梁盼望，杨 力，徐志鸿，唐春林

（中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司 ，长沙 410007）

随着社会各行业发展所需的土地资源，如高速公路、铁路、机场、产业园、房地产等项目的用地需求快速增加；同时伴随着人们生活水平的提高，政府及公众环保意识逐渐增强，众多自然保护区、风景名胜区、生态红线的出现也使得输电线路路径选择越发困难。因此，如何提高输电线路单位走廊的输送容量，以相对较少的土地资源满足社会日益增长的电能需求，是当前电网发展所急需解决的问题。

目前国内某些电网采用上下布置的双回紧凑型输电线路方案，两回导线均为倒三角布置、回路间上下垂直布置，线路走廊可较常规双回线路节约40%。导线相间距离接近后，有必要对其电磁环境开展相关研究，确保线路电磁环境符合相关规范要求，因此，本文特针对500kV垂直排列双回紧凑型输电线路的工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声等电磁环境指标进行研究。

1 工程概况

本文以500kV垂直排列双回紧凑型线路为例，导线采用4×JL／G2A-720／50钢芯铝绞线，分裂间距500mm，地线采用JLB35-150铝包钢绞线，平均土壤电阻率为500Ω·m，运行电压为525kV，正常输送容量2 260MVA（经济电流密度0.9 A／mm2），环境温度35℃，风速0.5m／s，太阳辐射功率密度1 000W／m2。垂直排列双回紧凑型输电线路悬垂塔模型见图1，两相导线水平距离为7.5 m，两相导线水平距离为6.7m，上下层导线间距7.7m，呈倒三角布置，回路间层间距离18.6m，耐张塔导线空间布置与悬垂塔一致。

我国现有500kV线路建设电磁环境限值如下：非居民区农业耕作区地面最大电场强度10 kV／m，地面最大的磁感应强度为0.1mT，线路边导线外20m处、频率为0.5MHz，无线电干扰双80%限值为55dB，湿导线情况下的宽频带可听噪声不超过55dB。

图1 垂直排列双回紧凑型输电线路悬垂塔模型

2 输电线路模型计算

2.1 地面场强计算

输电线路下方的电场计算一般采用等效电荷法，主要由两部分组成：计算单位长度导线上的电荷；计算由这些电荷产生的电场。

2.2 地面磁感应强度计算

采用镜像法计算地下等值反向电流所施加的影响，其镜像深度d近似可按公式（1）计算：

式中：ρ为大地电阻率；f为频率。

如果ρ取500Ω·m，f为50Hz，则d为2 087 m，d远远大于导线对地距离。事实上，许多地区的土壤电阻率要远大于此值，所以，忽略导线的镜像电流进行计算所得到的计算结果已足够准确。忽略导线的大地镜像时，磁场强度H=I／（2π）。其中I为电流，h为导线到计算点的垂直方向高度差，L为计算点到导线对地投影的水平距离。

2.3 无线电干扰计算

目前，我国电力行业标准 DL／T 691—1999《高压架空送电线路无线电干扰计算方法》及中华人民共和国国家标准GB 15707—1995《高压交流架空送电线无线电干扰限值》均推荐采用同样的单相导线0.5MHz无线电干扰的估算公式，见公式（1）。我国电力行标推荐的公式与国际无线电干扰特别委员会（CISPR）推荐的公式一致。虽然世界上由各个机构推荐的无线电干扰计算公式有多种，但是CIS-PR推荐的计算公式是在世界范围内进行了大规模的调研的基础上得到的，具有广泛的适应性。此外，在我国数十年500kV高压输电线路的设计、建造经验中，采用该公式指导建设的高压交流架空输电线路均运行良好，较少在无线电干扰方面受到投诉，因此，本文采用公式（2）计算四分裂及以下输电线路的无线电干扰值。

式中：E为无线电干扰场强；gmax为导线最大表面电场强度；r为子导线半径；D为被干扰点距导线的距离。

根据公式（2）计算出每相导线的干扰场强，若其中一相大于其他两相3dB以上，则取这个最大的值为输电线路的无线电干扰场强；否则，按下式计算：

式中E1、E2代表ABC三相的无线电干扰场强中最大的两个值。

上述计算结果为晴天的50%值，根据我国的研究经验，晴天值加上6～10dB，即得到无线电干扰双80%值。对于同塔双回输电线路，按照上述方法计算出各回线路各自产生的无线电干扰后，按照

2.4 可听噪声计算

美国邦纳维尔电力公司（BPA）推荐的预测公式是根据各种不同的电压等级、分裂方式的实际试验段上的长期实测数据推导出来的，计算得到的湿导线条件（降雨强度1mm／h）下的可听噪声。利用这些预测公式的结果与其他输电线路的实测结果作比较，结果表明，预测值与实测值的误差绝大多数仅1 dB左右。

美国BPA推荐的可听噪声计算公式为：式中：S为A计权声级；P（i）为i相导线的声功率级；Ri为测点至被测i相导线的距离；Z为相数。其中P=-164.6+120lgE′+55lgdeq，E′为导线的最大表面梯度；deq为等效直径，deq=0.58n0.48d′，n为分裂数，d′为子导线直径。

3 计算结果分析

3.1 按常规双回500 kV线路最小对地距离计算

导线最小对地距离按11.0m（与常规线路最小距离对应）考虑，根据数理统计方法，每回输电线路三相导线的排列方式共计有6种，因此同塔双回输电线路的相序排列方式共计有36种。其中部分相序情况下的电磁环境见表1，36种相序排列中电场强度、磁场强度、无线电干扰、可听噪声的最大值分别为8.84kV／m、29.00μT、49.17dB、49.16dB，电场强度、磁场强度、无线电干扰、可听噪声的最小值分别为8.49kV／m、23.78μT、47.97dB、47.87 dB，相排列方式从左至右为：左上、中、右上。

表1 部分不同相序组合下普通500 kV双回线路的电磁环境

根据计算结果，可以发现如下规律：在各种不同的相序排列方式中，计算结果每隔6次就重复一次，虽然计算种类有36种，但是计算结果却只有6组；即便是不同相序排列方式下的电磁环境最大值，地面电场强度、磁感应强度、无线电干扰及可听噪声分别为8.84kV／m、29.00μT、49.17dB、49.16dB，均满足相关限值要求且具有较大裕度。

3.2 按常规500 kV紧凑型线路最小对地距离计算

导线最小对地距离按10.0m（与紧凑型线路最小距离对应）考虑，部分相序情况下的电磁环境见表2，36种相序排列中电场强度、磁场强度、无线电干扰、可听噪声的最大值分别为9.15kV／m、29.52 μT、50.59dB、52.16dB，电场强度、磁场强度、无线电干扰、可听噪声的最小值分别为8.79kV／m、24.21μT、49.36dB、50.79dB。

表2 部分不同相序组合下紧缩型500 kV双回线路的电磁环境

根据计算结果，可以发现如下规律：在各种不同的相序排列方式中，计算结果每隔6次就重复一次，虽然计算种类有36种，但是计算结果却只有6组；导线离地距离10m时即便是不同相序排列方式下的电磁环境最大值，地面电场强度、磁感应强度、无线电干扰及可听噪声分别为9.15kV／m、29.52 μT、50.59dB、52.16dB，较导线离地距离11.0m时略有增加，但仍较规范的限值要求有一定裕度，满足电磁环境要求，但工程应用时，为改善电磁环境，建议双回垂直排列紧凑型线路最小离地距离仍按不小于11.0m考虑。

4 结论

本文研究了垂直排列双回紧缩性线路的电磁环境，包括地面电场、地面磁场、无线电干扰与可听噪声。500kV同塔双回紧凑型线路在线路最小离地距离11.0m时各项电磁环境指标均满足要求，且仍有一定裕度，采用500kV垂直排列双回紧凑型输电线路方案，线路走廊可较常规双回线路节约40%，可大幅降低沿线房屋拆迁费用及工程建设难度。