高压交流输电线路电磁环境研究

摘 要：对于常规架设方式下的电磁环境、平行架设方式下的高压交流输电线路电磁环境、交叉跨越区域下的电磁环境均需要考虑工频电场、工频磁场、无线电对高压输电线路的影响，从而提升输电线路的输送效率，降低对人民身体的损害，值得推广。

关键词：高压输电线路；电磁环境；常规架设；平行架设；交叉跨越

1 绪论

1.1研究背景

自从电的应用领域不断拓宽，我国对电力的需要也不断增长。然而我国的能源分布不均匀，西南地区主要是水力资源，华北、西北地区主要是火力资源。东部沿海地区出现电力超负荷状态。所以我国要进行电力输送就要建设能源传输通道。电力采用高压输电，损耗的能量最小。

高压输电线路具有电压高、电流大、导线截面粗等特点。高压输电技术中的高压电晕效应和电磁场及其影响属于电磁环境。居民认为其影响了当地居民的环境，给人类带来危害，主要是它会产生感应电荷和暂态电击，还会容易产生火灾，重要的是电晕放电产生的无线电干扰无线通讯，还会产生噪音。关于上述居民反映的问题，国家在设计高压输电线路时要予以充分考虑。

1.2 研究现状

为了解决无线电干扰和可听噪音，各国对高压交流输电线路电磁环境问题进行了电晕笼试验和试验线段试验。试验线段试验具有可长时间测量无线电干扰和可听噪音的优点；电晕笼试验具有结构简单、易于调整、周期短等优点。试验线段试验对于环境干扰较大，所以电晕笼试验更受国家的重视。众多国家开展了电晕笼试验的研究，获得各种气候条件下的预测公式，并得到了无线电干扰和可听噪声的计算公式。交流线路中用二维模型计算电磁场的分布情况，而用有限差分法、有限元法、等效电荷法及矩量法等方法计算电场。学者对于高电压大电流方式输电产生的生态影响做了许多研究。其中产生的电场和磁场对于居民存在着生理影响和电击影响。目前，经专家调查电场和磁场对于人类只有轻微影响。而产生的可听噪音很大时可能会影响着当地居民的工作和休息，干扰人类的谈话，严重时会有产生耳聋的危险。研究结果显示，高电压大电流方式输电对于人类健康和生活基本没有影响。

1.3 研究内容

学者对于常规架设方式下的电磁环境特征参数进行分析。建立模拟模型和计算模型得到的结果进行验证，总结影响电磁环境特征参数的方面。根据各种参数，改善线路的最佳位置及其排列方式。建立交流线路交叉跨越区域的电磁环境参数模型，改善线路在交叉跨越区域的排列方式和相对高度。总结研究成果，对于各种参数进行组合，得到完美的结合，完善交流输电线路。

2常规架设方式下的电磁环境

电磁环境的预测通常有两种方法：一种是类比测量，测量运行中的各方面情况相似的输电线路的电磁环境参数，作为待建输电线路能否满足国家相关电磁环境标准的参照；另一种是理论计算，根据输电线路的设计参数计算出各项电磁环境参数，与国家标准进行比较[1]。

2.1 工频电场

工程中采用模拟电荷法分析常规架设线路，将门型塔导线水平排列和猫头塔导线三角形排列分别进行理论结果和实验结果进行对比，得出结论。研究电磁环境的影响因素和特征参数，得出导线排列方式对电场分布影响不大和高度对电场强度的影响较大，故导线在跨越农田和公路时，高度应分别大于26米和31米。同塔双回路线的高度影响电场强度，正相序的电场强度大于逆相序的电场强度。

2.2 工频磁场

工程中采用模拟电流法高压对于输电线路磁场建立模型和计算模型，将门型塔和猫头塔分别进行理论结果和实验结果进行对比，得出结论。导线排列方式对磁场分布有所影响，但峰值不变，而高度对磁感应强度影响较大。同塔双回线路导线的高度和相序对磁感应强度有很大影响。同一相序，导线高度越高磁感应强度越低。

2.3 无线电干扰

输电线路或金具发生电晕放电时形成的电流脉冲注入导线，并从注入点向导线的两边流动。从而在导线周围产生磁场，即无线电干扰场[2]。计算交流输电线路无线电干扰有经验法和激发函数法，小于4分裂导线的高压线路无线电干扰计算和大于4分裂导线的高压线路无线电干扰计算分别用经验法和激发函数法。无线电干扰测量数据时应在稳定的天气环境下进行。将得到的实验结果和理论结果相比较，得知无线电干扰与天气和导线本身有着不可分割的联系。在晴天，干扰波动较大，必须多次测量，而在雨天，导线起晕达到饱和，干扰波动稳定。高度影响不大。导线排列方式对无线电干扰影响较大。在导线水平排列时梯度较陡，在导线三角排列时梯度较缓。同塔双回输电线路一般采用正序排列，因为正序排列无线电干扰水平较低。

2.4 可听噪声

各国对于电晕笼试验和试验线段试验结果得出了计算可听噪音的公式。可听噪音的测量对于气候的改变影响明显，雨天线路产生的噪音大于晴天线路产生的噪音。高度对可听噪音的影响不大，导线排列方式对可听噪音的影响显著。同塔双回输电线路对相序的不同影响显著。

3平行架设方式下的高压交流输电线路电磁环境

对于平行架设方式下的工频电场，导线之间的间距和高度都对工频电场有影响，导线之间的间距和相序都对两条导线之间的区域有影响。导线间距越小，线路影响越明显。而对于平行架设方式下的工频磁场，导线排列方式对工频磁场有影响，导线间距对工频磁场有影响，间距越小，磁感强度越高。对于平行架设方式下的无线电干扰，得出了无线电干扰计算方法。高度和导线的间距对无线电干扰影响不大，相序排列只有在两条导线相近时才会对无线电干扰产生影响，导线排列不同对无线电干扰也有显著影响。对于平行架设方式下的可听噪声，导线间距越小，可听噪声越大。

4交叉跨越区域下的电磁环境

交叉跨越区域电磁环境参数因素将会被建立三维空间模型采用有限元法进行计算，得出的实验结果和理论结果进行比较，得出结论。上层导线高度增加，线下场强有略微下降趋势；下层导线高度增加，线下场强有明显下降。考虑到实际，导线同时增加，线下场强有明显下降，但耗资较多。用电晕笼试验测量无线电干扰水平，得出导线激发函数。相近的导线存在自感和互感，无线电干扰的计算方法是首先计算导线表面电位梯度，然后是计算激发函数，最后是导纳矩阵和阻抗矩阵。导线的绝对高度稳定和较大时对无线电干扰的影响分别是影响不大和影响较大。结果显示，降低交又区域无线电干扰的方法是增大导线相对高度和搭配的相序。

5 总结

上文研究了高压交流输电线路电磁环境问题，采用模型和计算的方法分析了规架设方式下、平行架设方式下、交叉跨越区域下的高压输电线路电磁环境参数，研究了无线电干扰和可听噪音的解决方法，在考虑到节约经济，研究出合理的高压交流输电线路通道。

参考文献：

[1]黄子璇.高压输电线路电磁环境预测计算的研究[D]浙江大学硕士学位论文，2013：3.

[2]蒋战朋.高压输电线路电磁环境研究[M]华中科技大学硕士学位论文，2012：3.