输电线路工频电场分布特性与计算方法辨析
500kV交流输电线路工频电磁场理论计算与实测数值的差异研究
相 序
Ａ Ｂ Ｃ
收 稿 日期 ：２０１８—０３—１９ 作 者 简 介 ：郑 洪 刚 （１９６０），男 ，高级 工 程 师 ，从 事 电 力 工程 环 境 保 护 设 计 工 作 。
· ２Ｏ ·
２０１８年 ６月 第 ４６卷 第 ３期 （总 第 ２５６期 ）
吉 林 电 力 Ｊ ｉｌｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ
表 １ 典 型 ５００ ｋＶ单 回 输 电线 路 主要 技 术 参 数
项 目
参 考 值
塔 型
ＺＢ
导 线 截 面 ／ｒ ａｍ
４００
次 导 线 数 量 ／根 分 裂 间 距 ／ｍｍ
４ ４５Ｏ
导 线 排 列 方 式
水 平 排 列
相ｋＶ 输 电线 路 工 频 电磁 场 的理 论 计 算
变 化 规 律 相 同 ，吻合 性 好 ，用 理 论 计 算 结 果 来 预 测 和评 估 输 电 线 路 电磁 环 境 影 响 是 安 全 可 行 的 。
关 键 词 ：５００ ｋＶ 交 流 输 电 线 路 ；工 频 电磁 场 ；理 论 值 ；实 测 值 ；差 异
中 图 分 类 号 ：ＴＭ７２６．１
１．１ 典 型 ５００ ｋＶ 输 电 线 路 的 主 要 参 数 ５００ ｋＶ 输 电线路 通常 采 用角 钢塔 ，导线 截 面 以
４×４００ ｍｍ。居 多 。单 回输 电线 路 常 用 塔 型 为 ＺＢ 型 ，导 线采 用 水平 排列 ；同塔双 回输 电线路 常 用塔 型 为 ＳＺ型 ，导 线 采 用 逆 相 序 垂 直 排 列 。输 电线 路 经 过非 居 民区 时导线 最 小对 地距 离 为 １１ ｍ，经过 居 民 区 时导线 最 小对 地距 离 为 １４ ｍ。５００ ｋＶ 输 电线 路 典 型塔 型 主 要技 术 参 数 见 表 １、表 ２，２种 塔 型 输 电 线路 相 电流 均为 １ ５００ Ａ，计 算 电压 均 为 ５２５ Ｖ，最 小对 地距 离 均 为非居 民区 ｌ１ ｍ，居 民区 １４ ｍ。
高压输电线路电场电势分布计算与优化研究
高压输电线路电场电势分布计算与优化研究高压输电线路是指电压在110kV以上，功率在5000千瓦以上的电力输送系统，是电力系统中非常重要的组成部分。
随着我国电力工业的发展，高压输电线路建设日益增多，对电力系统的稳定运行和经济运行起着关键的作用。
但是，高压输电线路也会产生强烈的电场，对周围环境和人类生活造成潜在的影响。
因此，研究高压输电线路的电场电势分布并对其进行优化，成为了一个值得探讨的课题。
一、高压输电线路电场电势分布计算方法为了研究电场电势分布，我们首先需要了解电场的基本特性。
电场是周围物质对电荷的作用所产生的效应，是一种向外呈矢量的场。
然后，我们还需要知道电势的基本概念。
电势是描述电场的重要物理量，表示电场的单位正电荷在其中的势能，单位为伏特（V）。
为了计算高压输电线路的电场电势分布，我们可以采用合适的计算方法。
目前比较常用的方法有试算法、分段计算法、感应电位法等。
其中，试算法是一种比较简单的方法，可以通过数学方程模拟电场的分布情况，但是由于电场计算比较复杂，所以试算法计算结果不一定精确。
分段计算法则是将输电线路分为若干个小段，然后计算每一小段的电势贡献，得到整个线路电势分布情况。
而感应电位法则是采取电势差的方法，以不同测量点之间的电势差作为计算电场的依据。
二、高压输电线路电场电势分布的影响因素高压输电线路的电场电势分布受多种因素的影响。
首先，高压输电线路本身的电压和电流大小会直接影响电势分布情况。
其次，输电线路的几何形状、材料和半径也会对电场产生影响。
此外，地表和周围建筑物的形状、距离也会对电场电势分布产生影响。
因此，在进行电场电势分布计算和优化时，需要充分考虑这些因素。
三、高压输电线路电场电势分布的优化方法为了减轻高压输电线路所产生的电场影响，我们可以采用多种方法进行优化。
一种比较有效的方法是地面下埋输电电缆。
这样可以将电场产生位置转移到地下，减少对周围环境和人体的影响。
另一种方法是采用隔离器等电气设备，将输电线路分隔开来，减少电场的传输。
特高压输电线路交叉跨越区域工频电场分布计算
ｆ ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ
随着输 电网的大 量建设 ， 以及 远距 离 的特 高压 输 电工程 的推进 ，特 高压输 电线 路示 范工程 不可避 免地与 ５００ｋＶ、２２０ｋＶ、１ １０ｋＶ输 电线 路交叉 跨越 。 当 输 电 线 路 出 现 交 叉 跨 越 的 时 候 ，不 仅 需 要 考 虑 绝
关键 词：超特 高压 ；交叉 跨越 ；三维有 限元 法；工 频 电场
Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｃ ａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ ｆｏｒ Ｃ ｒｏｓｓｉｎｇ ＵＨ Ｖ Ｔｒａｎｓｍ ｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅｓ
Ｓｏｎｇ Ｆｕｇｅｎ； Ｌｉｎ Ｈａｎ２ Ｌａｎ Ｓｈｅｎｇｉ
缘距离 ，还 需要考虑 区域下方 工频 电场 大小 １。 关 于 工 频 电场 计 算 方 法 ， 主 要 有 应 用 于 微 分 方
程 型数学 模型 的有 限元法 以及应 用于积 分方 程型数 学模 型 的 逐 次 镜 像 法 、模 拟 电荷 法 、矩 量 法 等 。
６ ｌ电 技７Ｉｔ ２ｏ１６年第１期
（１．Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０１０８； ２．Ｆｕｊｉａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００３）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｍ ａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｂｅｃｏｍ ｉｎｇ ｍ ｏｒｅ
交流架空输电线路附近工频电场及其人体内感应电流计算研究
交流架空输电线路附近工频电场及其人体内感应电流计算研究摘要：在近几年的发展过程中，我国对于电力的需求日趋加大，用到电的地方也越来越多。
对于电磁场的研究有助于促进我国的发展，因此，人们对于电磁场的关注与之前相比也有了很大的提升。
在对交流架空输电线路附近的工频电场进行研究的时候，不难发现，工频电场会在人体内产生电流。
而且这个电流必须要控制得当，因为电流会引起人体的生理反应，如果电流过大，严重的话还会对人体产生危害。
因此，本文探究分析了交流架空输电线路附近的工频电场，以及产生的电流相关问题。
希望可以加强对工频电场的认识。
关键词：交流架空输电线路；工频电场；电流计算一、对于交流架空输电线路附近工频电场的分析（一）建立交流架空输电线路附近工频电场的模型对于交流架空输电线路附近的工频电场来说，它是属于低频的范畴之内，110KV、220KV、500KV以及1000KV是它所具有的电压。
并且，对于工频电场，它们的电线路所涉及的地方会非常的广泛，因此，通常需要借助杆塔来对工频电场进行电力的输送。
必须要根据《输电线路塔型手册》中的相关规定来对杆塔进行设立，只有严格的按照相关的规定，才能达到杆塔的标准化建设。
工频电场所需要的电压不同，在进行电力输送的过程中所设立的杆塔的规模和类型也是不尽相同的。
例如，工频电场的电压为110KV的时候，采用的杆塔类型是ZS2直线塔。
当工频电场的电压从110KV升高到220KV的时候，ZS2直线塔也就不在适用，而是采用ZM6猫头型直线塔来对工频电场的电力进行输送。
除此之外，还需要注意的是，在对工频电场的输电线路进行设计的时候，不可忽视避雷线以及绝缘子对于输电线路的影响，并且不同的电压，影响大小也是不相同的。
可以使用有限元理论来解释相关的内容，从而建立线路电磁场计算模型。
在这个模型中，可以把工频电场的每一条输电线都看做是一个立方体。
在这个立方体的内部，就是输送工频电场电力相关线路，立方体的外部，即工频电场的外部环境，诸如空气与土地。
500kV超高压输电线路的工频电场分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃａｃ ｌｔ ｎ ｍｏ ｅ ａｌ ｄ ｅ ｕ ｖ ｌｎ ｌｃ ｒ ｈ ｒ ｅ ｉ ｓ ｄ ｔ ｓｉ ｔ ｈ ｉｔｉ ｔ ｎ ｏ ｌ ｃ ｒ ｉｌ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ： ｌｕ ａ ｉ ｄ ｌｃ ｌ ｑ ｉａ ｅ ｔｅ ｅ ｔｉ ｃ ａ ｇ ｓ ｕ ｅ Ｏ ｅ ｔｍａ ｅ ｔ ｅ ｄ ｓ ｒ ｏ ｅ ｃ ｂｕ ｉ ｆ ｅｅ ｔｉ ｆ ｄ ｂ ｌ ｗ ｏ ｃ ｅ
ＹＯＮＧ ｏ ｇ 。 Ｈ ｎ ＨＵ ｎ Ｙａ
（ ． Ｃ ｌ ｇ ｆＥ ｅｔｉａ １ ｏ ｌ ｅｏ ｌｃｒ ｌ＆ Ｉｆ ｒ ｔ ｎ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ， ａ ｇ ｈ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｅ ｃ ｎｏ ｍａｉ ｎ ｉｅ ｒｎ Ｃｈ ｎ ｓ ａＵｎｖ ｒｉｙｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ． ｏ
Ｅ ｖｔａ ｓ ｉｓｏ ｉｅ ，ｂ ｓｄ ｓ ｄｆｅ ｅ ｃ ｅｗｅｎｗｉ ｅｉｌａ ｄｉ ｅ ｒｎ ｔ ｒ ｌｏｂ ｉｆｙｉｔｏ ｕ ｅ ．Ｔｈ ｏ ｇ ｈ ｉ － ｈ ｒｎ ｍ ｓｉｎ ｌ ｓ ｅｉｅ ， ｉ ｒｎ ｅｂ ｔ ｅ ｔ ａ ｒａ ｎ ｌ ｓｏ ｏ ｅａｓ ｒｅｌ ｒ ｄ ｃ ｄ ｎ ｆ ｈ ｌ ｎ ａ ｎ ｒ ｕ ｈｔ ｅｓｒ ｅ
５ ０ Ｖ输 电线路 工频 电场 的实施措施提 供参考。 ０ｋ
关 键 词 ： 电 线路 ； 频 电 场 ｝ 效 电荷 法 ； 输 工 等 限值 ； 蔽 屏
中图分类号 ： ＴＭ８ 文献标识码 ： Ａ
Ａｎａｙ ｉ ｏ ｗｅ ｅ ｕｅ ｙ Ｅｌ ｃｒｃ ｌ ｓｓｆ ｒＰｏ ｒ Ｆｒ ｑ ｎｃ ｅ ｔ ｉ Ｆｉｌ ｆ５ ０ ｅ ｄ ｏ ０ ｋＶ ｈ ａ ｓ ｉｓｏ ｎｅ ｅ ｖ Ｔｒ ｎ ｍ ｓ ｉｎ Ｌｉ ｓ
架 空地 线 两者 之 间的 区别 。通 过 ＭＡＴ Ａ Ｌ Ｂ仿 真 软 件 对 某 一 实际 ５ ０ Ｖ 输 电线 路 的 电 场 进 行 仿 真 ， 析 其 ０ｋ 分
西北地区750kV并行输电线路三维工频电场计算与分析
（ １ ． 西北 电力设计 院有 限公 司 ，陕 西 西安
摘
７ １ ０ ０ ７ ５ ； ２ ． 国网陕西 省 电力公 司 ， 陕 西 西安
７ １ ０ ０ ４ ８ ）
要： 为研 究西北地 区７ ５ ０ ｋ Ｖ 并行输 电线路 线下 三维工 频电场分布特征 ， 根据悬链线 方程建 立计及气象和档
ＧＵＯ Ｌ ｉ ｕ ｍｉ ｎ ｇ ，Ｌ ＥＩ Ｊ ｉ ａ ｍｉ ｎ ｇ ，ＭＡ Ｙｕ ｅ ｈ ｏ ｎ ｇ ，ＹＡＯ Ｊ ｉ ｎ ｘ ｉ ｏ ｎ ｇ
（ １ ． Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ７ ５ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｗｅ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ．ａ ３ Ｄ Ｐ Ｆ Ｅ Ｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ａ ｔ ｅ ｎ ａ ｒ ｙ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｉｎ ｒ ｇ ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｐ ａ ｎ ． Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ７ ５ ０ ｋ Ｖ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ
工频电场 (3)
工频电场简介工频电场是指频率为50或60Hz的电场，是我们日常生活中常见的一种电场。
它由电源供电，通过电力输配系统传输到终端设备，并在周围环境中形成电场。
工频电场既可以通过导体传导，也可以通过空气等绝缘介质传播。
工频电场的产生工频电场的产生主要是由交流电源引起的。
在电力输配系统中，发电厂将电能转化为交流电，通过变压器升压后输入电网，最终供给用户使用。
在配电过程中，交流电会在输电线路上产生电压，进而形成电场。
这个电场的大小和分布会受到电源电压、线路长度和电线的材料等因素的影响。
通常情况下，线路越长，材料导电性越好，电压越高，工频电场的强度就越大。
工频电场的特征强度工频电场的强度用电场强度E来表示，单位是伏特/米（V/m）。
在一个点上，电场强度的大小与电荷密度有关，可以通过以下公式计算：E = k * Q / r^2其中，E为电场强度，k为电场常数，Q为电荷量，r为与电荷Q的距离。
方向工频电场是一个矢量量，它有大小和方向。
电场强度的方向与电荷的正负有关，如果电荷为正，则电场强度方向从正电荷指向负电荷；如果电荷为负，则电场强度方向从负电荷指向正电荷。
分布工频电场的分布受到电源、线路和周围环境的影响。
在输电线路上，由于电荷的电离，电场强度会最大。
而在离线路较远的地方，电场强度则会逐渐减小。
此外，工频电场的分布还会受到地面和建筑物等周围环境的影响。
工频电场的影响对人体的影响工频电场对人体有一定的影响，主要体现在以下几个方面：电离作用当电场强度较大时，工频电场会对人体组织产生电离作用，导致细胞膜的电荷状态失衡，从而影响细胞的正常功能。
生理效应工频电场还会对人体的生理机能产生一定的影响，如引起人体皮肤表面的感觉、心跳、呼吸等方面的变化。
电击风险当人体暴露在较强的工频电场下，有可能引发电击事故，造成人身伤害甚至死亡。
对设备的影响工频电场对设备的影响主要表现在以下几方面：电气设备的损坏强大的工频电场有可能对电气设备的绝缘材料造成损坏，导致设备故障。
高压交流输电线路空间工频磁场分布特性解析
√
√ ［ （ ｃ 。 ｓ 妒 ＋ Ⅳ ｓ ｉ ｎ 妒 ） ＋ （ ｃ ０ ｓ 矿 ＋ ｓ ｉ ｎ ］（ ２ ． １ ）
其 中，Ｋ ：＿ ￣ ２ Ｐ ｏ Ｉ
。
交 流输 电线 路走 廊 的设 计提 供 参
中 国 电 力 出版 社 ． １ ８ ９ － １ ９ ２ 【 ６ ］范 逸之 ．陈文 元 ． Ｖ ｉ Ｓ Ｕ ａ １ Ｂ ａ ｓ ｉ Ｃ与 Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２
串行 通信控 制 ［ Ｍ ］ ． 北京 ： 清 华 大学 出版
图３ ：行 动态驱 动 电路 模块
社 ，２ ０ ０ ２ （ ０ ６ ） ： ５ ４ － １ １ ０ ．
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ・ 电子技术
高压交流输 电线路空 间工频磁 场分 布特性解 析
文／ 张志坚 陆新秋 苏晓 沈震宇 刘 洪 祥
必 要进一步研究和发展超高压 交流 电网，促进
电流 的相 位角为 （ ｐ 。三 相电流均会在 Ｐ点产 生 磁场 ， 结合矢量特性可以对 三个 分量进 行叠加 ， 从而获得合成磁场 ，空间任一 点的磁场 的表达
＜ ＜上 接 １ ６ ０页
Ｒ Ｓ ２ ３ ２／４ ８ ５转换模块还可 以实现对显示 系统
的远程控制。
参考文献
［ １ ］ 诸 昌铃 ． Ｌ Ｅ Ｄ显 示屏 系统 原 理 及 工 程 技 术
【 Ｍ 】 ．成都 ：电子科技 大学 出版社 ， ２ ０ ０ ８ ． ［ ２ 】何立民 ． 单 片机应用技术选编 ［ Ｍ ］ ．北京 ： 北京航 空航天 大学出版社 ， ２ ０ １ ０ ． ［ ３ 】张毅坤 ． 单 片微型计算机原理及应用 【 Ｍ ］ ．
超高压输电线路铁塔附近的三维工频电场计算
超高压输电线路铁塔附近的三维工频电场计算0引言超高压输电线路产生的电场会影响其周围物体及人的安全。
有必要研究输电线路附近的电场强度及其分布。
本文采用模拟电荷法计算了500kV输电线路铁塔附近的三维工频电场分布。
1数值算法输电线路产生的电场现场实测难度较大。
不考虑输电铁塔时，某些简单的输电线路可用近似的解析公式估算。
铁塔附近电场的分布比较复杂，必须进行数值计算。
实验室模拟计算方法也不如数值计算简便、实用。
采用模拟电荷法计算是比较有效的[1]。
其它计算方法大多只研究了输电线路本身产生的电场分布，未能考虑铁塔的影响［2，3］。
在实际输电线路中，铁塔对其附近的工频电场会产生较大的畸变。
为计算方便，将铁塔构架等效为圆形截面，模拟电荷采用线电荷，位于导线中心轴线，匹配点选在与模拟电荷对应的导体边界面上，同时在导体面上选择校验点［4］。
从算法本身考虑，计算时将输电线路按不同的相位配置考虑，以模拟整个周期的电场变化过程，其三相线路初始相位配置如图1。
以后每次计算时按反时针方向变化30°相角，直至180°，共计算7次即可得到模型电场的分布。
2算法验证2.1计算模型以500kV输电线路为例，线路的线电压为500kV；四分裂导线的直径为29mm；双避雷线接地，半径5.5mm；将大地作为单层均匀土壤处理，土壤电阻率100Ω·ｍ。
计算中对实际线路铁塔作了简化，忽略了部分对电场分布影响不大的铁塔金属结构件、绝缘子串和线路固定金具。
其中1～12分别为测点的轨迹。
2.2电场计算与测试结果比较对铁塔附近的三维电场进行了数值计算，同时作了实测予以验证。
测量采用G CD—100光纤场强电压表，其探头无源、体积小且无金属部件，测量时不会导致空间电场畸变，亦可防止外界电磁场干扰。
测量时分别从相线悬挂点的几何中心开始沿水平和垂直方向每隔0.5m测量1个点，直到塔身。
2A、2B和2C处水平和垂直方向的测试和计算数据。
电场的特性与电势的计算
电场的特性与电势的计算电场是物理学中的重要概念，描述了电荷对周围空间中其他电荷产生的作用力。
电场具有一些特性，如方向、大小和形状，同时可以用电势进行计算。
本文将介绍电场的几个主要特性，并详细解释电势的计算方法。
一、电场的特性1. 方向：电场的方向取决于电荷的正负。
同性电荷（同为正电荷或同为负电荷）会产生指向彼此的电场，而异性电荷（正负电荷）则会产生指向对方的电场。
2. 大小：电场的大小受电荷量和距离的影响。
根据库伦定律，电荷量越大，电场强度越大；距离越远，电场强度越小。
电场强度的计量单位为N/C（牛顿/库仑）。
3. 形状：电场的形状取决于电荷的分布情况。
当电荷呈球对称分布时，电场呈球对称分布；当电荷呈线对称分布时，电场呈环形分布。
二、电势的计算方法电场的电势是描述一个电荷在电场中的势能变化情况。
电势的计算可以通过以下两种方法进行。
1. 电势差计算：电势差是指两点之间的电势能差异。
电势差的计算公式为V = Ed，其中V表示电势差，E表示电场强度，d表示两点之间的距离。
当电势差为正值时，表示电场由高电势点指向低电势点；当电势差为负值时，表示电场由低电势点指向高电势点。
2. 电势能计算：电场中的电势能可以通过电势差的计算公式和电荷的电势能公式相结合求解。
电荷的电势能公式为Ep = qV，其中Ep表示电势能，q表示电荷量，V表示电势差。
三、电场和电势的关系电场和电势是密切相关的，它们之间的关系可以通过以下公式表示：E = -∇V。
其中E表示电场强度，V表示电势，∇表示梯度运算符。
这个公式表明，电场强度是电势的负梯度。
根据电场和电势的关系，可以通过已知电场来计算电势，或者通过已知电势去计算电场。
这种相互转化的方法在实际问题中具有重要的应用，可以帮助我们更好地理解和分析电荷的行为。
总结：本文介绍了电场的特性和电势的计算方法。
电场具有方向、大小和形状等特性，可以通过电势差和电势能进行计算。
电场和电势之间存在一定的关系，可以通过它们之间的公式进行转化计算。
特高压六相输电线路工频电场强度计算
特高压六相输电线路工频电场强度计算王艳;王树欢;焦彦军【摘要】为研究特高压六相输电线路表面电场和空间电场的特性,参考特高压同塔双回输电线路杆塔结构,计算设计特高压六相输电系统杆塔典型尺寸并选取分裂导线型号.在此基础上,考虑分裂导线中各子导线间的相互影响,计算特高压六相输电导线表面最大场强和线路下距地面1m处的空间电场分布,并将计算值与相应电压等级的同塔双回线路进行比较,结果表明特高压六相输电导线表面场强和线路下距地面1m处的空间电场均优于同塔双回线路.故特高压六相输电线路具有更好的环保性能.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2015(048)003【总页数】6页(P44-49)【关键词】六相输电;特高压;表面电场;空间电场;分裂导线【作者】王艳;王树欢;焦彦军【作者单位】华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,河北保定071003;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,河北保定071003;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM721中国能源产地和负荷中心分布不均，无论是能源的大容量、远距离传输，还是资源的优化配置，以及新能源的大规模接入、雾霾的治理，都需要特高压电网的强大支撑[1]。
特高压输电线路需要较宽的线路走廊，还受地理条件和环境保护的限制，因此研究大容量、走廊利用率高的输电技术是一项有着重要意义的课题。
相对于传统的同塔双回三相输电，六相输电系统具有传输功率密度大，占用线路走廊窄等优点，将六相输电技术应用于特高压输电上将是一种很好的选择[2-7]。
在进行特高压建设前期需要进行输电线路工频电场强度计算，其计算结果可以作为电晕损耗和输电走廊电磁环境评估的依据。
国内外学者对传统特高压同塔双回输电线的工频电场做了大量的研究，然而，特高压六相输电技术作为一种新提出来的输电技术，国内外学者对其所做的研究还比较少，因此本文重点计算特高压六相输电线路的工频电场强度。
输电线路的电磁环境研究课件
工频磁场的限值标准
我国环境行业标准HJ/T—1998《500kV超高压 送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》，推荐 应用国际辐射保护协会关于对公众全天辐射时的工频 限值0.1mT作为磁感应强度评价的标准。
工频磁场的计算方法
➢ 二维计算方法（国际大电网会议推荐方法） 工频情况下，线路的磁场仅由电流产生，可直接应用安培环
计算结果为大雨天时的无线电干扰值，该值减去约10～ 15dB 可为符合双80%无线电干扰值。
无线电干扰的影响因素（1）
导线对地高度 分裂间距 子导线半径 耦合地线影响 导线布置形式 海拔高度影响 天气变化影响
无线电干扰的影响因素（2）
➢ 导线对地高度影响
增加导线对地高度是减小无线电干扰的一个有效措施。
工频电场限值标准
根据HJ/T24－1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影 响评价技术规范》工频电场测量点距地高度1.5m。
居民区工频电场强度限值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，场强限值取7kV/m ； 跨越农田，场强限值取10kV/m。
工频电场的计算方法
➢ 导线直径的影响
导线直径的变化对工频电场几乎没有影响。
工频电场的影响因素（6）
➢ 耦合地线的影响（1）
• 一根耦合地线：底相导线下方2.5m，塔身中心； • 两根耦合地线：底相导线下方2.5m，塔身两侧（距中心 13m）各一根； • 三根耦合地线：底相导线下方2.5m，塔身中心及两侧各一 根； • 五根耦合地线：底相导线下方2.5m，塔身中心及两侧（距 中心13m、6.5m）各两根。
➢ 通常按照统计分析的方法表示无线电干扰的测量结果，一般按积 累分布表示，通常用的是晴天的50%、雨天和全天侯分布曲线。
电场的计算与电荷分布
电场的计算与电荷分布电场是物理学中的重要概念，描述了电荷周围的力场。
在实际应用中，了解电场的计算方法以及电荷分布对电场的影响是非常重要的。
本文将探讨电场的计算方法，并探讨电荷分布对电场的影响。
一、电场的计算方法电场的计算主要依赖于库仑定律。
根据库仑定律，两个电荷之间的力与它们的电量大小成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
电场的计算可以通过将作用在一个测试电荷上的力除以测试电荷的电量得到。
具体而言，对于一个单个电荷，其电场可以由以下公式计算得出：E = k * Q / r^2其中，E代表电场强度，k代表库仑常数，Q代表电荷的大小，r代表电荷到待测点的距离。
对于多个电荷的情况，可以将电场强度叠加求和。
例如，如果有两个电荷Q1和Q2，则在待测点P处的电场强度可以通过以下公式计算得出：E = k * (Q1 / r1^2 + Q2 / r2^2)其中，r1和r2分别代表电荷Q1和Q2到待测点P的距离。
二、电荷分布对电场的影响电荷分布可以对电场产生重要影响。
不同的电荷分布形式将导致电场的特定分布。
以下将讨论几种常见的电荷分布形式对电场的影响。
1. 线电荷分布线电荷分布是指电荷均匀分布在一条直线上。
在这种情况下，电荷会在垂直于线上的方向上产生电场，而在水平方向上电场强度为零。
电场强度的计算可以通过积分来实现，具体的推导过程在此不做详述。
2. 面电荷分布面电荷分布是指电荷均匀分布在一个平面上。
在这种情况下，电荷会在垂直于平面的方向上产生电场，而在平面内的水平方向上电场强度为零。
电场强度的计算可以通过对平面上的电荷微元进行积分来实现。
3. 体电荷分布体电荷分布是指电荷均匀分布在一个三维空间中的体积内。
在这种情况下，电荷会在所有方向上产生电场。
电场强度的计算可以通过对体积内的电荷微元进行积分来实现。
不同的电荷分布形式将导致不同的电场分布。
通过了解电荷分布的特点，我们可以更好地理解电场的行为，以及如何预测和计算电场。
超高压输电线路工频电场数值分析
∫
（ 5）
输电线悬挂两端点等高 （ 对地高度均为 H ） ， 时 最大弧垂 g 出现在档距中央， 如图 1 所示。 由式（ 5 ） 有
图2
模拟电荷计算
ax j 1 1 1 dx － ） cosh τj （ L rj r' j 4 πε0 l 将式（ 6 ） 离散化为 φ =
0174 式中 — —电位； ［ P］ — — —电位系数矩阵； Q— — —模拟电 φ— 荷。
2013 ， 41 ( 1 )
如图 2 所示空间线电荷 τ j 在空间一点 C 所 产生的电位为 φ = 1 1 1 － ） dl τ （ r' j 4 πε0 l n r j
求解得到这些模拟电荷的电量后， 便可求得 所在场域内的电位和电场分布。 1． 2 导线弧垂 由于架空输电线路档距比其截面尺寸大得 多， 同时导线线形状的影响很小可以 忽略， 而导线的荷载沿线长均匀分布， 则导线悬挂
离、 导线分裂数、 相序及架设屏蔽线等对输电线路 下方地面附近工频电场影响的规律和特征 ， 为超 高压输电线路设计、 改造提供参考。
1
计算模型
高压交流输电线路主要在工频 50 Hz 交流电 压下工作， 电极间电压随时间的变化是比较缓慢 的， 极间的绝缘距离远比相应电磁波的波长小得 多， 因此分析时可将其产生的电磁场看作静态场 。 1． 1 模拟电荷 用模拟电荷法求解静电场问题， 是将空间连 续分布的电荷以有限数量的置在一定几何位置上 的离散电荷来等效代替， 然后根据迭加原理， 由这 些电荷来计算场域的电位分布和电场强度 。 据此， 就可写出以这些模拟电荷电量为未知 数的线性代数方程组为 P］ ·Q φ =［ （ 1）
Numerical Analysis of Power Frequency Electric Field Intensity for EHV Transmission Lines
特高压输电线路的电气特性分析与计算
特高压输电线路的电气特性分析与计算随着电力需求的增长和煤炭等传统能源越来越受人们的关注，清洁、可再生能源逐渐成为了人们眼中的新宠。
但是，这些可再生能源多数位于偏远、山区地带，而市区等负荷较大的地方却离这些能源较远，因此需要在距离较远的距离进行大规模的电力输送。
而特高压输电线路应运而生，成为可再生能源的重要媒介。
特高压输电线路的电气特性分析是设计和运行这些大型输电线路的关键。
本文从介绍特高压输电线路的基本结构，电气特性理论及计算方法，以及对存在问题的探讨三个方面进行分析和论述。
一、特高压输电线路的基本结构特高压输电线路由输电塔、导线和附件等组成。
输电塔是支持导线的主要结构，导线是输电的主要媒介。
附件包括嘴管、绝缘子、接地装置、防雷设施等，起到了保持导线稳定、保护导线不受雷击等作用。
输电塔一般需要经过优化设计，以满足电力系统的需求，主要考虑的是结构的稳定性和适应性。
常见的输电塔结构主要有L形、T形、H形、十字形等，其中H形输电塔的使用比较广泛。
导线的材料、型号和截面等参数都需要进行严格的选择和计算，以满足电力输送的需求。
常见的导线材料有铝合金、铜合金等，而导线型号和截面则主要要考虑输电距离、电流大小和线损等因素。
附件的作用比较多样，但是主要目的是为了确保特高压输电线路的稳定性和安全性。
嘴管主要是调整导线的张力和方向，绝缘子则要确保导线电气性能良好，防雷设施则是为了保护导线和输电塔不受雷击。
二、特高压输电线路的电气特性理论及计算方法特高压输电线路的电气特性是指特高压输电线路在传输电力时的电气性能。
这里主要介绍特高压输电线路的电场、磁场和阻抗三个方面。
电场是特高压输电线路中最主要的电气特性之一，其主要与导线电势有关。
特高压输电线路的电场会产生电流，从而产生电磁场。
电磁场一般会有影响距离、频率等因素，其特点主要是分布比较均匀且具有一定的方向性。
特高压输电线路的阻抗则主要是指其电导率和电容值两个方面。
电导率越大，电流损耗越小；电容值越大，电场效应越强，从而导致电流损失加大。
[整理版]高压输电线路四周的工频电场有多大？
![[整理版]高压输电线路四周的工频电场有多大？](https://img.taocdn.com/s3/m/6e0ac3df59f5f61fb7360b4c2e3f5727a5e924a9.png)
高压输电线路附近的工频电场有多大？在公众生活环境中，较高的工频电场多出现在高压架空输电线路（包括变电站架空进出馈线）周围。
高压架空线路在其周边产生的工频电场强度主要取决于线路电压等级的高低。
按现行国内、外的线路设计标准，从10kV高压配电线路至500kV超高压输电线路，周边电场强度随电压等级的提高而增大。
这主要是因为较低电压等级输电线路的设计高度，在更大程度上受人类活动空间对线路安全距离的限制（跨越树木、道路、房屋及弱电线路时还需保持额外的安全距离），致使设计所取的相对架设高度较高。
这导致从10~500kV，随电压等级提高，周边电场强度呈递增现象。
而对500kV及以上电压等级（包括750～1000kV特高压输电），线路设计高度主要取决于电磁环境控制要求。
根据实测结果，按我国《110～500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T 5092―1999）中导线对地面最小距离（最大计算弧垂情况下）的设计规定。
500kV输电线路导线下方弧垂最低点，地面最大电场强度一般不超过10kV/m。
应当指出，邻近输电线路地面的最大电场强度（也就是我们通常进行环境评估或监测时关注的对象）是指输电线路导线弧垂最低处的电场强度。
通常，输电线路两座相邻杆塔间的档距，长达数十至数百米不等，相应的高压线路导线因弧垂造成的对地高度差可达数米至二、三十米以上。
导线弧垂最低处下方的地面最大电场强度只出现在弧垂最低的局部地带，在线路导线离地较高地带的地面电场强度将明显低于上述最大强度值。
高压架空输电线路周边的电场强度，不仅取决于线路的电压等级，在很大程度上还受到线路设计参数的影响。
这些影响因素主要有：三相导线的布置方式（与杆塔结构型式密切相关，例如三角形布置、水平等高布置、三相垂直布置等，在导线最小离地高度相同的情况下，水平布置方式的地面电场强度最高）；相导线离地（最低）高度；三相导线相间距离（三相导线采取紧凑型结构可使地面电场强度明显下降）；每相导线是否采取分裂结构（采用2分裂或4分裂等结构，因其增加了高压导线的等效半径，可明显减少线路电晕和相应的噪声，但同时会提高线路下方临近地面处的电场强度）；分裂导线间的“分裂间距”（分裂间距提高，地面最大电场强度提高）；是否采用同杆多回路；同杆多回路结构布置以及各回路相互间的相序是否优化排列（采用同杆多回路结构可节省线路走廊占地，但有可能增加地面电场强度）等等。
超高压输电线工频电场的分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｇ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ＥＨＶ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｏ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ，ｔ ｈｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｅ ｘ － ｐｏ ｕ ｎｄ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｏ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｐｏ ｗｅ ｒ￣ｅ ｑ ｕｅ ｎ ｃ ｙ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉｃ ｒ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｂ ｙ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｄ ｂ ｏ ｕｎ ｄ ａ ｒ ｙ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ，ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ
第３ ７卷 第 ４期
２ ０ １ ５年 ８月
黑
龙
江
电
力
Ｖｏ Ｌ ３ ７ Ｎｏ ． ４ Ａｕ ｇ ．２ ０１ ５
Ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ
超 高压 输 电线 工 频 电场 的分 析
孙丽 萍， 杜丽娟 ， 周宏威 ， 何
ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ，ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ￣ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉｃ ｒ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｏ ｆ ＥＨＶ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ｗｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｔ ｒ ｅ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｔ ｒ ｅ ｅ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｄ ｂ ｏ ｕ ｎｄ ａ ｒ ｙ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ａ ｂｌ ｅ ｔ ｏ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ －
高压输电线路电场分布特性与规律研究
高压输电线路电场分布特性与规律研究电力输送是现代社会运转的重要支柱之一，高压输电线路作为输送电力的主要通道，其安全性和稳定性被广泛关注。
其中，电场分布特性是高压输电线路安全问题研究中的重点之一。
一、高压输电线路电场分布特性的研究背景高压输电线路的安全性涉及到许多方面，其中电击危险是其中一个重要的影响因素。
电场分布特性是评估电击危险的重要因素之一，也是高压输电线路安全问题研究的重点之一。
二、高压输电线路电场分布特性的影响因素1.输电线路的电气参数输电线路的电气参数会对电场分布特性产生影响。
通常情况下，输电线路的线路电阻和线路电感较小，因此线路电流较大，导致电场分布特性较为复杂。
2.输电线路的导线布局方式输电线路的导线布局方式也会对电场分布特性产生影响。
常见的导线布局方式有单回线、双回线和多回线。
在单回线中，电场分布比较集中，而在多回线中，电场分布则比较均匀。
3.输电线路支架的结构形式输电线路支架的结构形式也会对电场分布特性产生影响。
在支架接地电阻较大的情况下，电场分布较为复杂，可能导致电场梯度大，对人体产生更高的电击危险。
三、高压输电线路电场分布特性的规律研究1.利用电位法研究电场分布特性电位法是研究电场分布特性的常用方法之一。
该方法利用测量的电位数据，通过计算和分析，得出电场分布特性的规律和特点。
电位法的不足之处在于需要使用大量的电位测量仪器，在实际应用中较难推广。
2.利用有限元法研究电场分布特性有限元法是计算电场分布特性的重要方法之一。
该方法通过划分物体为多个小单元，建立数学模型，进行仿真计算。
有限元法可以准确地模拟输电线路的电场分布特性，但计算时需要消耗大量的计算资源。
3.电场分布安全评估为了评估高压输电线路的电击危险程度，需要将电场分布特性和人体模型相结合进行评估。
电场分布安全评估可以帮助了解电场梯度变化的规律和人体受到电击的可能性，为行业制定相应的安全标准和建立相应的防护措施提供依据。
四、总结高压输电线路电场分布特性是电力输送领域的重点之一，其安全问题不仅涉及到技术问题，还涉及到人类健康问题。
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２５８２
高 电 压 技 术 Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１１，３７（１０）
是因为测量仪器受 到 了 气 象 条 件 的 影 响，并 非 线 路 附近的电场分布发生变化。为说明这一被广大测试 人员及部分研究人 员 误 解 的 现 象，本 文 从 理 论 上 分 析了电场分布，并设 计 了 模 拟 电 位 分 布 测 试 以 及 不 同绝缘状态的测试仪器对相同电场测试进行验证。
然而，输 电 线 路 工 频 电 场 的 分 布 是 由 线 路 自 身 的 结 构 、导 线 布 置 、运 行 电 压 和 导 线 对 地 高 度 等 因 素 决定。气象条件对工频电场影响的考虑重点在于对 导线弧垂影响 引 起 的 导 线 对 地 距 离 变 化。 文 献 ［７－ ８］对 测 试 条 件 做 出 了 明 确 的 要 求，即 相 对 湿 度 ＜ ８０％ ，雨 雾 等 条 件 下 工 频 电 场 测 量 值 较 晴 好 天 气 大 ，
示。图中，ｑ 表示导线上的 电 荷，由 该 电 荷 产 生 电 场
Ｅ 的方向在地面上方与地面垂直。
３）工 频 电 场 与 导 线 － 大 地 之 间 的 空 气 状 况 无 关
对于 交 流 线 路 在 线 路 下 方 产 生 的 电 场，考 虑 线
路与大地之 间 的 介 电 常 数ε（忽 略 线 路 对 大 地 的 泄
文 献 标 志 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００３－６５２０（２０１１）１０－２５８１－０６
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅｓ
绝缘状况决定了电场的畸变程度，使 得 仪 器 的 读 数 不 同。 因 此 电 场 畸 变 的 测 量 和 计 算 是 彻 底 解 决 这 一 问 题 的 关
键 ，是 今 后 研 究 的 重 点 。
关键词：工频电场；气象条件；电位分布；绝缘状态；输电线路；空气介质；弧垂
中 图 分 类 号 ：ＴＭ１５
压；Ｃ 为线路对 地 电 容；ε 为 介 电 常 数；Ｈ 为 导 线 对
地 高 度 ；ｒ 为 导 线 等 效 半 径 。
输 电 线 路 所 产 生 的 工 频 电 场 是 一 种 随５０ Ｈｚ频 率交变的准静态场，它 的 一 些 效 应 可 以 用 静 电 场 的 一般概念来分析。
１）工 频 电 场 是 实 时 的 旋 转 场 电场在空间 ｘ 及ｙ 两个方向上的分量都是随 时间变化的脉动量。由于 通 常φｘ ≠φｙ，因 此 空 间 每 一 点 的 合 成 电 场 是 一 个 旋 转 的 椭 圆 场 ，如 图 １ 所 示 。 图中，ｔ 为 时 间；Ｅｘ，ｙ，ｔ为 合 成 电 场 强 度；Ｅｍａｘ、Ｅｍｉｎ分 别为电场椭圆长轴幅值、电 场 椭 圆 短 轴 幅 值；Ｅｘ、Ｅｙ 为电场在空间ｘ 及ｙ 方 向 上 分 量 的 幅 值；φｘ、φｙ 为 ｘ、ｙ 方向上 电 场 分 量 的 相 位 角；ω 为 角 频 率。 椭 圆 场的大小和方向都 随 时 间 不 断 地 变 化，其 最 大 值 并
３．鄂 州 供 电 公 司 ，鄂 州 ４３６０００）
摘 要：气象条件会对导线的弧垂产生影响并导致线路附近的电场发生变化，这 已 被 广 泛 关 注变大的现象使得部分研究者认为气象条件直接改变了电场大小。为说明潮湿或
雨水等气象条件不会直接改变输电线路附近电场大 小 和 分 布 特 性，对 电 场 分 布 进 行 了 理 论 分 析，并 设 计 了 模 拟 电
１ 工 频 电 场 特 性
有效值来表示。线路附近地面电场强度的最大值通
常出现在边相外不 远 处；随 着 与 线 路 之 间 距 离 的 增
加，电场强度 很 快 降 低。 如 前 所 述，在 地 面 附 近 Ｅｘ ＝０，电场方向与地 面 垂 直，也 使 得 在 距 平 坦 地 面 上
方约２ｍ 的 空 间，电 场 基 本 上 是 均 匀 的，如 图 ２ 所
高电压技术 第３７卷 第１０期 ２０１１年１０月３１日 Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１０，Ｏｃｔｏｂｅｒ ３１，２０１１
２５８１
输电线路工频电场分布特性与计算方法辨析
张 广 洲１，２ ， 朱 银 军３ ， 张 业 茂２ ， 陈 豫 朝２ ， 周 文 俊１ （１．武 汉 大 学 电 气 工 程 学 院 ，武 汉 ４３００７２；２．国 网 电 力 科 学 研 究 院 ，武 汉 ４３００７４；
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ（ＴＬｓ）ｗａｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｅｏｒｏ－ ｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｇｓ ｏｆ ＴＬｓ，ｔｈｏｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｉｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｒｅａｄｉｎｇｓ ｏｆ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｉｎ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｏｒ ｒａｉｎ ｌｅａｄ ｔｏ ｍｉｓｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｄｉ－ ｒｅｃｔｌｙ．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ｗｉｔｈ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅｓ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅａｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｈｕｍｉｄ ｓｔａｎｄ ｉｓ ａｂｏｕｔ ２ｔｉｍｅｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｙ ｏｎｅ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｒｙ ａｎｄ ｒａｉｎ ｓｔａｔｅ ａｒｅ ｔｈｅ ｓａｍｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉ－ ｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｒｙ ｏｒ ｈｕｍｉｄｉｔｙ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｎｄ ｃｈａｎｇｅｓ，ｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｔｏ ｓｏｍｅ ｄｅｇｒｅｅ ａｎｄ ｍａｋｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅａｄｉｎｇｓ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｔｕｒｂｅｄ ｆｉｅｌｄ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ ｓｈｏｕｌｄ ｔｏ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ；ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ；ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ；ｔｒａｎｓ－ ｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ；ａｉｒ ｍｅｄｉｕｍ；ｓａｇ
０ 引 言
输电线路工频电场分布的计算一直广受重视， 文 献 ［１－４］对 交 流 输 电 线 路 的 电 磁 环 境 、包 括 工 频 电 场进行了不同的计 算 方 法 研 究，并 分 析 了 各 种 不 同 计算方法在实际工程应用中计算精度的差别。文献 ［５］中 考 虑 了 气 象 参 数 变 化 引 起 输 电 线 路 荷 载 、应 力 和弧垂变化影响线 下 工 频 电 场，讨 论 了 架 空 悬 链 线
不等于 槡Ｅｘ２＋Ｅｙ２ ；旋转的 椭 圆 场 在 空 间 某 点 的 电 场
矢量方向和大小在椭圆轨迹上旋转变化。但在地面 上，因 Ｅｘ＝０，该椭圆则变为垂直于地面的线段。
２）平 坦 地 面 上 的 电 场 均 匀 性 在 工 频 电 场 中 ，电 场 方 向 周 期 性 地 变 化 ，于 是 引 起导体内部正、负 电 荷 的 往 复 运 动。 这 种 往 复 运 动 本身就是在导体内部流动的交变电流。这个电流的 大小仅与导体的形 状 及 外 施 电 场 的 强 弱 有 关，而 在 很大范围内与导体 的 电 阻 率 无 关，也 就 是 与 导 体 的 性 质 无 关 。 在 这 种 条 件 下 ，高 压 装 置 下 的 大 地 ，甚 至 一些活的有机体，都 可 以 认 为 是 导 体。 所 以 在 工 频 电场计算模型和问 题 分 析 当 中，大 地 和 人 体 都 按 导 体处理。 通常输电线路产生的工频电场大小和分布均以
试验 结 果 显 示：电 位 分 布 试 验 显 示 在 干 燥 和 淋 雨条件下，导线附近 的 电 位 是 相 同 的；潮 湿 支 架 （绝 缘 水 平 低 ）的 测 量 仪 器 的 读 数 约 为 干 燥 支 架 的 ３ 倍 。 试验结果表明电场不因潮湿或雨等气象条件的变化 而改变，但测试仪器 支 架 的 绝 缘 状 况 因 潮 湿 或 雨 等 气象条件变化；而不 同 的 绝 缘 状 况 决 定 了 电 场 数 值 的 畸 变 程 度 ，使 得 仪 器 的 读 数 不 同 。 文 献 ［６］中 对 雨 天电场的测试 结 果 并 没 有 按 照 文 献 ［７－８］的 要 求 进 行，从而导致了 测 试 结 果 变 大。 由 此 测 试 结 果 来 修 正计算程序并将计 算 结 果 修 正 到 这 一 结 果，也 不 合 理。试验同时表明电场畸变的测量和计算是彻底解 决 这 一 问 题 的 关 键 ，是 今 后 研 究 的 重 点 。
位分布测试以及不同绝缘状态的测试仪器对相同电场测试进行验证。结果显示，潮 湿 支 架（绝 缘 水 平 低）的 测 量 仪