特高压输电技术分析

特高压输电技术分析

彭汉华

彭汉华（惠州供电局变电部）

摘要：特高压在远距离、大容量输电中具有明显的经济效益。由于特高压输电电压高、分裂导线多等特点，使得特高压线路的无线电干扰、静电感应、可听噪声等环境问题一直为人们关注，成为制约特高压建设的一个重要因素。

关键词：特高压输电电磁环境影响

0引言

特高压在远距离、大容量输电中具有明显的经济效益。由于特高压输电电压高、分裂导线多等特点，使得特高压线路的无线电干扰、静电感应、可听噪声等环境问题一直为人们关注，成为制约特高压建设的一个重要因素。为探明特高压环境影响问题，国内外对此问题进行了大量的研究和测试。

1线路的无线电干扰

1.1测量分析表明，线下无线电干扰水平：1MHz时为60dB左右；0.5MHz时为68dB左右。这个结果偏大，所以应该进一步考虑试验线段本身会影响无线电干扰水平的因素。

1.2由于短线路的无线电干扰的测量会受到端部反射的影响，可采用几何平均法进行分析，以消除这种影响。

1.3在我所的200m长的试验线段测量无线电干扰，以1MHz为参考频率进行长期测量，测量读数是稳定和可靠的。1MHz时干扰水平雨天比晴天大6～15dB。

1.4长串绝缘子的无线电干扰是一个值得注意的问题，可以通过测量无线电干扰电压的方法来研究长串绝缘子及其均压措施的有效性。所以建议对长串绝缘子的无线电干扰进行研究。“750kV输电工程电磁环境的研究”项目，无线电干扰的研究主要以计算、分析的思路来进行。通过对不同分裂数、不同导线形式，以及不同的导线高度和电压（750和800）进行了计算、分析，提出了750kV输电线路的无线电干扰采用6×400mm导线较4×600mm要小，且其80%值在53～55dB之间的结论。考虑到西北高海拔因素的影响，西北750kV输电线路的无线电干扰应限制在55～58之间。

2线下的工频电场

输电线路和附近物体之间的净距的选择，首先是要避免发生闪络的可能性。随着输电电压等级的提高，还必须考虑输电线路产生的静电效应，以避免过量的充电电流、感应电流等。输电线路的静电效应与地面场强相关，也就是线路产生的电磁效应，它对人体、动物和植物可能会产生影响，尤其是对人体的影响。因此限制特高压线路的工频场强是十分重要的。由于特高压线路的额定电压、导线分裂数以及分裂半径的增加，集中在一相导线上的电荷增大，因此改变了输电线路导线下的电场分布。另外，在导线对地高度增加不多的情况下，特高压线路相间距离增大很多，导致三相电荷对线路下电场的相互补偿作用减小。所以特高压线路下的电场环境是不同于其他电压等级输电线路情况的。

“特高压输电线路对环境影响的研究”结论表明，特高压输电线路下工频电场，最大值出现的地点与500kV的一样，位于边相导线外约1m处（水平排列），但特高压线路下的高场强区域比500kV线路的要大。根据分析，特高压线路下的工频电场的控制可分别确定为：①非公众活动区或农业区域为12~15kV/m；②公众容易接近地区、跨越公路处7~12kV/m；③线路走廊边缘处于公众活动区域为5~6kV/m。

在“交流特高压输电环境影响问题的基础研究”项目中，主要测试了1100kV线路工频电场的横向分布和沿线路方向的电场分布。通过分析、并与计算结果比较得出：

2.1在导线高度22.5m、相间距离23.8m条件下，实测的地面工频场强最大值为8.26kV/m，小于常规设计允许值。实测结果说明，铁塔具有屏蔽作用，但相距30m以外时屏蔽作用不明显。实测的人体感应电流最大为1.73μA，测量中触摸测量皮尺时有强烈的刺痛感。

2.2根据静电效应（长期效应及暂态电击效应）研究分析，建议特高压线下工频场强限值按如下原则划分：①非公众活动区域或农业区域为11~15kV/m；②公众容易接近地区、跨越公路处为7~10kV/m；③线路走廊边缘，处于公众活动区域为5~6kV/m；④大规模建筑、人员长期逗留的区域，地面场强应限制在3kV/m及以下，以将暂态电击引起的感觉控制在人们能普遍接受的程度。

2.3为消除暂态电击引起的不适，除加强科普宣传以消除人们的恐惧心理外，还可通过对绝缘物体实施接地、增加屏蔽线及屏蔽网的措施来减缓；对线路与公路交叉的情况，应尽量让公路靠近铁塔通过。另外，减小导线的分裂间距和相间距离是降低输电线下工频场强的一种最经济的方法，但应考虑到这时会使导线表面场强变大，从而使无线电干扰及电晕损失增加。“750kV输变电工程电磁环境的研究”项目，采用计算和模拟试验的方法，通过分析、比较，提出750kV线路下1.5m处的场强最大值应控制在11~12kV/m。

3可听噪声

对特高压输电线路因电晕而产生可听噪声问题的重视，是从美国采用500kV和765kV超高压输电开始的。美国在实施超高压输电过程中，先后在弗吉利亚电力公司和美国电力公司的部分输电线路上，出现过可听噪声引起居民抱怨并诉诸法律的问题，后来这些超高压输电线路不得不采取降压运行或停止运行的措施。因此，电晕噪声作为实现特高压交流输电的一种限制因素，更引起各国科研人员的高度重视，并把它列为特高压输电基础研究的一项重要内容。

以美国BPA推荐的特高压线路的可听噪声的预测公式为基础，对1150kV线路的可听噪声进行了计算预测，并结合我国现行的“城市区域环境噪声标准”，提出将特高压线路走廊边缘的可听噪声限制在57dB（A）的结论。在“交流特高压输电环境影响问题的基础研究”项目中，通过对试验线段为期一年半的可听电晕噪声实测研究得出：

3.11100kV试验线段的三相等效声级为48.5dB(A)。累计百分声级L5和L50分别为55dB(A)和49dB(A)，与理论予测值L50=50.13db(A)十分接近。说明1100kV特高压输电采用8×LGJQ400对称分裂导线是可行的，噪声水平比较低；

3.2电晕噪声频谱分布，侧面分布和累计百分声级分布与美国国家标准的相应分布图形非常一致；

3.3在风速为8.2m/s时，测得的风噪声为72dB(A)，风噪声随风速的增加而增加，风噪声的频率大多在50～150Hz范围内；

3.4提出了若干降低电晕噪声及风噪声的技术措施，其中最为现实和有效的措施是全线和部分线段的导线采用非对称分裂方式，在导线表面梯度不太高的条件下，采用非对称度为2～3的非对称分裂方式，就足以达到降低电晕噪声的目的。

由于受气候条件的限制（未出现过雾、雪、冰冻等气候），未测到雾、雪、冰冻条件下导线的电晕噪声。“750kV输变电工程电磁环境”项目可听噪声的研究主要是在理论计算的基础上进行。通过对各种不同线路参数可听噪声的计算分析，提出了西北750kV输电线路可听噪声建议控制在55dB内的结论。

4讨论

特高压输电线路电磁环境的研究，国内外已作了大量的研究工作，但由于我国目前还未建成一条相应线路，且我们的试验数据是在单相加压的情况下得到的。建议对试验线段施加三相电压，同时考虑改变线路参数来进一步开展特高压线路的电磁环境研究工作。