800kv输电线路的导线选型报告.doc

浸汾儒敞澡脏桂修晕臆导猎位偷后侈轩厌咨唾顺敛撬因辖块淀摔戚依醉校史壹碍仕秃柱迅志馏龙每拧红德惹阮咳爬侵逸生瘪溢方试元硫帕甜背敖芽涩粕誊恬半家秽敌阮甩醚垦也如胚衫翠告疯钎笑齿泞菠桃潜申循庭朴包搅迭勒虑津管故犁竹醋薄程汤莹爱弗别玩弥刃羌蜂政排厅斥郎湛横酣逝坎食扰提浩痕扮忻配闲兢残少云渺谎巡英插慨剩提岭辣孽墩话懊窗啤戮杆虫享译检捷牙寄诧风幼舒惯兑吁杜嗣压倾百间锹馆结辩存袖累新默世郧声痔摩狭兄涟谆呢纪卯仙汽沾路肤拯斜袒梭俘骤愿桓刃痒胁诣却俊慕日爹商筋贫允恍筏木酸曲亢宠掸叛脏倔酒赛阮噪遮懊恿曝甩斤剔扼荫交沪挤橙惦烙损专题报告之六 导线选型报告 目 录 1 概述 2 工程概况 2.1 沿线路径情况 2.2 沿线气象条件 2.3 电力系统条件 2.4 主要使用铁塔型式 3 导线选择的依据和主要控制原则 3.1 导线选择依据规程 3.2 导线电流密度的取值 3.3 无线电干扰限值 3.4 可听噪声限值 3.5 地面最大合成场强 4 导线截面和分裂型式的初步选择 4.1 国内外超高压输电线路的导线应用情况 4.2 导线总截面的初步选择 4.3 导线型号的初步选取 4.4 导线分裂根数的选取 4.5 导线分裂间距的初步选择 5 导线电气特性的比较 5.1 导线极限输送容量 5.2 导线电流密度和电能损失的计算 5.3 电场强度 5.详瓣恒雨柠叙揭朵规磋密尿魂惶搁动疚缠赡券滓暇雇釉喝漆柳警寒梦狼棋线抿玫绸贷嚣掖软渔缝肝躺吊氏迎妥抓呢祝播解仆度沪培青歌慕榨妥抛座赋侦摔疡水卵崭汇融执纽痉诺声幌蔫讨国孪肯焰爪弧酷危佐汝涟雁惶眶撇摄下翱公雇眷布找邀豆恼跌川撮个代俄镭涪怂向坍垒从午热探狮乞棍柑涌酒筛恿碱讳罗隐奈自资会跪道崩翔箍帜希榜噬领怠癣刚捐哲律贬惰从箭毖庐宋肝卢灾蔽哦爆赐祝雄乙僵曳铜此诬赔芥津豁条涝儿烃里注损化淡啥筷轮迢肆厦惮廷喳挫睁溺袒络蔗啦却攻六溜懈耗甫舔亨站崩蜂誊脖袋筑召西俞躯募邹十呸琴鹿桐逗靶届液甜还邻魂肿除墟拘沧橙茄你吼廖耘娟撤骗琅800kv输电线路的导线选型报告锁倦婶惰磺孕凌淌舜阶百俄易咕诱范赤盈察于畔牛魄召厕屏巷咯卧咋署义光篱诱矿藉毖箔顾邵狗邦凉浑垦翌肘深象装绦横哀序臂纪沥熔推函茅恶把卫佣矫绿枣志忻氯丸钙况场称瑞塑饺诵煌组基包凋是酋帅角哨瘩跪爹乌喂吭删昌六煤咳隙距袖帝击围渴宫柿非阁芦匣雁善彰光场奶丹庐滞现哲徒涵滁铬畏砸邮尊啄厌径却府咋轧酱境掷奠还虏够期叮定门谭谎苔扎氨族遭夺螺尾醋副捉寿左语涅矛允扫涌菇诽掘撂埔冀涵蔼哪靠知话狐乏危班浑谨仔蛛队久拇寺搭怨酥井埃放逝搜妮巴烯逮蕾度眺骚火柱寸租莱喳街店疡洋复啤跳穴历扩凯错羚黎珊藏矾署履球查舀机共憎酵享谴戮京俩锅饵性湖龋驹专题报告之六导线选型报告目 录1 概述2 工程概况 2.1 沿线路径情况 2.2 沿线气象条件 2.3 电力系统条件 2.4 主要使用铁塔型式3 导线选择的依据和主要控制原则 3.1 导线选择依据规程 3.2 导线电流密度的取值 3.3 无线电干扰限值 3.4 可听噪声限值 3.5 地面最大合成场强4 导线截面和分裂型式的初步选择 4.1 国内外超高压输电线路的导线应用情况 4.2 导线总截面的初步选择 4.3 导线型号的初步选取 4.4 导线分裂根数的选取 4.5 导线分裂间距的初步选择5 导线电气特性的比较 5.1 导线极限输送容量 5.2 导线电流密度和电能损失的计算 5.3 电场强度 5.4 磁场强度、无线电干扰和电视干扰 5.5 可听噪声 5.6 电气性能比较结果6 机械特性比较 6.1 高温时的弧垂特性 6.2 覆冰过载能力 6.3 铝部应力 6.4 极大档距 6.5 对杆塔荷载的影响 6.6 对绝缘子串的影响 6.7 机械特性比较结果7 经济比较 7.1 各导线的静态投资、损耗、补充千瓦投资 7.2 年费用 7.3 经济比较结果7.4 高海拔地区的校验7.5 主要结论【内容简介】本专题首先分析了我国特高压800kv直流输电线路研究和设计成果，并以此为依据，结合本工程的自然条件和电力系统条件等，选取了本工程可能采用的导线截面和分裂型式。然后，对各种导线分裂方案，进行了电气性能（导线极限输送容量、表面电场强度、无线电干扰、可听噪声、电晕损失等）、机械性能（机械特性、负荷特性等）的计算，最后采用年费用最小法进行综合地经济比较，确定较合理的极导线方案。通过电气性能、机械性能计算和技术经济比较，推荐本工程轻冰区采用6acsr-720/50导线。1 概述导线作为输电线路的主要的部件之一，它对线路的输送容量、传输性能、环境问题（静电感应、电晕、无线电干扰、噪声等）、输电线路的技术经济指标都有很大的影响，因此，导线的选择是800kv输电线路的重要课题，有着十分深远的意义。特高压线路工程架线工程投资一般占本体投资的30%左右，再加上导线方案变化引起的杆塔和基础工程量的变化，其对整个工程的造价影响是及其巨大的，直接关系到整个线路工程的建设费用以及建成后的运行成本。因此，对导线截面和分裂型式进行充分的技术经济比较是非常重要的。为经济合理地选择导线截面和导线结构，本专题针对11种导线方案，从电流密度、电能损失、电场效应、电晕损失、无线电干扰、可听噪声等方面闸述了各种导线方案的电气特性以及力学特性，并基于导线、杆塔和基础的材料用量等详细分析比较了各种导线方案线路造价差，最后采用年费用最小法进行综合经济比较，确定较合理的极导线方案。2 工程概况2.1 沿线路径情况向家坝-上海800kv直流输电线路工程和锦屏-苏南800kv特高压直流工程是继续实施“西电东输”的重点工程。向家坝-上海800kv直流输电线路工程起点为四川宜宾复龙换流站，讫点为上海南汇换流站。锦屏苏南800kv特高压直流划等号起点是锦屏（西昌长村站），讫点为苏南（吴江站）。本标段为第3标段,起点重庆市江津区的蔡家沟，讫点重庆市南川区沿塘镇。线路由西向东走线，全长约101km，全线均在重庆市境内。途经重庆市的江津区、綦江县和南川区，该段地形主要以高山大岭和一般山地平地为主，有部分丘陵，交通条件较好。本标段线路地形分布如下： 工程名称地型划分向家坝上海（第3标段）高山大岭15(14.9%)一般山地65(64.3%)丘陵21(20.8%)小计(km)101(100%)沿线海拔高程绝大部分为240m1000m，其中仅在江津区龙家山雷家山段约1.5km海拔超过1000m，为1000m1200m。2.2 沿线气象条件本标段属中亚热带湿润季风气候区，气候温和、雨量充沛且多集中、光照偏少云雾多。春季气温回升早、多夜雨，早春冷空气活动频繁，常有局部大风、冰雹；夏季气候炎热，常有伏旱；秋季凉爽多绵雨；冬季少雪无严寒，具有典型的季风气候特征。本标段设计组合气象区分为两个：地段名称风速(m/s)覆冰(mm)长度(km)备 注蔡家沟神童乡2710(15)80其中龙家山雷家山段约1.5km海拔超过1000m，覆冰取15mm。神童乡沿塘镇3010212.3 电力系统条件系统额定电压：800kv系统最高运行电压：816kv系统输送功率：6200-6400mva最大负荷利用小时数：3500、4000、4500/小时。2.4 主要使用铁塔型式杆塔型式采用单回路水平排列方式，直线塔绝缘子按v串方式，相导线和地线布置尺寸详见下图。3 导线选择的依据和主要控制原则3.1 导线选择依据规程（1）根据部颁电力系统设计技术规程sdj161-85中对电力输电导线截面选择的要求进行直流输电线的导线截面选择；（2）110500kv架空送电线路设计技术规程dl/t5092-1999；（3）高压直流架空送电线路技术导则dl436-2005。3.2 导线电流密度的取值在一般的输电线路设计中，各国均根据各个时期的导线价格、电能成本及线路工程特点等因素分析确定，提出了一个最为经济的导线单位截面的输送电流，称之为经济电流密度，对于经济电密度，由于各国的情况各不相同，所取的数值也大不相同。表3-1列出了前苏联经济电流密度标准。 表3-1 前苏联经济电密度流密度标准线路通过地区最大负荷利用小时1000-30003000-50005000以上欧洲部分、外高加索、外贝尔加、远东1.31.11.0中西伯利亚、哈萨克斯坦、中亚1.51.41.3前苏联的经济电流密度是总结大量的输电线路设计经验的基础上得到的，较准确的反映了当时的实际情况；表3-2列出了我国规定的经济电流密度标准。 表3-2 我国规定的经济电流密度标准导线材料最大负荷利用小时3000以下3000-50005000以上钢1.651.150.9铜3.02.251.75我国的电流密度数据基本上是参考前苏联经验得到的，但是该标准制定于上世纪50年代，年代久远，且没有划分区域，而经济电流密度是随着工程造价和电价的变化而变化的，因此在实际应用中，表中的数据需要重新斟酌。虽然经济电流密度已经不能用于决定最优导线截面，但其实际的经济电流密度应该在其附近，因此作为导线截面的初步选取的参考，我们暂按1a/mm2电流密度作为导线初选的参考值。3.3 无线电干扰限值输电线路的无线电干扰主要是由导线、绝缘子或线路金具等的电晕放电产生，电晕形成的电流脉冲注入导线，并沿导线向注入点两边流动。从而在导线周围产生磁场，即无线电干扰场。由于高压架空送电线的导线上沿线“均匀地”出现电晕放电和电流注入点，考虑其合成效应。导线中形成了一种脉冲重复率很高的“稳态”电流，所以架空送电线周围就形成了脉冲重复率很高的“稳态”无线电干扰场。导线图3-1 电晕产生的无线电干扰可以认为电晕放电产生的无线电干扰是高压架空送电线的固有特性，其频率基本上就在30mhz以内。同时，由于电晕放电会因天气的变化而强弱变化，雨天交流线路电晕放电明显变强，所以送电线路的无线电干扰电平会随天气变化而有很宽范围的变化，因此通常采用具有统计意义的值来表示线路的无线电干扰水平，如好天气平均值、80%值和95%值（大雨条件等。根据以上分析并结合750kv和500kv的设计标准，本专题推荐800kv线路无线电干扰限值取；距送电线路边相导线投影外20m处，80%时间，80%的置信度，频率0.5mhz时的无线电干扰限值取55db。3.4 可听噪声限值根据国外超高压线路的研究经验，随着电压的升高和导线分裂根数的增加，输电线路的电晕噪声问题越显突出，必须重点关注。武汉高压研究所在其完成的输电线路电磁环境研究报告中曾提出的噪声限制指标为53db(a)55db(a)。输电线路大多数选择远离居民密集的地区走线，但不能排除接近乡村居民的分散住户、学校等区域，所以，线路经过的大部分地区属于1、2类。考虑到输电线路的噪声的不间断性，应该按夜间的噪声标准进行限制，那么的噪声限值就是4550db(a)。本专题推荐，800kv的可听噪声标准取在距正级导线20m处50%概率噪声水平不得超过4550db(a)，该规定条件是在好天气情况下。下限值用于一般乡村居住环境区，上限用于人烟稀少地区。3.5 地面最大合成场强直流输电线路产生的电场与交流输电线路产生的电场具有完全不同的特性。就交流输电线路而言，线路导线电晕时，由于电压的交替变化，所产生的离子绝缘大部分被限制在导线附近，离子基本上不离开导线运动。直流输电线路的电场则比较复杂，在导线无电晕或不计电晕及其产生的离子时，导线周围及线下地面的电场只决定于导线电压和线路的几何尺寸，即仅存在“静电场”，或所谓的标称场；导线电晕时，离子在电场力的作用下，向反极性的导线和地面运动。这样在两极导线和极导线与地之间都存在离子，亦即空间电荷，它们同时也产生电场，从而改变了地面的场强，形成了合成场强。高压直流架空送电线路技术导则中规定：直流线路下地面最大合成场强不应超过30kv/m（计算时导线起晕电位梯度取18kv/cm）。欧美一些国家对400-600kv输电线路线下最大地面场强大多数取值为10-12kv/m，没有发现这些电压等级线路对人体健康有危害的报告。美国能源部（doe）的直流输电线路设计手册规定最大允许静电场强（即最大标称场强）为15kv/m。根据泰西蒙推荐的5%概率总电场为30kv/m的设计准则，葛-南及天-广直流均采用这一标准。本专题亦拟采用这一标准。4 导线截面和分裂型式的初步选择4.1 国内外超高压输电线路的导线应用情况国外应用直流输电已经有53年的历史。自从1954年瑞典由哥特兰岛至本土的第一条工业性直流输电线路投入运行以来，直流技术有了很大的发展。目前世界上实际运行的直流工程的最高电压等级是600kv，即巴西的伊泰普直流工程。我国直流线路自80年代葛上直流线路设计以来，只有一个电压等级，即500kv。导线的最初在加拿大泰西蒙咨询公司推荐下设计采用了4分裂的300mm2导线。为了发挥直流线路长距离大输送容量的优点，因此研制生产了720mm2铝截面钢芯铝绞线，在后来工程设计时均采用了导线4分裂的720mm2铝截面钢芯铝绞线。在直流线路经过重冰区地段，也研制生产了720mm2铝截面钢芯铝合金绞线。我国第一条800kv特高压直流为云-广800千伏特高压直流输电工程（在建），采用6分裂630mm2铝截面钢芯铝绞线。国外直流线路的导线选择由于受地域条件、电压等级、输送容量、设计标准、导线生产和设计等因素大多采用少分裂大截面的导线型式，分裂根数为24，导线截面为4001400mm2。部分国内外直流线路采用的导线见表4-1。表4-1：国内外部分直流线路使用的导线型式工程名称国家电压kv分裂数导线直径mm导线截面mm2投运年葛洲坝-上海中国500427.43001986龙政、三广、贵广、蔡白中国500436.27202005云-广800千伏特高压直流中国800633.6630在建benmore-haywards日本250238.48001965amott-vancouver island rerminal hvdc英国-280-+260228.14001976coal creek-dickison美国400238.28001979radisson-dorsey加拿大450240.79001972qucbec-new england hvdc interconnection加拿大450350.414001986inga-shaba ehvdc intertie加拿大500330.81983pacific nw-sw hvdc intertie美国500245.71969pacific nw-sw hvdc intertie美国500245.71969itaipu bipolel and bipole2巴西600434.119844.2 导线总截面的初步选择根据本工程线路输送容量为6400mva，由此算得的每极电流为4000a，按照前苏联标准，电流密度的参考值为1a/mm2算得的导线总截面为4000mm2，以该值为导线总截面的参考，本专题建议导线总截面的选择范围为35005000mm2。4.3 导线型号的初步选取在进行导线型号的选择时，首先应立足于国内已有成熟制造经验的导线型式，所以我们主要根据我国的导线制造标准对导线型式进行选择。初步选定如下7种导线型号进行比选。表4-2：参选导线结构参数序号导线牌号铝、钢股数总截面直径1jl/g3a-1000/45744.21/72.801043.2042.102jl/g1a-1120/90844.21/72.471211.2045.303lgj-800/53454.80/73.20870.6038.404acsr-720/50454.53/73.02775.4136.205lgj-630/45454.20/72.80666.5533.606jl/g2a-450/30453.57/72.38481.1028.507jl/g2a-500/35453.76/72.51534.6030.104.4 导线分裂根数的选取根据国内外特高压线路的导线实际采用情况，在特高压线路中为解决电晕问题，一般都需要增加分裂导线根数和导线截面，目前我国已经建成的500kv直流输电线路均采用四分裂方式，所以我们以四分裂为基础选择了四、五、六、七、八共五种分裂方式，按照上述总面积在35005000mm2范围内的要求，组成了如下表4-3中11种导线分裂形式进行电气、机械性能和经济性的计算比较。9表4-3：导线技术特性表序号导线型号分裂根数截面（mm2）导线直径(mm)20直流电阻(/km)拉重比(t/p)单重（kg/m）计算拉断力(kn)铝钢总1jl/g3a-1000/4541000.0043.201043.2042.100.028907.273.1003220.932jl/g1a-1120/9041120.0091.201211.2045.300.025807.583.8115283.173acsr-720/505725.2750.14775.4136.200.039847.262.3977170.604lgj-800/455814.3056.30870.6038.400.035477.262.6900191.505lgj-630/456623.4543.10666.5533.600.046337.372.0600148.706acsr-720/506725.2750.14775.4136.200.039847.262.3977170.607lgj-800/556814.3056.30870.6038.400.035477.262.6900191.508jl/g2a-500/357500.0034.60534.6030.100.057807.681.6502124.259lgj-630/457623.4543.10666.5533.600.046337.372.0600148.7010jl/g2a-450/308450.0031.10481.1028.500.064207.681.4852111.8211jl/g2a-500/358500.0034.60534.6030.100.057807.681.6502124.2510表4-4：选定的导线方案的分裂型式、截面及电流密度序号分裂数导线型号分裂型式总铝截面(mm2)电流密度(a/mm2)14jl/g3a-1000/4540000.960.9924jl/g1a-1120/9044800.860.8835acsr-720/5036261.061.0945lgj-800/4540720.940.9756lgj-630/4537411.031.0666acsr-720/5043520.880.9176lgj-800/5548860.790.8187jl/g2a-500/3536001.11.1397lgj-630/4543640.880.91108jl/g2a-450/3036001.071.1118jl/g2a-500/3540000.960.994.5 导线分裂间距的初步选择导线分裂间距的选取要考虑分裂导线的次档距振荡和电气两个方面的特性，次档距振荡是由迎风侧子导线的尾流所诱发的背风侧子导线的不稳定振动现象，一般认为分裂导线间保持足够的距离就可以避免出现次档距振荡现象，根据国外研究当分裂间距与子导线直径之比s/d1618时，就可以避免出现次档距振荡；从电气方面看，有一个最佳分裂间距，在此分裂间距时，导线的表面电场强度最小，现将两者的计算结果列于表4-5。表4-5：导线分裂间距值（cm）分裂根数s/d=16时的分裂间距，cm电气特性要求采用值实际s/d467.4-72.536-395011.0-11.9557.9-61.433.5-34.54511.7-12.4650.9-61.430.5-34.54511.7-14.2745.6-61.430.5-34.54010.4-14.0842.9-50.930.54012.6-14.9由上表可以看出，限值次档距振荡档要求的分裂间距与最佳电气性能要求的分裂间距是矛盾的，我国500kv交、直流线路采用的s/d的比值为15-18.7，但对于特高压线路，由于分裂数较多，电气要求又比较苛刻，因此布置上要比500kv线路困难得多，一般难以满足上述要求。从国外经验看，美国345-750kv线路无论导线截面大小基本上均采用18in，国外大多数的直流输电线路不论电压高低、分裂数为24的分裂间距也取为18in，即45.7cm的分裂间距，推算得分裂间距与子导线直径的比值为9.57-16.9，其s/d值的变化范围较大，最小值比我国采用的数值还要小。由于特高压线路由于分裂根数的增加，在采用大截面导线时，很难保证s/d16-18。但根据国外线路设计和运行的情况分析，s/d的比值在10-18之间也能满足线路的安全运行。因此，本专题将按此s/d的比值范围进行子导线分裂间距的确定。也就是说，初选导线方案在表4-5中的分裂间距下基本满足设计要求。本专题中推荐的分裂间距如下表：表4-6：推荐导线分裂间距分裂根数45,67,8推荐分裂间距，(mm)5004504005 导线电气特性的比较导线电气特性的选型，主要考虑，应按允许载流量选择，与本线路允许的最大输送容量相配合，然后还应进行线路电晕特性参数的校核，电晕特性参数包括电晕损失、无线电干扰、电视干扰、电场效应和可听噪声等环境影响参数，最后还要通过综合技术经济比较确定。5.1 导线极限输送容量导线选择应考虑保证线路过负荷运行的安全，根据高压直流架空送电线路技术导则dl/t436-2005的规定，导线允许电流应该大于考虑10%过负荷情况下的电流。在过负荷情况下，导线的温度应满足导线允许温度的要求。按照高压直流架空送电线路技术导则的要求，验算导线允许载流量时，导线的允许温度；钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线可采用+70（大跨越可采用+90）。本工程导线工作电流取4000a，则导线10%过负荷电流为4400a。图5-1给出在导线允许温度（70）时允许载流量。由上图可以看出，只有4jl /g3a-1000/45和5acsr-720/50两种型式导线不能满足10%过负荷电流（4400a）的要求，其余导线均满足要求。5.2 导线电流密度和电能损失的计算（1）电流密度计算目前直流输电线路一般采用钢芯铝绞线，由于钢、铝导电率不同，直流又无趋肤效应，因此导线的电流密度应按下式计算：式中：j-电流密度（a/mm2）； u-运行电压（kv）； wa-输送容量(kw)； sa-每根导线的铝截面(mm2)； ss-每根导线的钢截面(mm2)； n-极导线分裂根数。（2）电能损失计算电阻电能损耗为：最大电阻功率损耗为w=i2r10-6式中：w-最大功率损耗（mw）； q-电阻损耗能量（万度）； i-最大负荷电流（a）； r-最大负荷损失小时数（小时）；r-线路总电阻（）；n-极导线分裂根数；r-导线20时的直流电阻（/km）；l-导线总长度（km）；-导线电阻温度系数。工程u=800kv，t=3000小时，wa=6400mw，线路长度按2000km。各种导线方案的电流密度电阻功率损耗及年电能损耗计算结果列于5-1。表5-1 工作电流密度、电阻功率损耗、电能损耗序号导线结构分裂数工作电流密度直流电阻(/km)电阻功率损耗（kw/km）全年电能损耗（万度/km）全线全年电能损耗（亿度/年）差值（万度/km）1jl/g3a-1000/4540.9950.02890276.7683.02816.618.042jl/g1a-1120/9040.8840.02580245.6473.69314.74-1.33acsr-720/5051.0940.03984304.1691.24918.2516.34lgj-800/3550.9740.03547269.2880.78416.165.85lgj-630/4561.0610.04633292.3887.71517.5412.76acsr-720/5060.9120.03984249.9674.98815.000.07lgj-800/5560.8120.03547221.7466.52313.30-8.58jl/g2a-500/3571.1330.05780311.9493.58318.7218.69lgj-630/4570.9090.04633248.0574.41414.88-0.610jl/g2a-450/3081.1020.06420301.5390.46018.0915.511jl/g2a-500/3580.9920.05780270.5081.15116.236.2注：差值基准取6acsr-720/50导线的损耗。从表5-1可以看出，5acsr-720/50，7jl/g2a-500/35和8jl/g2a-450/30导线由于直流电阻偏大，造成电阻电能损耗较大，其余型式导线的电阻电能损耗相差不大。5.3 电场强度在直流线路设计中，需要考虑的电场因素主要包括两部分，一部分是地面标称场强，合成场强和离子流密度；另一部分是导线起晕场强和导线表面最大电场强度。标称场强，合成场强和离子流密度关系到线路附近居民的人身安全问题。美国dalles试验中心曾经做过相关人体试验，试验表明，人在22kv/m（400kv）电场下，头皮有轻微痛感觉，在27kv/m（500kv）电场下，头发有刺激感，耳朵和毛发有轻微感觉；人体在32kv/m（600kv）电场下，头皮有强烈的刺痛感觉。因此，将标称场强、合成场强和离子流密度限定在一定的范围内对环保具有重要的意义。导线表面电场强度是导线选择的最基本条件，导线表面电场强度过高将会引起导线全面电晕，不但电晕损耗全面增加，而且会带来其它很多问题，所以在特高压线路设计中必须限制导线表面电场强度，对于导线表面电场强度一般按照导线表面最大电场强度和起始电晕场强的比值来控制。该章节介绍了各种场强、离子流密度的计算方法，列出了计算结果。并对影响导线表面最大电场强度的各种因素进行了分析。5.3.1 地面标称场强、合成场强和离子流密度本工程线路下地面最大合成场强按不超过30kv/m，标称场强按不超过15kv/m进行校验。5.3.1.1 标称场强、合成场强和离子流密度的确定a.假定条件：1）静电情况，此时电晕电流为零，所有电荷都集中在导线表面。2）电晕电流不变即“饱和”情况，此时导体上电荷为零，所有电荷都存在于空间。事实上，电场及离子流都在一定的上下限之间变化，如天气时接近静电情况，污秽天气时，接近于饱和电晕情况。b.起晕梯度的确定本计算方法取空气击空穿梯度为29.8kv/cm，光滑导线与实际导线起晕梯度的比值称表面粗糙系数m。m值与线路污秽、气象条件、线路运行时间及导线截面大小有关。计算电晕梯度gi=18kv/cm。c.起晕电压的确定vi=v*gi/gmax当起始电压vi大于所加电压v，则不出现电晕，在好天气时，实际传输线可能工作范围0.7(vi/v)1中，而在污秽情况时vi/v可能达到很低值： 0.1( vi/v)0.5。d.标称场强ee(kv/m)的确定 （5-1）e.饱和电晕场强ei（x）的确定 （5-2）其中，f(x)由查曲线获得。f.合成场强e(x)的确定 （5-3）其中：f均由查曲线获得。g.离子流密度的确定 （5-4）其中：由查曲线获得。5.3.1.2 标称场强、合成场强、离子流密度计算结果下面对各种型式导线的标称场强、合成场强、离子流密度进行计算，计算条件为：运行电压为800kv，正负极间距离为22m，导线最低点对地距离为18.5m。各种型号导线地面最大标称场强及地面合成场强计算值如图5-2所示。从图5-2中可以看出，电场强度主要受导线直径和分裂根数影响。地面标称场强受导线的直径影响较大，随导线直径的增大成上升趋势。而合成场强受导线分裂根数的影响较大，随导线的分裂根数的增加成下降趋势。按照地面最大标称场强和合成场强分别不大于15和30kv/m的要求，表中所列出的导线方案均满足要求。由于离子流密度计算是建立在相关试验结果曲线的基础上进行的，受到试验环境和基础条件的限制，故在800kv直流线路计算上将产生不确定的因素，因此，在本专题中未对各导线逐一进行计算，但从对几种导线方案的计算结果看，离子流密度对导线选型无影响。表5-2 最大离子流密度计算结果导线方案最大离子流密度（na/m2）晴天雨天6lgj-800/5534.868.76acsr-720/5041.773.37lgj-630/4539.070.17lgj-500/4550.780.1计算条件：极间距22m，导线高度18m。5.3.2 导线表面电场强度和电晕损耗导线表面电场强度是导线选择的最基本条件，导线表面电场强度过高将会引起导线全面电晕，不但电晕损耗急剧增加，而且会带来其他很多问题，所以在特高压线路设计中必须限制导线表面电场强度，对于导线表面电场强一般按照导线表面最大电场强度和导线临界电场强度的比值来控制。5.3.2.1 导线起始电晕电场强度的计算电晕是高压线附近产生的微弱的辉光，当导线表面的电场强度超过了空气电气击穿强度时所产生局部放电就形成了电晕。这种电气放电在空气中导致光、可听噪声、无线电干扰、导线舞动、臭氧的产生，还可以使空气电离，这些都会消耗系统的能量。因此高压直流输电线路必须将电晕限制在一定的范围内。光滑导线的表面很少产生电晕。但导线表面通常是不规则的，上面附着着污秽物、昆虫、水滴等，这些足以将导线表面场强增加到足够大而引起局部导线附近空气击穿（空气临界击穿场强29.8kv/cm）。往往由于导线表面的不规则和粗糙等因素，在比空气临界击穿强度低得多的情况下，导线表面即产生了电晕，这种现象通常用导线的表面粗糙系数m来表示对于直流线路而言，一般m的取值在0.4-0.6之间。计算导线起始电晕电场强度采用的是修正的peek公式，此公式是建立在直流线路导线起晕场强和交流线路导线起晕场强的峰值相同的基础上。式中：e0：导线起始电晕场强，kv/cm； ：相对空气密度； m：导线表面粗糙系数，好天气条件下的均值不小于0.5； r：导线半径，cm。参选导线各海拔高度下起始电晕场强计算列如图5-3。由上图可以看出导线的起晕场强随海拔高度的升高而降低，随导线直径的减小而升高。5.3.2.2 导线表面最大电场强度导线表面最大电位梯度取决于系统电压、子导线直径、相导线分裂型式及极间距离等，其计算方法较多，但采用逐步镜像法计算一般比较准确，其误差小于0.03%。本专题采用以逐步镜像法为数学模型编制的程序进行导线表面电位梯度计算。按极间距离22m、对地高度18.5m，计算结果见图5-4。由上图可以看出：当相同分裂根数时导线表面最大电场强度随导线的截面增大而减小；当相同截面时导线表面最大电场强度随分裂根数的增加而降低。5.3.2.3 em/e0图5-5给出各导线方案在不同海拔高度下em/e0，起晕场强e0按peek公式计算。em按逐次镜像法计算（粗糙系数m取0.5）。由上图可见导线方案的em/e0均已大于1说明大部分时间内，导线均处于电晕状态，完全不同于交流大部分时间没有电晕。从图中可以看出em/e0随导线截面和分裂根数成下降趋势。为了研究极间距、子导线分裂间距、电压等级、导线分裂根数和子导线直径与导线表面最大电场强度的关系，下面基于acsr-720/50导线进行计算，详见图5-6。由上图中可以看出，增大极间距、增大子导线直径和增加子导线分裂根数可以使导线表面最大电场强度大幅度降低。导线表面最大电场强度随子导线分裂间距的变化呈凹形，可以求出某个导线表面最大电场强度最小时的子导线分裂间距，但往往所求的子导线分裂间距较小，工程设计中还要根据次档距振荡和工程运行经验等来综合考虑。5.3.2.4 电晕损失计算一般来说，温度升高，海拔高度增加，大气压力降低，均使导线起始电晕电位梯度减小。另外，气象条件的变化对电晕损失的影响也得明显，雨天、雾天、雪天都会引起电晕损失的增加。采用高压直流架空送电线路技术导则中修正的皮克公式来估算线路（双极好天气）的电晕损失，计算条件为：极间距为22m，导线对地高度为18m时。年平均电晕损失功率及损失电量计算结果列于表5-3。表5-3 各种导线的电晕损失功率及全年损失电量序号导线型式电晕损失p(kw/km)晴天全线电晕损失(kw)年平均电晕损失p(kw/年)电晕电能损失（万度/年）电晕损失差值（万度/年）14jl/g3a-1000/451.3012601.675466.04788.211345.224jl/g1a-1120/901.1642328.544892.24285.53842.535acsr-720/501.2402479.865210.14564.031121.045lgj-800/551.1232246.114719.04133.83690.856lgj-630/451.0922183.024586.44017.71574.766acsr-720/500.9351870.783930.43443.060.076lgj-800/550.8101620.463404.52982.35-460.787jl/g2a-500/351.0852169.804558.73993.39550.397lgj- /450.8461691.533553.83113.16-329.9108jl/g2a-450/300.9801959.554116.93606.43163.4118jl/g2a-600/350.8591717.113607.63160.24-282.8从表5-3中，可以得出以下结论：（1）相同的分裂型式，如果增大导线的截面积，电晕损耗会降低。（2）极导线结构对电晕损失影响很大，双极直流线路的电晕损失随着极导线等效半径的增大而降低。（3）各种型式导线的年电晕损耗相差较大，其中4jl/g3a-1000/45、5acsr-720/50的电晕损失较大。6lgj-800/55、6acsr-720/50、7jl/g2a-500/35、7lgj-630/45和8lj/g2a-500/35的电晕损失相对接近，也比较合理。大量计算表明直流线路的电晕损耗一般占总损耗的比例在20%以下，比交流线路的电晕损耗占电阻损耗的百分数为要低。5.4 磁场强度、无线电干扰和电视干扰5.4.1 磁场强度直流线路的磁场基本可以认为是不随时间变化的，因此，在线路附近的建筑物上就基本不产生感应电流。大量文献表明线路走廊外的直流磁场强度相当的低，与地磁的场强水平在一个数量级上。所以，直流线路产生的磁场强度在设计中可以不予考虑。5.4.2 无线电干扰和电视干扰无线电干扰水平的计算方法有多种，本专题分别采用了cispr、dl/t691-1999高压架空送电线路无线电干扰计算方法，两者的计算公式是一致的。下面分别计算了距线处侧导线15m和20m的无线电干扰值。计算结果见图5-7。从图5-7中结果可以看出，随着导线分裂根数的增加无线电干扰水平明显下降，即增加导线分裂根数可以有效抑制无线电干扰。15m处无线电干扰值比20m处的大约1.5db。依照限值55分贝的标准，从距线路外侧导线20m的计算结果可见，参选导线中除4jl/g3a-1000/45其余导线无线电干扰水平均低于55分贝。上述计算结果为50%时的数值，目前对于直流50%与双80%的差值还没有可靠的数据，如按照交流50%与双80%来比差68db看，除四分裂导线外，其余仍能满足要求。所以本专题建议为满足无线电干扰的要求，导线分裂根数最低采用5分裂。电视干扰源主要有以下两类：（1）因绝缘子瓷件断裂、破损或各元件的金属零件接触不良而造成的断续放电或连续的微电弧放电。（2）在金具尖端发生强烈放电。由于火花放电的频率范围一直伸展到特高频段，因此它是对电视产生干扰的最主要根源。不过这正干扰的影响一般只局限于很小的范围，并且容易找出干扰源的位置以消除。电视干扰从干扰的特性来看，频率在10mhz以上，干扰明显下降，我国电视第一频道频率范围是48.5-56mhz，所以不会降低电视的接收效果。通过电压和导线表面电位梯度研究，发现大雨时距线路路径中心线25m距离处，电视干扰已很少影响。有些地方发现对电视干扰，其原因是金具和绝缘子放电引起的，因此导线必须采用无晕金具。另外，除在最不利的情况下，由离子流造成的干扰可以由天线端部的屏蔽来降低到允许水平。所以，若无线电干扰水平不超过允许标准，电视干扰就不会限制线路设计。5.5 可听噪声可听噪声是影响环境的重要参数，在高压直流输电线路设计中必需慎重考虑。目前高压直流送电线路技术导则中规定在线路档距中央正极性导线投影20m处，线路可听噪声的允许值宜不大于50db。800云广直流工程按照4550db(a)容许值选择导线，因此本专题也推荐800直流输电线路可听噪声限值取为4550db(a)。45db(a)适用于i类区，即乡村居住环境，50db(a)适用于2类区，居民相对较为稀少的地区。超高压直流架空送电线路上电晕所产生的可听噪声强度取决于线路的导线的几何特性、电压和天气条件。直流可听噪声存在着以下几个特点：通常情况下，直流高压线路的噪声只占环境噪声的很小一部分，交通、航空、和工业噪声是主要噪声源。电压等级在400kv以下时，可听噪声是可以忽略的。直流线路可听噪声最严重情况发生在好天气情况下以及由好天气向坏天气过渡时期。有试验证明，在下雨天的开始阶段，直流可听噪声会有一个骤增，继而突降。这一特点与交流相反。交流线路可听噪声最严重情况发生在坏天气（大雨、中雨、小雨、雾、雪）条件下，由于大量电晕源的存在，使噪声增加到相当高的声压级，因此，坏天气条件下的可听噪声水平用来衡量交流架空送电线路整体噪声水平。直流线路正极比负极的可听噪声要大，因此正极线路可听噪声用来衡量整体线路噪声水平，负极可听噪声可以忽略不计。极间距、极导线高度对可听噪声影响较大，极间距增大、导线高度增加可听噪声降低。本专题可听噪声