220kV同塔4回输电线路电磁环境影响优化计算.pdf

2 0 0 9 年第2 期 上 海 电力 2 2 0 k v同塔 4回输电线路 电磁环境影响优化计算 江建华 ( 华东 电力试 验研究 院有限公 司， 上海2 0 0 4 3 7 ) 摘 要 ： 电磁环境影响是建设 同塔多 回输 电线 路需要考虑的一个重要 因素 ， 文章对 2 2 0 k v 同塔 4回输 电线路 两种塔型的各种相序进行 了电场强度和磁感 应强度 计算 ， 通过 优化 计算 和综合 分析 比较 ， 提 出 了 2 2 0 k v同 塔 4回输电线路 电磁环境 主要影 响因子是电场强度 ， 其 次是塔型 的影响 。 关键词 ： 同塔 4回输 电线路 ； 电磁环境 ； 优化计算 中图分类号 ： x5 9 1 文献标识码 ： b 1 引言 2塔型和线路参数 近 十多年来 ， 上 海 始终 保 持 了高 于 全 国平 均 水平的两位数的经济增长率 。上海 的电力负荷水 平也相 应逐 年攀 高 。预测 上海 电网在 “ 十一 五 ” 期 间 电力 和 电量年 增 长率分 别 为 7 0 和 6 1 ， 到 2 0 1 0年最高电力负荷将达到 2 4 gw。 为 了保 证上 海 地 区 经 济 的持 续 发 展 ， 满 足 用 电水 平 不断 快速 增长 的需 要 ， 确保 电 网的安 全 、 稳 定运行 ， 优化地区的 2 2 0 k v 电网结构 ， 有 利于降 低供 电损耗 ， 缓解 供 电能力 不 足压力 ， 迫 切需 要建 设 大量 的 2 2 0 k v 输 变 电工程 。 建设 输变 电工 程 ， 需 要 占用 大量 的土 地 资源 ， 而 目前 获得输 电线 路走 廊 日益 困难 。特别 是 在大 城市 的周 边 以及 拥挤 地 段 ， 已 经很 难 再 开 辟 新 的 线路走廊 ， 若改用电缆 ， 则投资太大以及增加运行 维护 的 困难 等 。 土地为不可再生的资源 ， 为提高单位走廊的 输 送 容量 ， 建设 上海 电网 2 2 0 k v 同塔 4回路线 路 显 得越 来越 必要 ， 这是 一 项 电 网建 设 中 解 决输 电 走廊， 提高输送容量 ， 节省土地资源 ， 使 电网建设 与地 方 发展 同时并 进 的一种 可 行解 决方 案 。 电磁 环境 是建 设 2 2 0 k v 同塔 4回路 线 路 的 一 个重要 因素 ， 为了能够有效地缩小输 电线路走 廊宽度， 降低输 电线路高度 ， 减少厂矿和居 民房屋 等拆迁 ， 减少 占用土地 ， 使线路造价显著降低 ， 必 须对输电线路的塔型， 以及各种塔 型的相序在 电 磁环境影响方面进行计算和优化 ， 选择最佳的相 序排 列 。 ( 1 ) 塔 型 初步设计方案 的塔 型主要 有两种： 4层塔型 每层为一 回线路 ， 铁塔 的两侧 对称布置。6层塔 型为铁 塔 一侧 的下 面 3层 为 一 回线 路 ， 上 面 3层 为另一 回线 路 ， 铁塔 的两 侧对 称 布置 。 4层 塔 和 6 层 塔示 意 图如 图 1所示 。 。 。 霪 l j ( a ) 6 层杆塔 c o ) 4 层杆塔 图 1 两种塔 型 出于节 约土 地 、 美 化 景观 方面 的考 虑 ， 铁 塔采 用 钢管 结构 。 ( 2 ) 导 线尺 寸 根据 设计 方 案 ， 每 相 导 线 为 6 3 0双 分 裂 数 的 4回路输 电线路 ， 每相线路电流为 6 0 0 a， 线路全 线 无换 位 ， 子导 线 分裂 间距 为 4 5 0 mm， 导线 型号 为 l g j - 6 3 0 4 5 ， 导线 外 径为 3 3 6 mm。 一 0 9 上 海 电 力 2 0 0 9 年第 2 期 3线路相序 的优化计算 同塔 4回线路 ， 每一 种 塔 型 有 2 1 6种 相 序 排 列方 式 。线路相 序 在 优 化计 算 时 ， 所有 塔 型 的线 路 弧垂最 低点按较 高要 求 ， 对地 最 低距 离 均取 l 0 i t i ， 以及计算 离 地 1 5 m 处 的 工 频 电场 强 度 和 磁 感 应强度 。 3 1 各种 塔型 和各种 相序 下的 电场强 度计算 通过 各种相 序 排 列 的计 算 和 优 化 ， 4层 塔 型 电场强 度可 降 低 4 7 ； 6层 塔 型 电场 强 度可 降低 27 。 从 电场强度 考虑 ， 4层塔 型地 面 电场强 度 小 ， 6层塔 型地 面 电 场强 度 相 对 较 大 ， 因此 6层 塔 型 的优化效 果要 比 4层塔 型差 。 表 1是根据 计 算 结果 ， 并 综 合 考 虑其 它 电气 参 数 ， 列 出 了电场 强 度较 小 的相 序排 列 序号 所 对 应 的相位 布置 。 其 中序号 表示 各种 相 序 的排列 序 号 ， 、 、 分 别表述 任意 相 ， 并 可根据 工程 中变 电站 出线 情况来 考 虑 。 表 1 根据电场强度选择 的相序排列 相序序号 2 0 4 相序序号 1 0 2 相序序号 3 6 排 排 排 4层塔 列 列 列 方 方 方 式 式 式 相序序号 1 0 6 相序序号 3 6 排 排 6 层塔 列 列 方 方 式 式 3 2各 种塔型 和各种 相序 下的磁 感应 强度计 算 通过 相序排 列 计 算 和优 化 ， 4层 塔 型 磁 感 应 强 度可 以降低 6 3 ； 6层 塔 型磁 感应 强 度 可 以降 低 4 2 。 从 磁感应 强 度 考 虑 ， 6层 塔 型地 面 磁 感 应 强 度小 ， 4层塔 型地面磁 感 应强度 相 对较 大 ， 因此 4 层塔 型的优 化效果 比 6 层 塔型好 。 表 2 是 按 计 算 结 果 并 综 合 考 虑 其 它 电气 参 数 ， 列 出了磁 感应 强 度 较 小 的相 序 排列 序 号 所 对 应 的相位 布置 。 3 3推荐 的相序 排列 电场强 度 和磁感 应 强 度 比较 ， 电场 强 度 更 接 近相 关标 准规定 的限值 。对 于本文 给 出的塔型 和 线路 参数 ， 在正 常运行情 况下 ， 无论 何种塔 型和 相 1 1 0一 表 2根据磁场强度选择的相序 排列 相序序号 2 0 3 相序序号 2 0 8 相序序号 1 3 1 排 排 排 4层塔 列 列 列 方 方 方 式 式 式 相序序号 1 2 0 相序序号 1 8 6 排 排 6 层塔 列 列 方 方 式 式 序排 列 ， 只要 电场 强 度满 足环保要 求 ， 则磁感 应强 度也 能满 足环保 要求 ， 因此 电场 强度起 主要 作用 。 根 据上述 结论 ， 相 序 的排 列 是 根 据 电场 强 度优 化 结果来选择。推荐表 1提供 的相序排列， 再经过 其 它的环 境影 响 和 电气 参数 的计 算 和试 验 ， 以便 最 终选择 最优 化 的塔 型 和相序排 列 。 4电磁场环境分析 4 1 工 频 电场 强度 分析 按 照 d i t5 0 9 2 1 9 9 9 1 1 0 5 0 0 k v 架 空 送 电线 路设计 技术 规程 的要 求 ， 跨 越农 田的地 面 的 电场 强度 如果小 于 1 0 k v m， 那 么 ， 4层 和 6层 塔 型所 选用 的相 序 排列 导 线 ， 对 地 高度 可 以小 于 6 r n。 对于线 路跨越 非 居 民区 ， 按照设 计技 术规 程 ， 地面 的 电场 强度 小 于 7 k v m。在设 计 中地 面 电 场强 度 如 以 6 k v m 作 为参 考 ， 4层 和 6层 塔 型 导线 对地 高度分 别为 6 5 m 和 7 m。 对 于 跨 越 居 民 住 宅 ， hj t2 4 1 9 9 8 z( 5 0 0 k v超 高压送 变 电工 程 电磁 辐射 环 境 影 响评 价 技 术规 范 ) 和设计技 术 规程都 规 定 ， 电场 强 度小 于 4 k v m。4层 和 6层 塔 型 导 线对 居 民楼 房高 度 分 别 为 8 5 m 和 9 m。 表 3给 出本文 4层 和 6层塔 型在 线路走 廊外 导 线离公 众经 常活 动 区域 的 电场强 度满 足 4 k v r n情 况下 ， 所对应 的导 线对 公 众 活 动 区域 的 垂 直 高 度 。 表 3 线 路走廊 宽度与线路垂直距离的关 系 离杆 塔中心 的水平 导线离居 民经常活动区域 的垂直高度 m 距 离 m 4层塔型 6层塔型 1 o 8 5 8 1 1 8 7 1 2 7 6 1 3 6 不考虑导线高度 1 4 不考虑导线高度 2 0 0 9 年第 2 期 上 海 电力 2 2 0 k v同塔双回线路加装 氧化锌避雷器效果分析 鲁 斌 ( 上海 电力设 计院有限公司 ， 上海2 0 0 0 2 5 ) 摘 要 ： 雷击故障是我 国目前输 电线路 的主要 故障 ， 从 电网安 全运行考虑 ， 要求 尽量减少雷击事故的发生 。文 章通过对上海 电网泗祥 4 1 4 5 4 1 4 6同塔双 回输 电线 路防雷改造前 后 的防雷性能 以及利用蒙 特卡 洛法进行 全 面分析 ， 上海 电网雷击跳闸的主要原 因是 现有杆塔 高度偏高 ， 提出了两种线路防雷改造方 案。 关键词 ： 同塔双回输 电线路 ； 雷击 ； 避雷器 ； 跳闸率 中图分类号 ： t m8 6 2 文献标识码 ： b 1 引言 据统 计 ， 雷击 故 障 是 我 国 目前 输 电线 路 的主 要 故障类 型 。华东 电网 2 0 0 7年 5 0 0 k v线 路跳 闸 中 ， 6 0 9 是 由雷击 引起 ， 其 中浙江 省和 福建 省更 是分 别高 达 7 2 7 和 6 9 2 。上 海 地 区雷 击 跳 闸虽 然在 全 国范 围 内 不算 严 重 ， 但 是据 不 完 全 统 计 ， 2 0 0 1年 8月 至 2 0 0 4年 8月 间 ， 2 2 0 k v 及 以上 架 空线路 共 发生 了 1 0次 雷击跳 闸事故 。 目前 ， 输 电线 路大 多加 装 了 自动重合 闸装 置 。 多数 情况 下 雷 击 闪 络 不 会 造 成 线 路 的 永 久 性 故 障 ， 但仍 然存 在 一 定 的重 合 闸 不成 功 率 。瓷绝 缘 子在 雷击 放 电时 可 能 发 生 内击 穿 ， 严 重 时在 强 大 的工 频 电弧 电流 作 用 下会 发 生爆 炸 ； 玻 璃 绝 缘 子 4 2工频 磁 感应 强度 的分 析 相序 排列 中 ， 即使 线 路对 地 高 度 为 6 m， 4层 塔 型最 大 的 磁 感 应 强 度 最 高 小 于 2 7 t， 6层 塔 型最 大 的磁感 应 强 度 最 高 小 于 2 0 t， 低 于 hj t 2 4 1 9 9 8 z推 荐 的 1 0 0 t 限 值 要 求 。与 电 场 强度 比较 ， 磁感 应强 度不 是 主要 的影 响 因子 。 4 3 无线 电干扰计 算 计 算结 果 表 明 ， 距 边 相 导 线 投 影 2 0 m 处 ， 0 5 mhz 下 ， 双 8 0 情况 下 无线 电干 扰在 推荐 的 塔 型和相 序 排列 中 ， 最 大值 为 3 7 7 d b( 0 d b表示 1 v m) ， 如 4层塔 相 序序 号 1 0 2 ， 小 于 5 3 d b的 国标要求 。推荐的 4层和 6层塔型的 5种相序排 列 的无 线 电干扰水 平 比较 接 近 。无 线 电干扰 水平 不 是主要 的影响 因子 。 4 4 噪 声计 算 两种塔型所选相序排列 ， 在导线对地 高度 8 m， 离边相 导线 2 0 m 处 ， 噪声 水 平 最 大 为 a 声 级 2 2 3 db 5塔型和相序排 列的选择 根据 计 算 结 果 分 析 ， 本 文 所 给 出 的 2 2 0 k v 同塔 4回线 路 电 磁 环 境 主 要 影 响 因 子 是 电场 强 度 。 从 电场强 度考 虑 ， 4 层 塔 型最 好 ， 并 根据 电磁 场环 境分 析 ， 推荐 表 1中 4层塔 型结 构 的 3种 相 序 排列 。 6 结语 ( 1 ) 通过计算 ， 电磁环境影响的主要 因子是工 频 电 场 强度 ， 因此 ， 电磁 环 境 影 响 因子 中 ， 电场 强 度 为优 先考 虑 的对象 。 ( 2 ) 在 两种 不 同结 构 的塔 型 中 ， 从 电场 强度