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不同輸電結(jié)構(gòu)特高壓交流輸電線路電磁環(huán)境研究

文檔作者：孟絮絮孫志遠(yuǎn) 馬競(jìng) 鐘凱文檔來源：國網(wǎng)銅陵供電公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月03日
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第35卷第2期
2018年6月ANHUI ELECTRIC POWER
隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，全社會(huì)對(duì)電
力能源的需求迅猛增加，但是我國資源分布與生
產(chǎn)力分布很不均衡，因此有必要發(fā)展更高電壓等
級(jí)的輸電技術(shù)[1]。特高壓交流輸電在緩解電力供需
緊張狀況的同時(shí)，也惡化了線路周圍的電磁環(huán)境，
對(duì)人和動(dòng)植物的生存環(huán)境產(chǎn)生影響，并腐蝕周圍
埋地管線，干擾通信電纜[2- 4]。因此，研究特高壓交
流輸電線路的電磁環(huán)境是非常必要的。
目前比較常用的電磁場(chǎng)計(jì)算方法有模擬電荷
法、有限元法、邊界元法、逐步鏡像法[5]等；可聽噪
聲主要計(jì)算方法有德國FGH 公式、魁北克水電局
（IREQ）公式、美國邦維爾電力局（BPA）推薦公式、
日本中央電力研究院（CRIEPI）公式[6]和美國電力
科學(xué)研究院（EPRI）推薦公式；無線電干擾的計(jì)算
方法主要有美國EPRI 公式（邦維爾電力局Capon
公式）、國際無線電干擾特別委員會(huì)（CISPR）推薦
公式等算法。大多數(shù)算法在進(jìn)行計(jì)算時(shí)需要對(duì)模
型進(jìn)行簡化處理，例如：將輸電線路視為無限長直
導(dǎo)線，把分裂導(dǎo)線等效為一根粗導(dǎo)線，并忽略大地
的影響等。
綜合上述問題，本文使用CDEGS 軟件，建立
特高壓1 000 kV 輸電線路電磁環(huán)境仿真模型，分
別在單回、雙回情況下，改變線路輸電結(jié)構(gòu)，仿真
電磁環(huán)境參數(shù)的變化情況。
1 特高壓輸電概述
特高壓輸電系統(tǒng)是指交流1 000 kV、直流±
800 kV 及以上電壓等級(jí)的輸電系統(tǒng)，用電負(fù)荷快
速增長和大容量、遠(yuǎn)距離輸電的迫切需求直接推
動(dòng)了我國特高壓輸電工程的快速規(guī)劃和建設(shè)。目
前，我國已經(jīng)成功完成了3 條交流1 000 kV、多條
直流±800 kV 特高壓輸電線路的建設(shè)[7]，其后將有
更多交直流特高壓輸電線路即將開工。特高壓交
流輸電具有很多優(yōu)勢(shì)：傳輸距離遠(yuǎn)、輸送容量大[8]、
減少線路損耗、提高電能輸送經(jīng)濟(jì)性、提高國家科
技自主創(chuàng)新能力等，發(fā)展特高壓輸電是我國電網(wǎng)
發(fā)展的客觀要求。
輸電線路電磁環(huán)境參數(shù)包括：電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)
強(qiáng)度、可聽噪聲和無線電干擾。本文通過使用
CDEGS 軟件建立1 000 kV 特高壓輸電線路仿真
模型，研究在不同輸電線路結(jié)構(gòu)情況下，在地面以
上1.5 m 處的電磁環(huán)境，CDEGS 軟件的全稱是
Current Distribution, Electromagnetic Field, Grounding
and Soil Structure Analysis，由加拿大SES 公司
不同輸電結(jié)構(gòu)特高壓交流輸電線路電磁環(huán)境研究
Research on Electromagnetic Environment of UHV AC Transmission Lines with
Different Transmission Structures
孟絮絮孫志遠(yuǎn)馬競(jìng)鐘凱
（國網(wǎng)銅陵供電公司，安徽銅陵244000）
摘要：簡要地對(duì)特高壓輸電系統(tǒng)和CDEGS軟件進(jìn)行了概述，考慮常用算法簡化模型的弊端，在CDEGS軟件的SES Enviro
Plus 模塊中搭建了特高壓交流輸電線路模型，仿真了在不同輸電結(jié)構(gòu)情況下，單回和雙回線路的電磁環(huán)境分布規(guī)律，并建
議合理選擇桿塔類型和輸電方式，妥善解決輸電線路工程和環(huán)境相關(guān)問題。
關(guān)鍵詞：特高壓；輸電結(jié)構(gòu)；CDEGS；電磁環(huán)境
Abstract: UHV transmission system and CDEGS software are simply described. Considering the disadvantages of common
algorithms, UHV AC transmission line model is built in SES Enviro Plus module, and single circuit and double circuit
electromagnetic environment under different transmission structures are simulated. According to simulation results, it is
recommended that the types of towers and transmission structures should be reasonably selected to properly solve transmission
line engineering and environmental issues.
Keywords: UHV；transmission structure；CDEGS；electromagnetic environment
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第35 卷第2 期
2018年6月
出品，是一套功能強(qiáng)大和高度集成的工程軟件包[9]，
它能精確的分析包括接地、電磁場(chǎng)、電磁干擾（包
括AC 與DC 的干擾抑制研究）以及陰極保護(hù)和陽
極床等問題。本文主要利用CDEGS 軟件的SES
Enviro Plus 模塊建立特高壓輸電線路仿真模型，
對(duì)線路周圍電磁環(huán)境的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算。
SES Enviro Plus 軟件包專用于進(jìn)行電磁環(huán)境評(píng)估
工作，它的主要功能包括：線路參數(shù)的計(jì)算；無線
電干擾（RI）、音頻噪音（AN）和電暈損失（CL）的計(jì)
算；靜電場(chǎng)和標(biāo)量電勢(shì)的計(jì)算；電暈場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算；
磁場(chǎng)的計(jì)算。
2 仿真模型建立
通過查閱文獻(xiàn)可知，1 000 kV 輸電線路單回
路主要采用三角水平排列的酒杯塔和三角排列的
貓頭鷹塔兩種塔型，雙回路則主要用鼓型塔、傘型
塔和干字型塔。輸電線路結(jié)構(gòu)如圖1 所示[10]。
（a）單回路貓頭鷹塔
（b）單回路酒杯塔
（c）雙回路傘型塔
（d）雙回路鼓型塔
（e）雙回路干字型
圖1 線路布置圖
在仿真模型中，空氣電阻率默認(rèn)是1018Ω·m，
土壤電阻率默認(rèn)是100 Ω·m，天氣默認(rèn)是晴天，溫
度25 ℃，海拔是0 m。設(shè)特高壓輸電線路額定電
壓1 000 kV，電磁環(huán)境計(jì)算時(shí)所取電壓高出額定
電壓5%，即電壓取1 050 kV，電流取4 000 A。輸
電線路的導(dǎo)線和地線參數(shù)如表1 所示。
表1 1 000 kV 交流線路導(dǎo)線和地線參數(shù)
根據(jù)上述參數(shù)，在CDEGS 中SES Enviro Plus
模塊建立模型仿真，對(duì)線路周圍電磁環(huán)境的各個(gè)
參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算，軟件仿真界面如圖2 所示。
圖2 SES Enviro Plus模塊仿真截圖
u u
v v
w w
地線 地線
16m
9m
11m 8m
44m 12m 11.5
名稱導(dǎo)線地線
導(dǎo)線型號(hào)8×LGJ-500/45 LBGJ-150/20
導(dǎo)線外徑/cm 3.00 1.58
直流電阻/（Ω/km） 0.059 0.582
分裂間距/cm 40
ANHUI ELECTRIC POWER
u
v
w
地線
12m
15.5m
38.5m 22.3m 12.5m
u v w
地線
18.5m
22.2m
38.5m 23.8m
u
v
w
u
v
w
地線
19m
地線
15.5m
16m
16.5m
38.5m 21m 21m 16m
u
u
v v
w
w
地線
16.5m
地線
15m
18m
16.5m
38.5m 20m 22m 16.5m
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第35卷第2期
2018年6月孟絮絮，等：不同輸電結(jié)構(gòu)特高壓交流輸電線路電磁環(huán)境研究
3 不同輸電結(jié)構(gòu)
3.1 單回輸電線路
（1）根據(jù)圖1 單回路桿塔各導(dǎo)線的位置參數(shù)
在SES Enviro Plus 中搭建仿真模型，觀察貓頭鷹
塔和酒杯塔的輸電線路在地面以上1.5 m 所產(chǎn)生
的電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、可聽噪聲和無線電干擾，
如圖3 所示。
（a）電場(chǎng)強(qiáng)度
（b）磁場(chǎng)強(qiáng)度
（c）可聽噪聲
（d）無線電干擾
圖3 貓頭鷹塔和酒杯塔的電磁環(huán)境參數(shù)
（2）由圖3 可知，酒杯塔在地面1.5 m 所產(chǎn)生
的最大電磁場(chǎng)強(qiáng)度、可聽噪聲和無線電干擾均比
貓頭鷹塔所產(chǎn)生的大。輸電線路不論是架設(shè)在貓
頭鷹塔還是酒杯塔上，其產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度均呈馬
鞍形，最大電場(chǎng)強(qiáng)度出現(xiàn)在兩邊相導(dǎo)線的外側(cè)，線
路中軸處為極小值，因?yàn)榫票娜鄬?dǎo)線呈水
平排列，橫擔(dān)長度比貓頭鷹塔要長，因而線路所占
的走廊較寬，所以高電場(chǎng)的范圍比較大。對(duì)于磁場(chǎng)
強(qiáng)度、無線電干擾和可聽噪聲，均呈拋物線分布，
雖然酒杯塔產(chǎn)生的無線電干擾最大值比貓頭鷹塔
大，但是貓頭鷹塔的無線電干擾影響范圍更廣，隨
著遠(yuǎn)離中軸線，無線電干擾減少緩慢。
（3）貓頭鷹塔三相導(dǎo)線呈三角排列，中相導(dǎo)線
被抬高20 m，導(dǎo)致鐵塔的負(fù)荷增加，鐵塔要比水平
排列重5%～10%；酒杯塔三相導(dǎo)線水平排列，線
路所占走廊比較寬，因此需要根據(jù)實(shí)際情況去選
擇使用何種鐵塔。一般來說走廊要求不嚴(yán)、拆遷量
不大的山區(qū)線路，為了降低工程造價(jià)，宜采用酒杯
塔；而平丘地區(qū)走廊相對(duì)擁擠，拆遷量較大，宜采
用貓頭鷹塔。
3.2 雙回輸電線路
（1） 同樣在SES Enviro Plus 中根據(jù)雙回路桿
塔各導(dǎo)線的位置參數(shù)搭建模型，仿真電磁環(huán)境參
數(shù)的分布規(guī)律如圖4 所示。
（2）由圖4 可知，鼓型塔和傘型塔電場(chǎng)強(qiáng)度波
形均為馬鞍形，最大電場(chǎng)強(qiáng)度出現(xiàn)在距邊相導(dǎo)線
外側(cè)約2～3 m，線路中軸處為極小值，兩個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)
度波形相近，傘型塔的電場(chǎng)強(qiáng)度最大值比鼓型塔
的略大，而干字型塔呈單峰形，其最大電場(chǎng)強(qiáng)度值
低于另兩種桿塔，但是影響范圍比另兩種桿塔要
15
第35 卷第2 期
2018年6月
大；對(duì)于磁場(chǎng)強(qiáng)度，這三種桿塔上的磁場(chǎng)強(qiáng)度均是
單峰形，傘型塔和鼓型塔的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)高于
干字型塔，但是干字型塔的影響范圍最大。干字型
塔導(dǎo)線產(chǎn)生的可聽噪聲和無線電干擾最大值遠(yuǎn)大
于另外兩種，并且影響范圍也最大，三種桿塔的可
聽噪聲分布呈單峰形，而傘型塔和鼓型塔的無線
電干擾分布呈馬鞍形，干字型塔的無線電干擾分
布呈單峰形。
（3）傘型塔和鼓型塔的導(dǎo)線均是垂直布置，分
布大致相似，只是橫擔(dān)最長的相不同，所以它們產(chǎn)
生的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、可聽噪聲和無線電干擾波形相
似，而且數(shù)值相差不大；干字型塔雙回線路采用三
角形排列，橫擔(dān)較長，所以占用走廊較寬，電磁場(chǎng)
等參數(shù)分布范圍大，相導(dǎo)線距離較近，致使無線電
干擾和可聽噪聲值非常大，但是電磁場(chǎng)強(qiáng)度則比
較小。應(yīng)根據(jù)工程所在區(qū)域的情況，綜合考慮經(jīng)濟(jì)
條件來選擇合適的桿塔型式。
4 不同輸電結(jié)構(gòu)情況下電磁環(huán)境參數(shù)分
布規(guī)律
本文根據(jù)目前常用電磁環(huán)境算法的缺點(diǎn)，例
如簡化分裂導(dǎo)線成一根導(dǎo)線，使用CDEGS 軟件的
SES Enviro Plus 模塊建立更接近于實(shí)際的仿真模
型，仿真1 000 kV 特高壓交流單回和雙回線路的
電磁環(huán)境，得到在不同輸電結(jié)構(gòu)情況下，電磁環(huán)境
參數(shù)的分布規(guī)律。結(jié)論如下。
（1）單回路輸電時(shí)，酒杯塔上所產(chǎn)生的最大電
場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、可聽噪聲和無線電干擾均比貓
頭鷹塔所產(chǎn)生的大，酒杯塔高電場(chǎng)的范圍比較寬，
而貓頭鷹塔的無線電干擾影響范圍更廣。
（2）雙回路輸電時(shí)，傘型塔的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，
干字型塔電場(chǎng)強(qiáng)度最小，但是影響范圍比另外兩
種桿塔要大；傘型塔和鼓型塔的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)
高于干字型塔，但是干字型塔的影響范圍最大。干
字型塔導(dǎo)線產(chǎn)生的可聽噪聲和無線電干擾最大值
遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于另外兩種，并且影響范圍也最大。
（3）對(duì)于單、雙回路輸電時(shí)，雙回線路的電場(chǎng)
強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度均比單回線路略小，但是無線電
干擾和可聽噪聲比單回線路的大。
（d）無線電干擾
圖4 傘型塔、鼓型塔和干字型塔的電磁環(huán)境參數(shù)
（a）電場(chǎng)強(qiáng)度
（b）磁場(chǎng)強(qiáng)度
（c）可聽噪聲（下轉(zhuǎn)第28 頁）
16
第35 卷第2 期
2018年6月
（4）通過仿真，可以發(fā)現(xiàn)干字
型塔在工程中一般不推薦采用。不同桿塔類型電
磁環(huán)境有所不同，幅值、分布規(guī)律以及影響范圍等
均不同，因此應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，綜合考慮經(jīng)濟(jì)
條件來選擇合適的桿塔型式以及輸電方式。
5 結(jié)語
特高壓輸電技術(shù)雖然可以遠(yuǎn)距離輸電，輸送
容量較大，但是卻惡化了線路周圍的電磁環(huán)境，對(duì)
周圍電氣設(shè)備以及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，因此需要
加以重視，對(duì)電磁環(huán)境作出科學(xué)評(píng)估，并根據(jù)實(shí)際
情況，妥善解決有關(guān)工程及環(huán)境問題。
（收稿日期：2018- 04- 27）
參考文獻(xiàn)：
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算和生態(tài)效應(yīng)[M].北京：科學(xué)出版社，2013.
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研究[D].蘭州交通大學(xué)，2017.
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山東大學(xué)，2014.
[10] 李國輝，鐘國森，黃宵寧.輸電線路基礎(chǔ)[M].北京：中國
電力出版社，2011.
作者簡介：
孟絮絮（1992-），女，江蘇徐州人，碩士，助理工程師，主要從
事計(jì)量檢驗(yàn)檢測(cè)工作，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化。
（上接第16 頁）
（3）在使用低壓電器裝表到戶、現(xiàn)場(chǎng)安裝切割
等臨時(shí)用電時(shí)應(yīng)在電源處安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)
器，防止發(fā)生人身觸電事故。
8 預(yù)估現(xiàn)場(chǎng)安全工器具
根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作任務(wù)，預(yù)估計(jì)劃檢修線路
設(shè)備的安全工器具以及施工機(jī)具，如接地線電壓
等級(jí)和數(shù)量、道路安全警示牌和圍欄數(shù)量等。
9 預(yù)設(shè)現(xiàn)場(chǎng)安全措施和作業(yè)人員
在現(xiàn)場(chǎng)勘察時(shí)已知各項(xiàng)工作任務(wù)和現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)
點(diǎn)后，可預(yù)估施工作業(yè)應(yīng)做那些現(xiàn)場(chǎng)安全措施，預(yù)
派施工作業(yè)人數(shù)以及專責(zé)監(jiān)護(hù)人員。
10 預(yù)摸現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)民事糾紛
由于線路設(shè)備檢修作業(yè)涉及一部分居民、企
業(yè)、公共設(shè)施利益，可能在施工作業(yè)過程中存在民
事糾紛，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)勘察人員在實(shí)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察時(shí)
有必要了解一部分涉及到的民事糾紛事宜并做好
記錄，在施工作業(yè)前由相關(guān)部門先期協(xié)調(diào)民事糾
紛后方可在做好一切準(zhǔn)備工作后開始作業(yè)，開始
作業(yè)時(shí)避免出現(xiàn)一邊要開展施工作業(yè)，一邊又要
協(xié)調(diào)民事糾紛。
11 結(jié)語
農(nóng)配網(wǎng)工程現(xiàn)場(chǎng)勘察是決定一個(gè)施工作業(yè)過
程安全管控的前提，認(rèn)真開展現(xiàn)場(chǎng)勘察工作并做
好各項(xiàng)記錄是每一個(gè)工作票簽發(fā)人和工作負(fù)責(zé)人
的職責(zé)所在，只有落實(shí)了安全管理規(guī)定，才能有效
防范安全事故的發(fā)生，安全生產(chǎn)才能做到“可控、
再控、能控”狀態(tài)。
（收稿日期：2018- 01- 20；修回日期：2018- 02- 04）
作者簡介：
宋璞（1964-），男，安徽南陵人，中專，首席農(nóng)電技師/助工，
長期從事安全生產(chǎn)監(jiān)督管理工作；
宋葉琳（1986-），女，安徽南陵人，大專，高級(jí)工，研究方向?yàn)?
農(nóng)配網(wǎng)高低壓線路設(shè)備狀況及電力工程施工作業(yè)。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
28

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