特高压交流输电线路电磁环境研究

特高压交流输电线路电磁环境研究

王军

国网山西省电力公司检修分公司山西太原030000

摘要：简要地对特高压交流输电系统和CDEGS软件进行了概述，考虑常用算法简化模型的弊端，在CDEGS软件的SESEnviroPlus模块中搭建了特高压交流输电线路猫头鹰塔的模型，仿真了在不同气象条件和不同海拔高度下电磁环境分布规律。

关键词：特高压交流输电线路；气象条件；海拔高度；CDEGS；电磁环境

引言

随着我国经济社会的不断发展，全社会对电力能源的需求迅猛增加，但是我国资源分布与生产力分布很不均衡，因此有必要发展更高等级电压的输电技术。特高压交流输电在缓解电力供需紧张状况的同时，也恶化了线路周围的电磁环境，对人类和动植物生存环境产生影响，并腐蚀周围埋地管线，干扰通信电缆。因此，研究特高压交流输电线路的电磁环境是非常有必要的。

1仿真模型建立

通过查阅文献可知，1000kV交流输电线路单回路主要采用三角水平排列的酒杯塔和三角排列的猫头鹰塔两种塔型，本文主要研究猫头鹰塔在不同气象条件下电磁环境参数的变化趋势。猫头鹰塔塔型结构和线路布置如图1所示。

图1单回路猫头鹰塔

在仿真模型中，空气电阻率默认是1018Ω·m，土壤电阻率默认是100Ω·m，海拔是0m。设特高压交流输电线路额定电压1000kV，电磁环境计算时所取电压高出额定电压5%，即电压取1050kV，电流取4000A。输电线路的导线和地线参数如表1所示。

表11000kV交流线路导线和地线参数

根据上述参数，在CDEGS中SESEnviroPlus模块建立模型仿真，对线路周围电磁环境的各个参数进行仿真计算，软件仿真界面如图2所示。

图2SESEnviroPlus模块仿真截图

2不同气象条件

（1）在保证其他条件不变的情况下，改变气象条件，例如温度、下雨等，观察电磁场环境参数的变化规律。首先天气为晴天时，仿真温度变化对电磁场的影响，温度取值范围-20℃至40℃，不同温度的电磁环境见图3。

图3不同温度的电磁环境

（2）如图3所示，当温度发生变化时，电场强度和磁场强度几乎不受影响，而可听噪声和无线电干扰均随温度的升高而逐渐升高，可听噪声最大值随着温度升高依次是18.38dB、20dB、21.5dB、24.17dB、26.49dB，无线电干扰最大值随着温度升高依次是40.14dB、41.93dB、43.59dB、46.57dB、49.17dB。

（3）改变天气条件，当温度是15℃，海拔是0m，仿真在大雨和小雨的情况下地面以上1.5m处输电线路的电磁参数变化规律，见图4。在CDEGS中，大雨条件被定义为17.78mm/h或0.7英寸/小时的雨量；而小雨表示潮湿的导体条件，它能够对应雨季的条件或在雨季的条件以后当导体还是潮湿时，也可能是多雾或薄雾条件天气下的导体。

（5）除了晴天和下雨的情况，CDEGS中SESEnviroPlus模块还可以仿真小雪、中雪、大雪的情况，但是无法观测下雪时的可听噪声和无线电干扰。而仿真得到的电场强度与磁场强度与晴天完全一样，没有任何变化，可见下雪对电磁场强度没有影响。

3不同海拔高度

（1）鉴于输电线路并非都是架设在海拔为0m的地区，因此研究在不同海拔高度时特高压交流输电线路电磁环境的变化非常有必要。在保证其他条件不变的情况下，改变输电线路所处的海拔高度，观察电磁场环境参数的变化规律，海拔高度取值为0~3000m。此时天气为晴天，温度为25℃。不同海拔下的电磁环境参数见图5。

图4不同天气下的电磁环境参数图5不同海拔下的电磁环境参数

（2）由图5可知，当海拔高度改变时，电场强度和磁场强度不发生变化，而可听噪声和无线电干扰的随着海拔的升高而逐渐增大。因此，海拔高的地方不适宜架设电压过高的交流输电线路，否则会产生严重的电磁污染。

4结语

特高压交流输电虽然可以远距离、大容量输送电能，但是却恶化了线路周围的电磁环境，对周围电气设备以及生态环境产生影响，因此需要加以重视。本文根据目前常用电磁环境算法的缺点，使用CDEGS软件的SESEnviroPlus模块建立仿真模型，可以仿真在改变周围环境参数的情况下，例如天气、海拔，1000kV特高压交流输电线路猫头鹰塔的电磁环境的分布规律。

参考文献：

[1]周浩.特高压交直流输电技术[M].杭州：浙江大学出版社，2014.

[2]何为，肖东萍，杨帆.超特高压环境电磁场测量、计算和生态效应[M].北京：科学出版社，2013.

[3]张利航.基于1000kV特高压交流输电线路的电磁环境研究[D].兰州交通大学，2017.