不同排列方式下高压输电线路两侧电磁强度及衰减规律研究

不同排列方式下高压输电线路两侧电磁强度及衰减规律研究

杨月梅

中国辐射防护研究院，山西 太原 030006

摘  要：本文通过针对220kV同塔双回线路在导线水平排列和三角排列方式两种不同的导线排列方式产生的电磁环境影响进行预测分析，同时，又对两种不同排列方式时，相线的不同布置方式—同相序、逆向序、混相序布置下，导线产生的电磁环境影响程度和影响衰减规律进行分别预测计算，并进行对比分析，为输电线路建设单位对于220kV同塔双回输电线路导线排列方式和相线相序布置方式的选择，从减小对电磁环境影响角度提供一定的技术依据和建议。

关键词： 高压输电线路 同塔双回路 电场强度 磁感应强度 衰减规律

1 概述

输电线路同塔多回线路各导线之间存在着相互影响的现象，不同的导线排列方式对高压输电线路走廊电磁环境的影响规律、影响程度也不尽相同[2]。因此，分析高压输电线路不同导线排列方式的电磁场强度的衰减规律，对选择合理的导线排列方式、改善线路电磁环境有重要意义。

本文选择220kV同塔双回输电线路不同排列方式下，产生的电磁环境影响程度和影响规律进行研究分析。

2 线路参数和预测模型

2.1 线路架设方式和导线相序排列方式

220kV同塔双回路输电线路常见的架设方式有水平排列（图1）和三角排列（图2）两种方式。导线排列方式有同相序、逆相序和混相序三种，每种架设方式导线排列方式有6种，水平排列方式时从上向下同相序为ABC/ABC、逆向序为ABC/CBA、混相序为ABC/BAC、ABC/BCA、ABC/ ACB、ABC/CAB（表1），三角排列时从左向右同相序为ABC/ABC、逆向序为ABC/CBA、混相序有四种组合，分别为①ABC/BAC、②ABC/BCA、③ABC/ACB、④ABC/CAB（表2），两种假设方式共有12种导线排列方式。

2.2 线路参数

220kV同塔双回线路参数包括导线型号、线路电压和电流、导线直径、分裂数、分裂距离、最大弧垂等（表1），以及各相线之间的距离（图1、图2）。本文分别计算了下相线对地高度7.5m，导线两侧50m范围内电场强度和磁感应强度，并分析其影响程度和衰减规律。

表1  导线参数

图1水平排列时相线之间距离（m）       图2三角排列时相线之间距离（m）

2.3 预测模型

本文预测模型采用《环境影响评价技术导则输变电工程》（HJ24-2014）附录C和附录D规定的计算方法[3]。

3 计算结果分析

3.1计算结果

双回路导线水平排列时，电场强度和磁感应强度随距离衰减预测计算结果分布见图3和图4。三角排列时电场强度和磁感应强度随距离衰减预测计算结果分布见图5和图6。

图3 水平排列时电场强度随距离衰减曲线   图4 水平排列时磁感应强度随距离衰减曲线

图5 三角排列时电场强度随距离衰减曲线    图6 三角排列时磁感应强度随距离衰减曲线

3.2结果分析

3.2.1 导线水平排列时

（1）电场强度

从图3可以看出，导线水平排列，下相线距离地面7.5m时：

①同相序和逆向序布置下，导线中心线两侧电磁环境影响程度和电场强度衰减规律均相同，距离导线中心线-30m处电场强度急剧增加，经过三次峰值后，在导线中心线30m处开始缓慢减弱，50m后开始趋于稳定。

②混相序布置方式中，相序①和②、相序③和④分别在导线中心线两侧电场强度衰减规律均相同。相序①②在距离导线中心线-50m～0m段电场强度缓慢增加，0m开始急剧增加，到10m处达到最大，分别为8.162kV/m、6.003kV/m，此后急剧减弱，30m后缓慢减弱，50m处后趋于稳定；而相序布置方式③④在导线中心线50m～0m电场强度缓慢增加，0m开始急剧增加，到-10m处达到最大，分别为8.162kV/m、6.003kV/m，此后又急剧减弱，-30m后缓慢减弱，-50m后趋于稳定。

③同相序和逆向序排列方式在导线两侧电磁环境的影响程度和规律均相对于导线中心线对称，同相序相对逆向序对电磁环境的影响程度较强；相序①和相序③、相序②和相序④对电磁环境的影响程度和规律均相对导线中心线对称，且相序①③相对于相序②④对电磁环境的影响程度较强。

（2）磁感应强度

从图4可以看出，导线水平排列，下相线距离地面7.5m时：

①导线同相序和逆向序布置下，导线两侧磁感应强度衰减规律相同的，导线中心线-30m处急剧增加，经过两次峰值后，在导线中心线30m后缓慢减弱，50m处开始趋于稳定。

②混序布置方式中，相序①②和相序③④分别在导线中心线两侧呈现出相同的规律，相序①②在导线中心线-50m～0m磁感应强度缓慢增加，0m开始急剧增加，到10m处达到最大，此后急剧衰减，30m后缓慢衰减，

50m处后趋于稳定；而相序③④在导线中心线50m～0m磁感应强度缓慢增加，0m开始急剧增加，到-10m处达到最大，此后急剧衰减，-30m后缓慢衰减，-50m后趋于稳定；

③同相序和逆向序排列方式对导线两侧电磁环境的影响程度和规律均相对于导线中心线对称，同相序相对逆向序对电磁环境的影响程度较强；相序①和相序③、相序②和相序④相对导线中心线衰减规律相对称，且相序①③相对于相序②④对电磁环境的影响较大。

3.2.2导线三角排列时

（1）电场强度

从图5可以看出，导线三角排列，下相线距离地面7.5m时：

①-50m～0m段各相序布置方式对电磁环境的影响程度接近，衰减规律相同，-35m处开始电场强度急剧增加，分别在-20m和-5m处出现峰值。

②0～50m段，同相序和逆向序布置方式对电磁环境影响程度接近，衰减规律相同，电场强度分别在5m处和20m处出现峰值，20m后开始急剧下降，35m后下降速度减缓，50m后趋于稳定。

③0~50m段，混相序中相序①和②、③和④的影响程度接近，衰减规律相同，①和②相序布置方式在20m处达到峰值，此后急剧下降，35m后下降速度减缓，50m后趋于稳定；③和④布置方式在10m处达到峰值，此后缓慢下降，50m后趋于稳定。

④距离导线中心线0～10m段同相序和逆向序相对混相序对电磁环境的影响较强，混相序中相序①②相对于相序③④对电磁环境的影响较强。

（2）磁感应强度

从图6可以看出，导线三角排列，下相线距离地面7.5m时：

①-50m～5m段各相序布置方式对电磁环境的影响程度接近，衰减规律相同，即从边导线-35m处开始电场强度急剧增加，在-5m处出现峰值。

②5～50m段，同相序和逆向序布置方式对电磁环境影响程度接近，衰减规律相同；电场强度在20n处出现峰值，20m后开始急剧下降，35m后下降速度减缓，50m后趋于稳定。

③5~50m段，混相序中相序布置方式①和②、③和④的影响程度接近，衰减规律基本相同；相序①和②在20m处达到峰值，此后急剧下降，35m后下降速度减缓，50m后趋于稳定；而③和④布置方式从5～50m缓慢下降，50m后趋于稳定。

④5~50m段，对电磁环境影响程度排列顺序为：同相序和逆向序>①②>③④。

4 结论

总体分析，220kV输电线路产生的电磁环境影响，水平排列方式较三角排列方式大，两种排列方式下，同相序和逆向序产生的电磁环境影响均大于混相序，同相序产生影响又大于逆向序；混相序布置方式中，导线水平排列时，相序①③产生的电磁环境影响大于相序相序②④，导线三角排列时，相序①②产生的电磁环境影响大于相序③④。

通过本文两种导线排列方式、12中相序布置方式对导线两侧电磁环境影响程度和衰减规律分析，可为输电线路建设单位在选择导线排列方式和相序布置方式时，提供一定的技术依据。同时还需要结合导线走廊的地形、敏感目标分布、气象气候条件等因素，综合考虑线路建设成本、施工难度、线路维护等进行选择。

参考文献：

[1] 韦钢，贺静，陈广等．220 kV同塔并架多回输电线的地面场强分析［J］．电力建设，2004，25（3）：28-31．

[2] 张临山．山西将大力发展低热值煤发电产[N]．山西日报，2012-09-29（B2）．

[3] 生态环境部．《环境影响评价技术导则 输变电工程》（HJ 24-2014）．

[4] 孙沙青．同塔四回路架空输电线路不同排列方式对周围的电磁影响分析［J］．能源环境保护，2017，31（6）：59-64．

[5] 唐旻，陈雅芬．220kV输电线路导线不同排列方式下电磁环境影响分析［J］．环境保护科学，2013，39（6）：67-72．

作者简介：杨月梅，1979年11月生，女，山西柳林人，研究生，副研究员，环境科学