变后的磁感应强度值。考虑最大输送容量,750kV单回紧凑型线路电流按2300A考虑。

分别计算了导线不同对地高度、不同相间距离下,地面上115m高度处的磁感应强度,磁感应强度的分布曲线见图4、5。

计算的不同对地高度和不同相间距离下,地面的磁感应强度均<100LT。在同样的对地高度下,相间距离12m时地面上的磁感应强度略大于相间距离10m时的磁感应强度,两者的差值随着导线对地高度的增加逐渐减小。2.3 可听噪声

采用BPA噪声计算公式计算了3种导线和两种相间距离条件下的噪声情况,下相导线最低高度15~30m时,线路下方距地面115m高度处的可听噪声L50(雨天情况)。不同导线和不同相间距离下图8 相间距离10m时线路的无线电干扰值

Fig.8 Radionoisewithphasespacingof10m

边相导线外20m处的可听噪声水平见图6、7。

计算结果表明,3种导线条件下,8@400导线产生的噪声较小,6@500导线产生的噪声较大,两者的差值约为4dB;8@400导线比8@300导线的噪声小约3dB。采用6@500导线,相间距离为10m,在导线较低时可听噪声>55dB,其他情况下边相外20m处的可听噪声计算值都<55dB。2.4 无线电干扰

采用激发函数法分别计算了3种导线、两种相间距离、不同对地高度时,距边相导线外20m处好天气下的的无线电干扰水平(015MHz)如图8和图9(基准为1LV/m)。好天气下的无线电干扰值由大雨时的值减去17dB得到。

计算结果表明,相间距离增大,无线电干扰减小。其他线路参数相同,相间距离由10m增大到12m,导线采用6@500、8@300、8@400时的无线电干扰分别减小约118、210、212dB。6@500导线的无线电干扰比8@400导线大约515dB。下相导线最低高度从15m增加到30m,边相投影外20m处的无线电干扰值约减小113dB。无线电干扰随距离增加减少得较#600#

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图9 相间距离12m时线路的无线电干扰值Fig.9 Radionoisewithphasespacingof12m

图10 土壤电阻率与无线电干扰关系

Fig.10 Relationofgroundresistivityandradionoise

快,边相投影外50m处的无线电干扰值比边相投影外20m处无线电干扰约小6dB。

线路的无线电干扰除与线路参数有关外,还与地面土壤电阻率有关。土壤电阻率越大无线电干扰越小。以上计算是基于实际线路土壤电阻率为5008m时所得。对于8@400导线,无线电干扰随土壤电阻率的变化曲线如图10(基准为1LV/m)。

3 结论

根据计算研究结果,对于750kV单回紧凑性线路,从控制电磁环境角度,建议:

a)下相导线最低高度取15m。

b)为节约建设成本和减少走廊宽度,建议750kV单回紧凑型线路采用等边倒三角形布置,相间距离取10m。

c)750kV单回紧凑型线路采用8分裂导线,子导线分裂间距400mm。考虑到高海拔对线路电磁环境的影响,建议海拔高度<1500m时采用8@300导线;海拔高度为1500~2500m时采用8@400导线;海拔高度>2500m时采用更大的导线如8@500导线。

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万保权

1971),男,博士,高工

研究电力系统电磁环境和电磁兼容技术邬 雄

1962),男,硕士,教授级高工

研究电力系统电磁环境和电磁兼容技术张业茂

1982),男,硕士,工程师

研究电力系统电磁环境和电磁兼容技术WANBao-quan

Ph.D.

Seniorengineer

收稿日期 2008-08-11 修回日期 2009-01-22 编辑 陈 蔓