特高压直流输电线路交直流混压共塔架设电磁环境影响分析

0引言

随着我国经济不断发展,特高压直流输电线路建设持续增多,城市建设规划有时没有新的线路廊道,需要利用已有500 kv线路路径,采用交流线路与直流线路共用原有线路走廊的方式解决廊道不足的问题。因此,需要对交直流混压共塔架设进行电磁环境和电磁感应的研究。

1特高压直流输电线路交直流混压共塔架设方案

采用±800 kv直流和两回500 kv交流三回路同塔架设。

直流线路:单回路,水平布置,左侧为正极,右侧为负极,电压等级±800kv;导线为6×JL1/G3A-1250/70,分裂距离500 mm,极间距20 m,导线高度52 m;地线为OPGW-150,地线间距22 m,地线高度68 m。

交流线路:双回路,垂直布置,逆相序排列,从上至下左侧为A、B、C,右侧为C、B、A,电压等级500 kv;导线为4×JL/G1A-630/45,分裂距离500 mm,导线间距18 m,下层导线高度14 m(城区线路),中层导线高度25 m,上层导线高度36 m。

交直流导线分布如图1所示。

2交直流混压线路电磁环境影响分析

2.1导线表面场强

导线表面电场强度是导线选择的基本条件,导线表面电场强度过高会引起导线全面电晕,急剧增加电晕损耗,造成严重的电磁环境影响,使得无线电干扰、可听噪声、地面电场强度超过规定要求。为了避免导线发生严重电晕,需要适当增加导线外径或分裂距离。海拔高程在500 m以下交流线路导线表面最大电场强度Em不宜超过导线电晕临界电场强度E0的0.85倍(Em/E0 <0.85),直流线路导线表面最大电场强度宜为Em/E0<1.65,地线表面最大电场强度宜为Em/E0<0.75。交直流同塔线路导线表面电场强度计算[1]结果如表1所示,当采用逆相序排列时,交直流同塔架设对导线表面电场强度影响很小,交流导线表面电场强度最大值为19.693 kv/m,直流导线表面电场强度最大值为18.583 kv/m。

2.2标称电场强度

地面标称电场强度是环境保护的重要指标,我国线路设计标准要求500 kv交流线下地面电场强度小于9 kv/m,住人房屋地面电场强度小于4 kv/m;±800 kv直流线下地面标称电场强度小于10 kv/m,住人房屋地面标称电场强度小于5 kv/m。交直流同塔线路标称地面电场强度计算[2]结果如表2所示,交直流同塔架设对地面标称电场强度影响很小,当交流线路下层导线高度为14 m,测量仪器高度为1.5 m时,线下地面标称电场强度最大值为5.79 kv/m,边导线17 m以外地面标称电场强度为3.69 kv/m,满足规定要求。

2.3合成电场强度

由于直流线路通常处于电晕状态,直流线路线下实际作用的电场是合成电场,即由导线电荷和空间电荷共同产生的合成电场,线路附近居民实际承受的电场大于标称电场。地面合成电场强度是环境保护的重要指标,我国线路设计标准要求控制线下地面合成电场强度小于30 kv/m(晴天),居民区地面合成电场强度小于25 kv/m(晴天),住人房屋地面合成电场强度小于15 kv/m(雨天)。交直流同塔架设地面合成电场强度计算[3]结果如表3所示,晴天地面合成电场强度最大值为6.54 kv/m,雨天地面合成电场强度最大值为8.50 kv/m,满足规定要求。

2.4地面离子流密度

直流输电线路导线表面电场强度通常大于起始电晕电场强度,靠近导线表面的空气发生电离,电离产生空间电荷,空间电荷在电场作用下运动形成离子电流,地面单位面积通过的离子电流称为离子电流密度。根据GB 50790—2013《±800 kv直流架空输电线路设计规范》[4],居民区线下地面离子流密度不超过80 nA/m²。交直流同塔架设地面离子流密度[4]计算结果如表4所示,地面离子流密度最大值为30.82nA/m²,满足规定要求。

2.5 可听噪声

海拔不超过1000m时,在距离边相导线20m处,交流线路湿导线条件下的可听噪声不应超过55 dB(A)[4],直流线路可听噪声不应超过45 dB(A)[5],交直流合成可听噪声不应超过45 dB(A)[5]。

交直流同塔架设可听噪声计算结果如下,可以满足规定要求。

1)交流电晕可听噪声为43.22 dB(A)<55dB(A);

2)直流电晕可听噪声为36.62 dB(A)<45dB(A);

3)交直流合成可听噪声为44.08dB(A)<45dB(A)。

2.6 无线电干扰

输电线路的无线电干扰主要来自导线及其连接金具的电晕放电,主要对调幅广播、通信(550 kHz~12MHz)和电视产生干扰。根据GB15707—1995《高压交流架空送电线无线电干扰限值》[6]和DL/T 691—1999《高压架空送电线路无线电干扰计算方法》[7]的规定,在距离边相导线20 m处,80%时间,80%置信度,频率0.5 MHz,晴天条件下导线无线电干扰值500 kv交流线路不应超过55dB(μv/m),±800 kv直流线路不应超过58dB(μv/m),交直流合成不应超过55 dB(μv/m)。

交直流同塔架设无线电干扰值计算结果如下,可以满足规定要求。

1)交流回路I无线电干扰值为44.68 dB(μv/m)<55 dB(μv/m);

2)交流回路Ⅱ无线电干扰值为38.55dB(μv/m)<55 dB(μv/m);

3)直流回路无线电干扰值为23.63 dB(μv/m)<58 dB(μv/m);

4)交直流合成无线电干扰值为45.65dB(μv/m)<55 dB(μv/m)。

2.7电磁感应电压计算

由于直流线路没有电磁感应,交直流同塔架设不会增加交流线路的感性电压,只需考虑交流线路对直流线路的电磁感应电压。交直流同塔架设的感性电压计算结果如表5所示,感性电压最大值为0.676 kv<2 kv[5],可以满足规定要求。

2.8电磁感应电流计算

由于直流线路没有电磁感应,交直流同塔架设不会增加交流线路的感性电流,只需考虑交流线路对直流线路的电磁感应电流。交直流同塔架设的感性电流计算结果如表6所示,感性电流最大值为102.3A>80 A[5],需要采用B类接地刀闸(200 A),可以满足规定要求。

2.9 静电感应电压计算

由于直流线路具有静电感应,交直流同塔架设会增加交流线路的容性电压。交直流同塔架设的容性电压计算结果如表7所示,可知容性电压最大值为13.69 kV>8 kV[3],需要采用B类接地刀闸 (25 kV),可以满足规定要求。

2.10 静电感应电流计算

由于直流线路具有静电感应,交直流同塔架设会增加交流线路的容性电流。交直流同塔架设的容性电流计算结果如表8所示,可知容性电流最大值为2.969 A>1.6 A[3],需要采用B类接地刀闸(25 A),可以满足规定要求。

3结论

本文通过计算分析了特高压直流输电线路交直流混压共塔架设电磁环境影响,得出如下结论:

1)交直流混压线路使得交流线路静电感应电压和静电感应电流大幅增加,需要采用B类接地刀闸。

2)通过计算验证了交直流混压线路的同塔架设方案在技术上是可行的。

收稿日期:2025-08-27

[参考文献]

[1] 张殿生.电力工程高低压送电线路设计手册[M].2版.北京:中国电力出版社,2002.

[2] 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/T24—1998[S].

[3]±800 kV直流架空输电线路电磁环境控制值:Q/GDW 145—2006[S].

[4]±800 kV直流架空输电线路设计规范:GB 50790—2013[S].

[5]110 kV~750 kV架空输电线路设计规范 :GB50545—2010[S].

[6] 高压交流架空送电线无线电干扰限值:GB 15707—1995[S].

[7] 高压架空送电线路无线电干扰计算方法:DL/T 691—1999[S].

《机电信息》2025年第23期第6篇