基于FACE软件和半经验公式分析输电线路的电磁环境

近年来,存在电力系统无法匹配电力复杂电磁环境,挂网运行后可靠性低,影响电力系统稳定运行。因此电力行业对电磁兼容特点进行了更为广泛的研究与测试工作,以便解决电磁骚扰等问题。本文综述了在分析输电线路电磁环境方面所做的一些研究。利用FACE软件可以研究电场和电晕效应这一方面以及经验公式,对我国GIS电场输电线路的电磁环境进行全面的评估。不仅考虑了电场的分布和强度,还对可听噪声、电晕损耗以及无线电干扰等方面进行了量化评估。

1000kV交流单回紧凑型输电线路电磁环境研究

紧凑型输电线路可较大幅度提高自然输送功率,有效压缩输电线路走廊宽度,提高单位走廊利用率,是今后我国特高压输电技术发展的方向之一。为此,对特高压单回紧凑型输电线路导线等边倒三角布置的电磁环境进行了全面研究,综合考虑电气、导线次档距振荡两方面特性和线路经济性等因素,确定了7种较优的导线结构及其分裂间距。建议特高压紧凑型采用与特高压常规线路相同的控制指标,计算了不同导线结构的工频电场、磁感应强度、可听噪声和无线电干扰水平,获得了满足电磁环境要求的导线结构和相间距离,通过比较线路损耗和自然功率等指标确定了10×500与12×400两种较优的导线布置方案,并与特高压常规单、双回线路进行了比较。研究表明特高压紧凑型线路采用10×500导线、相间距离14.9 m时其自然功率较常规单回路典型布置可增加约26%,同时可大幅减小输电走廊,单位走廊输送容量为后者的2.80倍。

特高压变电站的电磁环境及电晕控制措施

1000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程已投入商业运行,3个特高压变电站集成了大量高压和二次设备,电磁环境复杂。如果变电站电磁环境影响严重,就可能会影响附近无线电台站的工作及周围居民和变电站工作人员的工作和生活。基于此,对特高压交流试验示范工程2个变电站及1个开关站电磁环境作了实测。结果表明:3个特高压变电站围墙外的无线电干扰水平满足环保要求、围墙外可听噪声与500 kV变电站水平相当、工频电磁场水平比500 kV变电站水平略大。通过数值计算及试验研究,提出了变电站可采用合适尺寸的管母或软母线型式,合适的金具型式等方法降低特高压站内电晕放电引起的无线电干扰水平及可听噪声。

交流特高压试验线段电磁环境研究

特高压电网在提高输电能力、减小输电线路走廊的同时,也因其高电压所带来的电磁环境问题而引起社会的关注。为了解和掌握我国的特高压电磁环境水平,通过对交流特高压试验线段的电磁环境的测试,得到了我国特高压输变电工程电磁环境的工频电场、无线电干扰和可听噪声的试验数据:在选定的测量路径上,好天气条件下测量得到的工频电场最大值为6.1 kV/m,无线电干扰为53.5 dB(基准值1μV/m),可听噪声为A声级36.4dB。比较测试结果与前期电磁环境科研成果,认为好天气条件下交流特高压试验基地的电磁环境参数可满足环保要求,且与前期科研成果较为一致;但在雨天(毛毛细雨和小雨)条件下,由于线路的金具和导线电晕现象严重,无线电干扰和可听噪声比好天气时明显变大,分别增大约12 dB和10 dB。需要指出的是,由于试验线段投运时间较短,测量场地不是十分理想,合理的测量数据将在大量测试的基础上进一步统计得出。

±1100kV特高压直流输电线路电磁环境研究

研究特高压直流输电电磁环境问题对我国特高压工程建设具有重要意义。根据±1 100kV特高压直流输电线路电磁环境限值,按照给定的初始条件,采用模拟电荷法、有限元法、CISPR、EPRI经验公式等方法计算合成场强电场、地面离子流密度、磁场强度、无线电干扰和可听噪声等电磁环境参数。研究表明,可听噪声是导线选型的控制因素。根据不同的极间距和海拔高度情况,推荐相应的导线型式,并给出不同导线型式推荐的导线最小对地距离。

750kV变电站母线电磁环境参数的试验研究

为确定750 kV变电站电磁环境参数,采用回路法试验了750 kV变电站管、软母线的无线电干扰。模拟母线典型的架设方式并测量了地面1 m处的电场强度和可听噪声后得出母线无线电干扰为70 dB,地面电场为13kV/m,电晕噪声约48 dB的电磁环境水平,此水平不影响变电站外的环境。

糯扎渡-广东±800kV直流输电线路导线选型

为了解决糯扎渡送电至广东的±800kV直流输电线路的导线选型问题,需要综合考虑导线方案的电磁环境指标、机械特性和经济性等。为此,采用解析法特别研究了较优导线方案6×LGJ-630/45和6×LGJ-720/50的地面合成场强和离子流密度横向分布特性,通过数值仿真的手段揭示了地面场强和离子流密度的随线路参数的变化规律;采用关联式计算导线的可听噪声和无线电干扰特性;根据工程的气象条件,验算了覆冰过载能力;最后采用年费用法对两种方案进行了技术经济比较。结果显示,6×LGJ-720/50在电磁环境指标方面优于6×LGJ-630/45,但6×LGJ-630/45在经济性方面稍优于6×LGJ-720/50。

750kV单回紧凑型输电线路的电磁环境

为了指导我国750kV紧凑型输电工程的环境评价、设计和建设,对750kV单回紧凑型线路的电磁环境进行了系统研究。通过总结我国对西北交流750kV单回路和同塔双回路电磁环境的研究成果,结合已运行的750kV单回路的电磁环境实测数据,分析了750kV单回路和同塔双回路电磁环境控制指标的适用性,确定了750kV单回路紧凑型线路的电磁环境控制指标。计算了750kV单回紧凑型线路不同导线型式、分裂方式、相间距离下的工频电场和磁场强度、可听噪声和无线电干扰水平。依据相应的电磁环境控制指标,提出了750kV单回紧凑型线路的导线型式、分裂方式和相间距离的建议:750kV单回紧凑型输电线路采用等边倒三角形布置;相间距离取10m;下相导线最低高度为15m;子导线分裂间距为400mm;海拔高度<1500m时采用8×300导线;海拔高度为1500～2500m时采用8×400导线;海拔高度>2500m时采用8×500及以上更大截面导线。

±800kV换流站阀厅与换流变压器采用一字形或面对面布置的噪声分析

换流站的噪声控制是发展特高压直流输电需要解决的关键技术之一。给出了±800kV换流站附近居住区和换流站厂界噪声的建议限值;对换流站阀厅和换流变压器按一字形和面对面2种方式布置的换流站噪声分布进行了计算分析;对在换流变压器等主要声源附近加装声屏障和换流变压器加装隔音罩的降噪效果进行了分析。结果表明,±800kV换流站的阀厅和换流变压器按面对面布置可有效改善站外噪声环境,采取一定降噪措施后,可使围墙外20m的声压级满足II类夜间标准要求(不超过50dB(A))。

±800kV特高压直流线路采用5分裂导线的电磁环境特性分析

为了提高特高压直流输电线路的输送容量、优化线路周围的电磁环境、压缩输电线路走廊宽度,一般采用分裂导线。采用逐次镜像法、有限元、BPA和CISPR的经验公式等方法计算5×LGJ-1120/50和6×LGJ-900/40导线方案的导线表面电场强度、地面离子流密度、可听噪声以及无线电干扰等电磁环境与电气参数,并计算电阻损耗和输电线路年费用以比较5×LGJ-1120/50和6×LGJ-900/40两种导线方案的优缺点。计算结果表明:在导线总截面大致相当的情况下,两种导线方案均能满足电磁环境限值要求,同时5×LGJ-1120/50导线方案的电阻损耗和年费用更小,其在输电线路建设投资以及运行成本等方面具有较强经济优势。

750kV/330kV混压同塔四回输电线路电磁环境研究

为了有效研究750kV/330kV混压同塔四回输电线路电磁环境,文中采用模拟电荷法计算同塔四回混压输电线路导线下的工频电场,采用毕奥—萨瓦定律计算磁场数值,并采用激发函数法进行了无线电干扰的计算,同时运用BPA公式进行了可听噪声的计算。针对同塔四回混压输电线路不同导线相序布置、不同分裂间距、不同杆塔呼称高进行了系统的研究。结果表明:A、B型塔采用A6和B6相序布置可以有效改善线路下方电磁环境;导线分裂间距对电场、磁感应强度影响较小;电场、磁感应强度、无线电干扰和可听噪声随着杆塔呼称高增加而降低,其中电场、磁感应强度和无线电干扰减幅较大,可听噪声减幅较小。依据相应的电磁环境控制指标,获得了满足电磁环境要求的杆塔呼称高度。

±800kV特高压直流输电线路的电磁环境研究

采用CDEGS软件包对±800 kV特高压直流输电线路的电磁环境进行了仿真研究。分析了极导线水平排列的±800 kV特高压直流输电线路的标称电场、合成电场、无线电干扰(RI)和可听噪声(AN)的总体水平。讨论了线路参数,包括极导线对地高度、极间距、子导线截面积等对特高压直流输电线路的电磁环境参数的影响。对海拔高度变化和单极运行方式等的影响也进行了分析。

1000kV级交流输电线路电磁环境的研究

基于总结国内外特高压输电线路电磁环境研究的结果，结合我国特高压输电线路初步设计的主要塔型和导线型号的电磁环境参数的计算分析，提出了1000kV级交流输电线路工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声等参数控制指标的建议，如工频电场限值为公众易接近地区或线路跨越公路处7kV／m、跨越农田10kV／m、邻近民房4kV／m，无线电干扰设计值55～58dB，可听噪声设计值控制〈55dB。

±800kV/±500kV同塔混压双回直流输电线路的导线选型

目前尚无关于±800 k V与±500 k V同塔混压双回直流输电线路导线选型的可参考研究成果。为此,从电磁环境要求出发,采用电力线法、国际无线电干扰特别委员会(CISPR)和美国邦维尔电力局(BPA)经验公式法等国际公认且广泛使用的计算方法,研究了4种导线布置方式下不同导线型号组合的电磁环境指标(包括导线表面电场强度、电晕损耗、地面合成电场强度和离子流密度分布、可听噪声和无线电干扰等)。研究结果表明可听噪声是不同海拔高度下导线选型的主要控制因素。经技术经济比较后选择±500 k V导线在下层的导线布置方式,基于该导线布置方式推荐海拔高度为0 m时±800 k V与±500 k V导线分别采用6×LGJ-630/45和4×LGJ-720/50型号,而海拔高度超过1 000 m时同极异侧布置方式下的±800 k V导线截面积需增大至6×720/50型号。

±800kV滇西北至广东特高压工程极导线与接地极线共塔电磁环境研究

直流输电线路经过高度城市化的地区时,将直流线路和接地极线路共塔架设是解决输电线路走廊紧缺问题的最佳选择,但目前国内外对于这种塔型的电磁环境鲜有研究。本文对传统电磁环境计算方法进行了拓展,以便能够考虑接地极线对极导线电磁环境的屏蔽作用。以±800 kV滇西北至广东特高压工程为例,分析了水平排列和垂直排列两种共塔架设方式下线路可听噪声、无线电干扰、地面电场和地面离子流密度等的分布特点。结果表明,共塔架设线路的地面电场优于独立架设直流线路,采用极导线垂直排列(上层负极导线)的布置型式可将输电线路走廊压缩约44%。

特高压交流示范工程输电线路电磁环境实测分析

为获取1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程输电线路的电磁环境实际水平,通过对特高压交流输电线路34个环境敏感点、线路跨越公路和铁路、猕猴保护区、转角塔、典型横断面等处的电磁环境指标进行测量,获取了特高压输电线路投运初期的工频电场、磁感应强度、可听噪声和无线电干扰水平,并与控制指标进行了比较。研究表明,1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范输电线路电磁环境水平与500 kV交流输电线路的基本相当,主要指标满足环保批复要求。

我国1000kV特高压交流输电线路电磁环境的研究

采用CDEGS软件,对特高压交流输电线路周围的电磁环境进行了仿真研究。以正三角排列的架空线路为模型,分析了相导线对地高度、相间距离、分裂导线的根数、分裂间距、分裂导线子导线直径变化对工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声的影响,并分别比较了大雨、湿导线和晴天时特高压输电线路周围的无线电干扰和可听噪声。

高压交直流同塔输电线路无线电干扰与可听噪声的计算

为了寻求一种适合交直流同塔架设线路的无线电干扰与可听噪声计算方法,从理论上分析了混合线路表面场强的特点,利用线性叠加原理求出混合线路表面场强,并结合晴天和雨天对交流和直流线路电晕程度的不同影响,提出在同一种天气状况下计算交直流线路无线电干扰与可听噪声。用3种计算无线电干扰与可听噪声的方法,分晴天和雨天情况进行计算比较,结果表明3种方法中BPA修正公式计算值最大,该方法可视为目前计算交直流同塔线路无线电干扰与可听噪声的有效方法。

特高压输变电工程环境影响评价关键技术研究

为更好地为特高压工程建设服务,促进特高压工程与环境协调发展,需要从环境影响评价阶段对特高压输变电工程产生的环境影响进行充分有效地预测和评价。以特高压直流输变电工程为例,通过层次分析法识别其主要环境影响评价因子为电磁影响因子和运行噪声,对换流站和输电线路运行期产生的电磁环境影响和可听噪声预测关键技术进行研究,对以往的特高压环评技术进行了优化,以更真实地反映特高压输变电工程产生的环境影响。