考虑复杂地势的交流超高压输电线路电场探讨 高飞

发表时间:2020/5/22   来源:《电力设备》2020年第3期   作者:高飞
[导读] 摘要:我国电网建设速度加快发展,在超高压输电线路的架设中,需要考虑复杂地势的工频电场。
        (中国南方电网超高压输电公司柳州局)
        摘要:我国电网建设速度加快发展,在超高压输电线路的架设中,需要考虑复杂地势的工频电场。通过采用有限元法、悬链线方程等可以求得塔杆的输电线弧垂。通过对不同地势的模型构建,可以建立起超高压交流电输电线的计算模型,并且进行相关分析。500KV的超高压输电线的电场可以看做与地面垂直,同相序双回路输电线的工频电场是呈现中心对称的,并且随着距离中心距离的增加而减小。而输电线同一位置的电场,随着地势的不同呈现的大小也不同,弧垂距离地面1.5m处的电场,在水平地面最小,凹形面最大。通过构建复杂地势超高压输电线路的模型,可以对非平原地区的输电线电场研究提供借鉴意义。
        关键词:复杂地势;超高压;电场
        1 超高压输电线路特点
        超高压输电线路的主要特点是长距离、大容量送电,与较低电压输电线路相比,具有线路的电能损耗小、节约线路走廓、有利于连网以及线路运行的稳定性较高等诸多优点。超高压输电线路建设对于满足电力负荷增长的需要,改善环境质量,实现能源的合理布局和可持续发展都具有重要意义。
        与其他建设项目相比,超高压输电线路在运行期间的环境污染具有自身的特点,主要表现在线路运行时产生的电磁场和无线电干扰的影响。如何针对工程的特点,将其负面影响降低到最低程度是当前该类工程环境保护工作所关心的重点课题。
        电磁环境主要是指在电场和磁场的共同作用下产生的电磁感应和电磁干扰现象,针对电力系统的超高压输电线路来说,电磁环境技术在不断的成熟和发展,通过研究提出了用于电力系统输电线路的电磁兼容测试设备,同时在研究超高电压输电线路在输电过程中遇到的电磁环境和电磁干扰问题,通过具体的实验和设备进行检测,提出了相应的方案和措施。输电线路在电力系统里主要是用来分配和输送电能,联络各个变电站、各个发电厂并使其正常有效地运行。目前,随着国民经济的快速增长,居民消费水平的提高,电器使用的概率增大,人们对电力系统的要求也越来越高,电力企业对于输电线路的管理也日益规范、严格。而电磁环境对输电线路的影响也不断加强,所以只有有效避免电磁环境对输电线路的影响才能保证和促使电力建设顺利达成目标,为国民经济的发展贡献力量。
        2 高压输电线的电场强度的空间分布
       
        图 1-1不同高度下的电场强度
        同理根据电动力学知识,运用等效电荷建立500Kv/220Kv同杆并架双回排列电荷的分布等效模型可以得到500Kv/220Kv同杆并架双回排列电场场强分布如图1-1所示,其中1,2曲线分别代表的是仅500kv单回水平线路和仅220kv单回水平线路的电场强度分布曲线,曲线3是500Kv/220Kv同杆并架双回排列电场场强分布曲线,曲线4是500Kv/220Kv线路相序为ABCcba设置时的电场强度分布曲线。由曲线1和曲线2可以看出在单回路的高压输电线路的边相导线附近下方的电场强度都超过4Kv/m。而由曲线3可以看出500Kv/220Kv同杆并架双回排列电场场强处处小于4Kv/m,而曲线4可以看出500Kv/220Kv线路相序为ABCcba设置时的电场强度也小于4Kv/m.由此可见在500kv单回水平线路下方增设220kv单回水平线路输电线路时,可以达到减小输电线路周边电场强度的目的,这种高低压同杆并架输电的方式不仅有效的减少了电场强度的影响还有效的节约了土地与其他资源的浪费,这一点在象山山顶的输电线路中得到充分体现。
        3 复杂地势对超高线路的影响
        对于超高压线路来说,复杂地势主要考虑的是静电感应和电磁感应。因为电磁干扰会影响输电线路的输电效率和输电安全,无线干扰和电磁干扰对接收电的质量造成影响,无线干扰一般来自于无线信号的影响,在超高压输电的过程中由于复杂地势引|起的电晕放电现象产生噪音,所以在输电过程中采用可以降低电压的电磁检测设备,该设备可以有效检测到电磁对输电线路造成的干扰,同时可以及时限制和缓解电磁对线路造成的干扰和影响。
        超高压输电线路的复杂地势主要是由导线线路等的发生电晕现产生的,随着输电过程的进行电晕会形成电流,电流通过导线,并且在导线中流动,慢慢的产生电磁场,有些电磁因为和周围电流的耦合作用而对输电过程起到引导的作用,有些电磁则因为和周围电流的排斥作用而抑制输电的效率。因为对于超高压输电线路来说,由于导线会产生电晕现象,电晕的放电过程又会增加线路的电压负荷,但是这种交替电压的放出和流入会在线路内部形成-种比较稳定的电流波,所以电晕的产生是一种输电线路复杂地势的固有现象和特性。只有保持稳定的电晕频率和质量,就不会影响输电线路的安全可靠性。
        4 安全标准
        近年来一些国家对容易接近高压输电线路环境场强规定了适当的阈限值。日本规定为3kV/m,前苏联规定为5kV/m,我国在这方面起步较晚,环境标准(安全标准)尚未制定。在国家环保总局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》中,推荐暂以4kV/m作为居民区工频电磁场评价标准,推荐应用国际辐射环保协会关于对公众全天辐射的工频限值为0.1mT(80A/m)作为磁感应强度的标准。我国已建成500kV超高压输电线路常用铁塔,塔高设计值一般为36m~ ~56m,并建立了卫生防护带走廊,走廊宽度为30m,在这种对地高度和走廊宽度下,塔附近房屋的电场强度随距离增加而减小。对于住在高压线路附近的居民,由于房屋屋顶,室内金属构件,树木等物体对工频电磁场具有良好的屏蔽作用,可以大大降低生活环境中电磁场的强度,达到GB9175-88《环境电磁波卫生标准》中二级容许场强。
        电磁辐射污染的影响近年来在我国也开始为大家所关注,国家环保局于1997年3月25日颁发《电磁辐射环境保护管理办法》,已正式将电磁辐射管理纳入环境保护管理的范畴。
        结论
        由于我国地势地形存在着不同的情况,对复杂地势下的超高压交流输电线路的磁场进行模型建立、计算和分析研究,可以保证能够在输电线路过程不会对生态环境造成影响。超高压输电线路的工频电场强度值和磁场强度值一定要有所控制,确保输电线和建筑物、地面的距离在安全范围。现代社会的发展,电力已经在生产、生活方面影响人类,并且成了不可或缺的一部分。输电线路可以说是电力产业、国家发展建设的一条大动脉。输电线路在输电过程中产生的电场、磁场能够保证输电线路健康运行,也要保证环境的可持续发展。所以只有对复杂地势超高压输电线路的电场进行研究和分析,才能保证整个电力的质量。
        参考文献:
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        [2]富强特高压直流输电换相机理的分析与研究[D].华北电力大学,2010.
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        [4]周浩.我国发展特高压输电中一些重要问题的讨论[J].电网技术,2010(12).
        [5]孟庆平输电线路施I管理问题探讨[J].沿海企业与科技,2009(08).
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