±800kV特高压直流输电线路电磁环境参数的计算研究

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ｆａｃｔｏｒ＇士８００ｋＶ
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摘要：士８００ｋＶ特高压直流输电系统在我国的应用尚处于起步阶段，其涉及到一系列诸如导线及铁塔选型、 直流极间距与对地高度的优化等技术问题，就如何准确计算士８００ｋＶ特高压直流输电线路的电磁环境参数， 为设计和运行提供借鉴参考，是本文研究的主要课题。围绕合成电场、磁场、无线电干扰和可听噪声等电 磁环境参数，本文通过对不同杆塔和导线型式进行计算，得出了满足相应标准的导线型式和对地高度，为 士８００ｋＶ特高压直流输电线路的设计、运行和环境影响评价提供参考。 关键词：电磁环境参数，士８００ｋｖ直流输电线路，特高压
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±８００ｋＶ特高压直流输电线路电磁环境参数 的计算研究
张广洲邬雄万保权路遥张小武谢辉春
（国网武汉高压研究院，武汉市，４３００７４）
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大，最大磁感应强度不超过６０盯。
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图３±８００ｋＶ直流线路计算合成场和标称场 表１
图４直流磁场计算分布
计算的合成场和标称场（导线对地高度１ ６ｍ，极间距离２２ｆ１１）
导线型号
类别 标称场（ｋｖ，ｍ） 合成场（ｋｖ／ｍ）
最大值
１６．２４ ３２．６４ １６．１７ ３２．５７ １６．３０ ３１．４１ １６．２４ ３１．４９
１７．０４ ３２．３５ １７．０６ ３２．５５ １７．０９ ３２．９１ １７．１２ ３１．７９ １７．１３ ３１．３０ １７．１２ ２８．７２ １８．７２ ２Ｌ４２
６×ＬＧＪ．５００／３５
合成场（ｋｖ／ｍ） 标称场（ｋⅥ『ｍ）
６×ＬＧＪ．５２３／３７
合成场（ｋｖ／ｍ） 标称场（ｋＶ／ｍ）
６ｘＬＧＪ－５６０／３９
产生的无线电干扰是高压架空送电线的固有特性，其频率基本上就在３０ＭＨｚ以内。输电线路 的无线电干扰与线路参数有关，如极导线高度、极导线间距、导线（子导线）截面、分裂导 线数等等。电晕放电还会因天气的变化而强弱变化。
２０
ＤＬ／Ｔ６９卜１９９９《高压架空送电线路无线电干扰计算方法》推荐了对于双极直流送电线路 无线电干扰场强的计算方法，该方法实际上是引用了ＣＩＳＰＲ第１８出版物推荐的经验公式［２］。 本研究计算了各种导线型号和不同的极导线间距、极导线对地高度的无线电干扰场强。限于 篇幅，表３只列出了电压±８００ｋＶ，极间距２２ｍ时，并按照ＣＩＳＰＲ出版物建议，增加了３ｄＢ 后的结果，即８０％值。加粗的数字为低于５５ ｄＢ埘／ｍ的情况，可以看出５×７２０、６×５００和８ ×４００以上的导线可以做到满足５５ ｄＢ心／ｍ的要求。如果按电压±８２５ｋＶ计算，计算数据表 明，无线电干扰会增加约３％左右，此时要满足５５ｄＢＷ／ｍ，５分裂导线就要采用５×ＬＧＪ一８００
图５无线宅干扰横向分布（５×７２０导线）
ｃＩＳＰＲ第１８．３出版物指出，海拔高度修正按海拔高度每增加３００ｍ，无线电干扰增加 １ｄＢ。若以海拔１０００ｍ为起点修正表３的数值，在海拔２０００ｍ高度，６分裂及以上导线仍然 可以做到满足５５ ｄＢｕＶ／『ｍ的要求。
６×ＬＧＴ
－５６０／３９ ５４．２７ ５３．４０ ５２．５４ ５１．７１
６×ＬＧＪ ．６３０／４５ ５３．８４ ５２．９７ ５２．１２ ５１．２８
６×ＬＧＪ 一７２０／５０ ５２．４０ ５１．５５ ５０．７ｌ ４９．８９
８×ＬＧＪ ．４００／３５ ４８．５９ ４７．７２ ４６．８６ ４６．０３
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（Ｗｕｈａｎ
Ｈ啦ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＳＧＣＣ，Ｗｕｈｍ ４３００７４，Ｃ№ａ）
Ｉ珏ⅣＤＣ协ｍｓｍｉｓｓｉｏｎ
极导线 外１５ｍ
８．８８ ２３．２４ ８．８９ ２３．３２ ８．９１ ２３．５０ ８．９２ ２２．４５ ８．９３ ２１１９９ ８．９５ １９．６０ １０．０６ １２．６９
极导线 外２０ｍ
５．９０ １７．７０ ５．９ｌ １７．７４ ５．９２ １７．８６ ５．９３ １６．９９ ５．９３ １６。６１ ５．９５ １４．６５ ６．８８ ９．１３
Ｖ・Ｅ＝（ｇｐ—ｇ。）／ｇｏ
Ｖ・Ｊ，２一Ｒ。ｇｐｇｎ／ｇ。
（１） （２） （３）
ｐ
Ｖ‘以＝Ｒ，ｇｐｇ。／ｇｅ
Ｊ
ｐ
２
Ｍ ｐｑ ｐＥ—Ｄ孓ｑ ｐ＋Ｗｑ
ｏ心
（５）
Ｊ。＝Ｍ。ｇ。Ｅ—Ｄ。Ｖｇ。＋明。
１８
Ｊ＝Ｊ ｐ七Ｊ Ｖ・／＝Ｏ Ｅ＝一ＶＵ
ｎ
（６） （７） （８）
本文采用有限元法进行计算。表１给出了导线对地高度１６ｍ，极间距离２２ｍ时各种情 况下的合成场和标称场。其余情况数据不一一给出。图３为±８００ｋＶ直流输电线路采用５×７２０ 导线计算的合成场强的分布（正极侧的一半）。所有计算数据表明：１）在士８００ｋＶ下，导线 对地高度为１６ｍ以上时，采用所列出的各种导线，线下合成场强最大值基本上低于３０ｋＶ／『ｍ： ２）５分裂导线两种不对称排列的合成场强差别很小；３）在士８２５ｋＶ下，合成场强与士８００ｋＶ 时相比，增加不到１０％。 ３．２直流磁场的计算研究 直流磁场的产生比工频磁场情况简单，即双极直流磁场是仅由两个相反方向流动的电流 产生。图４为士８００ｋＶ直流线路采用５ｘ７２０导线的磁场的计算分布，导线通流４ｋＡ，极导线 间距２２ｍ，曲线自上而下的高度变化为１３鼢之４ｍ。可以看出，线路下方附近，磁场随导线 高度增加和随距导线的距离增加衰减很快。表２的数值表明，极间距增大，磁感应强度也增
如图２。
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图２
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５分裂导线的正反排列
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图１计算用塔型
３．直流合成电场、磁场和的计算研究
３．１直流合成电场的计算研究 合成场强和离子流是高压直流输电的特有现象，超高压直流输电线路的电场比较复杂， 由直流电压产生的所谓标称场和空间离子产生的电场叠加，即合成场。本研究计算了各种导 线型号和不同的导线对地高度、极间距等情况组合下的合成场强。对于具有空间电荷的电场 和离子流计算来说，没有现成的解析方法，只能靠数值计算，由于问题的复杂性，要实现数 值计算也有相当的难度。主要有以下几种方法：１）模拟电荷法；２）有限差分法；３）有限 元法。同时，为了减少编制程序的难度，一般都要采用某些假设，曾经用过的假设有：１） 忽略导线周围电离层的厚度；２）空间电荷只影响电场的强度而不影响场的方向等。其基本 公式为：
５４．０５ ４９．２３ ４４．９４ ４１．１３ ３７．７４ ３４．７１ ３２．００ ２９．５８ ２７．４０ ２５．４４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０ ２１ ２２ ２３ ２４
距２０ｍ 极间 距２ｌｍ 极间
５５．５２ ５０．８７ ４６．６８ ４２．９３ ５４．８６ ５０．１ｌ ４５．８７ ４２．０８ ３８．６９ ３５．６５ ３２．９３ ３０．４８ ２８．２７ ２６．２８
极导线外５ｍ
１５．５ｌ ３２．５４ １５．４９ ３２．４７ １５．５６ ３１．２９ １５．５５ ３１．３８
极导线 外１５ｍ
极导线 外２０ｍ
５．６４ １７．９６ ５．６４ １７．９６ ５．６５ １７．００ ５．６６ １７．０５
５×ＬＧＪ．６３０／４５
８．５５ ２３．６７ ８．４７ ２３．５２ ８．５７ ２２．５ｌ ８．５０ ２２．４５
２．计算参数
本研究计算参数如下：计算电压为士８００ｋＶ和士８２５ｋＶ；计算时极导线通流为４Ｉ叭。
１７
极导线分别采用５分裂、分裂间距４５ｃｍ，６分裂、分裂间距４５ｃｍ，８分裂、分裂间距 ４０ｃｍ。具体导线截面列于后面的数据表格中。极导线间距分为２０．２３ｍ。极导线对地最低距
离为１３Ｉｎ￣２４ｍ。计算塔型如图１。对于５分裂导线，考虑了两种上下不对称排列的情况，
（正）
５ｘＬＧＪ．６３０／４５
标称场（ｎ恤）
合成场（ｋｖ／ｆｍ） 标称场（ｋｖ／ｍ） 合成场（ｋｖ，ｍ） 标称场（ｋⅥ，ｍ） 合成场（ｋｖ／ｍ）
（反）
５ｘＬＧＪ．７２０／５０
（正）
５×ＬＧＪ．７２０，５０
（反）
１９
导线型号
类别 标称场（ｋⅥ，ｍ）
最大值
极导线外５ｍ
１６．４３ ３１．９３ １６．４５ ３２．１２ １６．４７ ３２．４７ １６．５０ ３１．３４ １６．５１ ３０．８４ １６．４７ ２８．２０ １７．８６ ２０．７４
特高压直流输电线路电磁环境参数的计算研究张广洲邬雄万保权路遥张小武谢辉春国网武汉高压研究院武汉市匝士匝工啦士珏协蛆也够姐觚吐批姐廿盟锄廿矩咀朗衄缸士仃鼬蛆也星咀锄订印甜锄仃吼虮丘戗疵锄姐托廿皿锄叩删锄廿也们踊锄怕乜印的士仃觚摘要士特高压直流输电系统在我国的应用尚处于起步阶段其涉及到一系列诸如导线及铁塔选型直流极间距与对地高度的优化等技术问题就如何准确计算士特高压直流输电线路的电磁环境参数为设计和运行提供借鉴参考是本文研究的主要课题
１．前言
士８００ｋｖ特高压直流输电系统即将在我国建设，它涉及到一系列诸如导线及铁塔选型、
直流极间距与对地高度等技术问题，通过计算分析士８００ｋＶ特高压直流输电线路的电磁环境
参数，为设计提供借鉴参考，是当前需要解决的问题。本研究报告主要针对电场、磁场、无 线电干扰和可听噪声等电磁环境参数进行计算研究，为士８００ｋＶ特高压直流输电线路的设计、 运行和环境影响评价提供参考。
合成场（ｋｖ／ｍ） 标称场（ｋⅥ『ｍ）
６×ＬＧＪ一６０４／４２
合成场（ｋＶ／ｍ） 标称场（ｋｖ／ｆｍ）
６×ＬＧＪ．６３０／４５
合成场（ｋｖ／ｍ） 标称场（ｋＶ／，ｍ）
６×ＬＧＪ．７２０／５０
合成场（ｋｖ／ｍ） 标称场（妯，／ｍ）
８×ＬＧＪ－４００／３５
合成场（ｋⅥ，ｍ）
表２计算的磁感应强度（ｐＴ）
极导 线高 度（ｍ） 极间
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３６．５２
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３１．３２
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２７．０８
距２２ｍ 极间
５６．０６ ５１．５ｌ ４７．３９ ４３．６８ ４０．３３ ３７．３０ ３４．５７ ３２．１０ ２９．８６ ２７。８３
距２３ｍ
４。直流输电线路无线电干扰场强计算 输电线路的无线电干扰主要是由导线、绝缘子或线路金具等的电晕放电产生。电晕放电
以上的导线了。
图５为无线电干扰的横向分布，曲线自上而下的高度变化为１３ｍ’２４ｍ。可以看出，极导 线投影外２０ｍ的范围，无线电干扰水平衰减了约１０ｄＢ。
表３无线电干扰计算（±８００ｋＶ，极间距２ ２『Ｉｌ，单位：ｄＢＩｌＶ／ｍ） 导线型号 导线最 低高度
（ｍ）
１６ １８ ２０ ２２ ５７．２８ ５６．４２ ５５．５８ ５×ＬＧＪ ．６３０／４５ ５×ＬＧＪ ．７２０／５０ ５７．０７ ５６．２０ ５５．３５ ５４．５２ ６ｘＬＧＪ ．５００／３５ ５４．６５ ５３．７７ ５２．９ｌ ５２．０７
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