西北地区750kV输电线路三维工频电场计算与研究
线路故障过电压下变电站内空间电场的计算
线路故障过电压下变电站内空间电场的计算摘要：笔者主要就一种新型的空间电场内部强度进行计算的方法进行简单的介绍。
该种计算方法主要建立在复电阻率以及矩量法的基础上，而将未知量表示导体上检测的漏电流大小，并且建立方程组的主要依据便是导体本身所存在的点位的连续性，这样完成以后，通过相关公式导值求解，便可以将每一个空点电场强度的大小进行准确的计算。
关键词：空间电厂线路故障计算随着我国超高压输电不断地普及以及发展，在其变电站以及线路周围的电磁环境，逐渐的成为了电力设备以及辅助设备正常工作最大的影响因素。
针对部分线路比较简单的输电模型，已经有类似的计算公式对电场分布进行准确的计算，但是针对一些线路比较复杂，以及构造比较严格的电力情况，就必须通过计算机进行相关内容的计算。
一般情况下，较为常见的计算方式包括有模拟电荷计算法、有限元以及有限差分计算法等等。
在国内外，对于电力系统所处的电磁环境进行分析的过程中，最为主要的分析对象便是工频电磁场，因为其线路相对比较稳态。
但是一些极其复杂以及环境恶劣的地方，仍然没有令人满意的计算方式。
本文所列举的计算方法建立在矩量法的基础上，并且对于变电站内部的设备连接线、母线以及架空线路等设备所产生的空间电场具体的强度大小都十分的适用。
本方法主要的理论基础以及计算基础为复电阻率以及矩量法，主要计算对象为复杂导体环境范围的三维工频电场。
可以对任何的导线结构以及架空线（有弧垂）进行计算，而所建立的计算模型与电力系统本身的情况更加的贴近。
同时，该计算模型对于大地电阻率所产生的影响，也可以进行较为准确的考虑，同时可以将恶劣情况（雷击以及短路）下的空间电场实际强度进行准确的计算。
一、变电站内部空间电场基本计算方法分析（一）浅析复电阻率无论是土壤、空气亦或者是金属，其本身都存在有一定的介电常数以及电阻率，在对交流情况进行充分的考虑前提下，铁塔周围存在的场都会受到这些电阻率以及介电常数的影响，我们通过安培环路定理可知：（1）额电场强度与电流密度之间的关系可以表示为：（2）同时又存在有：（3）在上面的式子中，电场强度用E表示，磁场强度通过H表示，而p以及则分别对电阻率以及电容率进行表示，角频率通过进行表示，同时，引入一个新的J（电流密度），并且J的取值为，所以我们可以将介质本身的复电阻率进行计算并得：（4）通过上面计算得出的复电阻率，我们对静态场进行分析的过程中也同样可以将空气也看作是一层特殊的漏电媒介，通过这种假设我们可以将格林函数（通过计算得出）用来对接输电线路以及接地部分所产生的电场进行详细准确的分析。
宝鸡~西安~渭南750kV输变电工程(路径调整)
宝鸡~西安南~渭南750kV输变电工程（路径调整）环境影响报告书（简要本）国电环境保护研究院国环评证甲字第1905号2014年10月1项目建设必要性“十一五”期间750kV电压等级在陕西电网落点，形成关中双回路“一字型”网架。
在此基础上，“十二五”期间将规划建设延安、西安南、榆横750kV变电站。
当前，西安面临难得的发展机遇，国家对西安提出了更新更快的要求。
2009年国务院批准了由国家发展改革委员会制定的《关中—天水经济区发展规划》，关中—天水经济区发展规划赋予了西安的核心地位，同时也提出了新的要求，将引领建设大西安、带动大关中、引领大西北的理念。
西安南750kV变电站是750kV主网架规划中非常重要的枢纽变电站。
该站的建设是满足西安南部地区330kV电网供电的需要。
西安电网是陕西负荷中心的主要受端电网，西安南部电网应落点750kV变电站，以保证330kV电网的用电需求和供电可靠性。
西安要加快发展、科学发展，必须有安全可靠的电力供应作为保障，陕西作为西部大开发的桥头堡、大西安作为关中—天水经济区的核心城市，发展750kV 电网建设是必然选择。
2工程概况2.1项目情况简述项目情况简述宝鸡～西安南～渭南750kV输变电工程在可行性研究阶段的环境影响评价报告由我院编制完成，并取得国家环保部的环评批复。
由于该项目在施工设计阶段对线路的部分路段进行了路径优化造成局部地段与环评批复的线路路径有一定偏差。
为了更好的对本工程建设所造成的环境影响进行分析评价，现对该线路路径调整部分进行变更环境影响评价。
2.2 项目线路工程可研阶段工程概况1、750kV西安南～宝鸡输电线路工程该线路工程路径全长约176km，其中同塔双回线路长约70km，单回路线路长约106km，线路途经西安市户县、周至县，宝鸡市梅县、扶风县、岐山县和凤翔县。
2、750kV西安南～信义输电线路工程该线路工程路径全长约138km，其中同塔双回线路长约45km，单回路线路长约93km，线路途经西安市户县、长安区、蓝田县，渭南市临渭区和经开区。
750kV同塔双回交流输电线路电磁环境分析
750kV同塔双回交流输电线路电磁环境分析摘要：现如今，我国的科技发展十分迅速，为了有效研究７５０ｋＶ同塔双回交流输电线路电磁环境，采用模拟电荷法进行电场计算、毕奥—萨瓦定律进行磁场计算、激发函数法及ＧＥ公式进行无线电干扰和可听噪声计算，分析相序布置、导线类型、导线对地最低高度、天气情况对电磁环境的影响。
依据相应的电磁环境控制指标，提出７５０ｋＶ同塔双回交流输电线路设计要求：相序布置应采用逆相序；输电线路通过邻近民房时下相导线最低点距地高度不应低于１９ｍ，线路通过公众活动地区或跨越公路处时下相导线最低点距地高度不应低于１３ｍ，线路跨越农田时下相导线弧垂最低点距地高度不应低于１０ｍ.关键词：７５０ｋＶ；同塔双回；电磁场强度；无线电干扰；可听噪声引言我国西北电网规划的多条750kV交流输电线路位于高海拔地区，无线电干扰和可听噪声等电磁环境问题更加严重。
因此，研究750kV交流输电线路电磁环境问题对我国750kV输电工程建设具有重要意义。
计算一条典型750kV同塔双回交流输电线路，最大运行电压分别为775.0kV、787.5kV、800.0kV下无线电干扰、可听噪声、线路下方距地面1m水平线上工频电场强度、导线最低对地距离和走廊宽度。
按文献给出的电磁环境标准进行讨论，结果表明：通过选择合适的线路参数（导线最低对地距离、海拔高度等），可满足3种最大运行电压下电磁环境指标要求。
1高压输电线路电磁环境计算方法（1）输电线下工频电场强度。
采用国际大电网会议第36.01工作组推荐的等效电荷法，基于镜像法并根据场的唯一性定理，将导体表面不均匀且连续分布的电荷以有限数量、布置在一定几何位置上的离散电荷等效代替。
计算由两部分组成：①单位长度导线上的等效电荷；②由这些电荷产生的电场。
（2）高压输电线下空间工频磁场。
工频情况下电磁性能的准静态性质，线路的磁场仅由电流产生，将安培定律应用于载流导线，并将计算结果叠加，给出导线周围的磁感应强度。
750kv输电线路设计步骤
750kV输电线路设计方案
项目一导线应力弧垂分析
任务一计算导线比载和应力
任务二悬点等高时导线应力与弧垂分析
任务三悬点不等高时导线应力与弧垂分析
任务四计算水平档距和垂直档距
任务五计算代表档距
任务六计算临界档距
任务七计算判断最大弧垂
任务八导线应力弧垂分析计算步骤
项目二导线的安装计算
任务一邻档断线时交叉跨越限距教研
任务二导线振动和防振
项目三线路的选线和定位：选线
项目四设计总结
参考资料：
1.750千伏宝乾线是国家电网公司2009年重大工程+500千伏直流德宝线配套工程，
线路全长93公里，同塔双回架空输电线路，187基杆塔，贯穿宝鸡和咸阳地区5
个区县，线路绕行关中平原多个文化遗址区域，并交跨35千伏以上高压线和公路
24次。
1.1全线路采用线浇基础铁塔；
1.2型钢塔塔材；
1.3导线采用钢芯铝绞线；
1.4绝缘子串采用电磁绝缘子串、玻璃钢绝缘子串，直线杆塔全部采用硅橡胶绝缘
子；
1.5避雷线采用铝包钢绞线或电缆
2.宝鸡地质构造复杂，东、西、南、北、中的地貌差异大，具有南、西、北三面环山，
以渭河为中轴向东拓展，呈尖角开口槽形的特点。
山、川、原兼备，以山地、丘陵
为主，山地占总面积56%，丘陵占总面积26.5%；川原占总面积17.5%，呈现“六
山一水三分田”格局。
3.属温带气候，气候温和，雨量充足，年平均气温13摄氏度，年降水量710-1000毫
米，年最高气温：31度，年最低气温：-4度。
4.关于艰苦边远地区范围和类别的规定：一类地区，宝鸡市。
750kV线路导线选型研究(最终版)
新疆与西北主网联网第二通道输变电工程750kV二通道（哈密～格尔木、沙州～敦煌）双回输电线路工程初步设计专题报告导线选型研究中国电力工程顾问集团西北电力设计院2012年3月批准：杨林审核：朱永平陈建忠校核：郝阳编制：李小亭目录概述 (1)1 工程概况 (1)1.1 路径概况 (1)1.2 电力系统条件 (2)1.3 气象条件 (2)1.4 杆塔条件 (3)2 导线结构及型号选择 (5)2.1 导线截面及分裂根数 (5)2.2 导线分裂间距选取 (5)2.3 导线的型号选择 (5)3 导线电气性能比较 (8)3.1 导线载流量比较 (8)3.2 导线表面场强 (9)3.3 无线电干扰计算结果 (11)3.4 可听噪声计算结果 (12)3.5 交流电阻损失比较 (14)3.6 电晕损耗比较 (15)3.7 不同导线的对地距离 (17)3.7 小结 (17)4 导线机械特性比较 (17)4.1 导线过载能力 (17)4.2 铝部应力 (18)4.3 导线弧垂 (19)4.4 绝缘子强度 (20)4.5 铁塔荷载 (21)4.6 塔头尺寸 (21)4.7 小结 (22)5 经济性比较 (24)5.1 不同导线的工程造价 (24)5.2 年费用法 (25)5.3 4分裂导线和6分裂导线的比较 (26)5.4 6分裂400导线的比较 (29)5.5 6分裂500导线的比较 (32)5.6 小结 (34)6 结论 (35)概述在超高压架空输电线路中，架线工程投资一般要占工程本体投资的32%～35%，如果再考虑因导线方案变化而相应造成的杆塔工程量和基础工程量的变化，其对整个工程的造价影响极其巨大。
合理选择导线截面及其分裂形式直接关系到线路的工程建设费用以及建成后的技术特性和运行成本。
在以往的750kV线路工程中，3000m及以下海拔选用6×LGJ-400/50钢芯铝绞线，3000m以上海拔选用6×LGJ-500/45钢芯铝绞线，经过多个工程的论证和实践检验，表明技术可行、经济合理，是本工程导线选型的基础。
高压输电导线三维工频电磁场计算与测量
（1．武汉大学 电气工程学院，湖北省 武汉市 430072；2．襄樊供电公司调度通信中心， 湖北省 襄樊市 441000；3．宁夏电力科学研究院，宁夏回族自治区 银川市 750002）
Calculation and Measurement of Three-Dimensional Power Frequency Electrical and
magneticfieldundermidspancalculatedthreedimensionalmodeln10n20n50测量值二维最小高度维平均高度三维计算值n10n20n50n100测量值二维最小高度二维平均高度三维计算值交叉跨越导线算法验证51线路参数220110kv交叉跨越输电导线表所给导线比载和应力数据计算得到条导线的最大弧垂分别为754列出了各交叉点的电磁场强度测量值和计算值结果表明
KEY WORDS: high voltage transmission line; power frequency electric and magnetic fields (PFEMF); catenary; crossing; field measurement; charge simulation method (CSM)
关键词：高压输电导线；工频电磁场；悬链线；交叉跨越； 现场测量；模拟电荷法
0 引言
高压输电线路地面电磁场强度是确定线路最 小对地高度及划定线路走廊宽度的重要依据[1-3]。随 着公众环保意识的加强，对导线工频电磁场的准确 计算越发具有重要意义。目前计算导线工频电磁场 的方法有很多，但大多采用二维计算模型，将导线 视为与地面平行的无限长直导线，导线对地高度取 最小对地高度或平均对地高度[4-7]。实践表明，对于 普通高压输电导线，二维计算结果一般误差较小， 能够满足工程要求；但对于某些档距较长、弧垂较 大的线路，二维简化模型误差较大[8]。因此有学者 提出了输电导线三维电磁场计算模型，考虑弧垂的 影响获得了比较理想的计算结果[9-15]；但研究成果 仅限于仿真计算，没有进行现场验证。此外，超、 特高压输电线路设计时，可能会遇到跨越较低电压 等级送电线路的情况[16]，空间交叉跨越导线属于不 平行导线结构，必须建立三维模型计算求解。对于 空间交叉跨越导线产生的电磁场，目前还没有相关
750kV输变电示范工程官东Ⅰ线1500MV·A满负荷条件下工频电场、磁场测试分析
２ 评 价 标 准
２１ 环 评标 准 ．
本 次试 验 按 Ｈ ／ ４ １９ （ ０ Ｖ 高 压 送 变 Ｊ ２－ ９ ８５ ０ｋ 超 Ｔ
电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》 执行 ， 即在 离地面 １ 处以４ｋ ／ 作为居 民区工频 电场 强度 ．ｍ ５ Ｖｍ
２７ ２８ ５— ５ 号塔 附 近有 村庄 。
范 工程 环境 影 响报 告 书》 。
工程１ ０ Ｖ・ 满负荷电磁环境试验 。 ０ ５ Ｍ Ａ ２０年８ ２ ０ ６ 月 ３日和９ １ 月 日分 别 进 行 了７０ｋ ５ Ｖ输
变 电示 范 工 程低 负 荷 和 满 负荷 运 行 工 况 下 的试 验 。 两 次 试 验 中 ， 官 东 Ｉ 工 频 电场 、 频 磁 场 进 行 均对 线 工
了测 试
１ 测试 目的
了解 和 研 究７ ０ｋ 输 变 电线 路 １５ ０ ＭＶ・ 满 ５ Ｖ ０ Ａ
３ 测 试 内容及 仪 器
３ １ 测 试 内 容 ．
负荷 运行 时 的工频 电磁 场水 平 ，为 高海 拔地 区超 高 压线路 、变 电站 的设计 及其 对环 境 的影 响提 供数 据 验证 ， 为 今后 我 国制定 《 并 电磁辐 射暴 露 限值 和测 量
为 了全 面验证 国内第一 个 ７０ｋ 输 变 电工程 关 ５ Ｖ 键技 术研 究 的科研 成果 ，检 验 国家 电 网公 司７０ｋ ５ Ｖ 输变 电示 范工 程设 计 、 备 、 工 、 装 、 设 施 安 调试 和运 行 等方 面参 数 的科学 性 、 理 性 、 确 性 ， 面做 好 示 合 正 全
３２ 测试 仪器 ，
４ ～ ５１ ， ５ １： 天气 晴 ， ５ 气温２ ￣ 大气 压７ ． ｋ ａ海拔 ５ Ｃ， ７ Ｐ ， ６ ２２３ ｍ。 ７ 测量仪 器 为Ｈ 一６ ４运 行 电压７３３ Ｖ， Ｉ３０ ， ６． ｋ ９
750KV 哈密~安西输变电工程
750KV哈密~安西输变电工程环境影响报告书(简本)建设单位：西北电网有限公司评价单位：中国电力工程顾问集团西北电力设计院 证书编号：国环评证甲字第3602号2008年10月 西 安750kV西宁-西宁二-乌兰-格尔木输变电工程环境影响报告书1 工程概况及工程分析1.1 项目名称、规模及基本构成本项目的名称、规模及基本构成情况见表1.1－1。
表1.1－1 项目基本组成表项目名称 750kV哈密～安西输变电工程建设单位 国家电网公司项目组成 750kV哈密变电站三期扩建工程、750kV安西变电站二期扩建工程和750kV哈密～安西输电线路工程三部分组成。
变电所1）750kV哈密变电站三期扩建工程：2回750KV出线，750kV 高压电抗器4台，750kV串联补偿电容器2组；2）750kV安西变电站二期扩建工程：2回750KV出线，750kV 高压电抗器4台，750kV串联补偿电容器2组。
规模及性质输电线路 1)750kV哈密～安西输电线路工程2回，输送容量1900MW。
2)线路全长354km，总塔基数805基。
同塔双回路塔形式为“T”形塔，导线排列采用逆相序排列。
3) 导线： 8×LGJ－400/50钢芯铝绞线；地线：2条OPGW线。
4)基础形式：掏挖式基础、斜柱柔性基础、直柱刚性基础、岩石嵌固基础、灌注桩基础。
建设期限 2009年～2010年建设地点1）输电线路从东到西东经过新疆哈密(199km)、甘肃安西县（155km）。
2）750kV哈密变电站位于哈密市东北约16.6km边关墩；750kV安西变电站位于安西县东北约6km北大桥。
主要跨越 跨越红柳河1次；跨越铁路3次；跨越高速公路3次，跨越一般公路11次；永久占地线路24.57hm2。
占地临时占地线路127.43hm2。
挖方线路30.45万m3。
土石方量填方线路25.88万m3，弃方4.57万m3。
拆迁无树木砍伐无静态投资线路266920元，变电所148128万元，总计415048万元。
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等参 数 的三维场 强计算 模型 。对模 型所得 线路 档距 中央 截 面 的 电场 分 布 与 二 维计 算 结 果 进 行 比较 分
收稿 日期：０ ０ １— ２ ２ １— ２ １
作者简介： 留明（ ９ １ ）男 ， 郭 １８ 一 ， 河南漯河人 ， 工程师 ， 从事环境影响评价工作。
根据 受 力平 衡条 件 Ｉ 可得 图１ 示 的架 空输 电 ｌ Ｉ ， 所
导 线悬链线 方程 ：
（ ） ＇（０ ｈＴ￣ － ｏ）一 ０ｈＴ ￣ ）Ｈ ：Ｏ ｃ ｓ ０ ｘ Ｌ ａ一 ｃ ｓ Ｌ Ａ ＋
一
（） １
１ ＂ ７ｏ
ＧＯ
式 中 ：（） ｚ 为架 空输 电导线 某点 的距 地高度 ， Ｇ为 ｍ；ｏ 导 线 的水 平 应力 （ 即最 低点 之应 力）Ｎｍ ；为导 亦 ，／ｍ ｙ
析 ，得到西 北地 区７０ｋ 单 双 回路输 电线路 下 的三 ５ Ｖ
０ 引 言
为 了促 进 “ 电东送 ” 西 工程 的建设 和建 立坚强 的 西北 电 网 ，在西北 地 区采用７ ０ｋ 交 流输 电是 十分 ５ Ｖ 必要 的 。然 而 ， 空输 电导线 长年在 大气 中运行 ， 架 承
受着 四季气 温 、 、 、 风 雪 冰等气象 参数 变化 的影 响 。 这 些气 象 参数 的变 化会 引起架 空 导线 载 荷 的变 化 。 并 使架 空 导线 的张 拉应 力 、 垂 随之 改变 ｌ 进 而影 响 弧 ｌ ＿ ， 线路 周 围的 电磁 场强度 。７０ｋ 导 线 的 自重和截 面 ５ Ｖ 积较 大 、 杆塔 架设 较 高 ， 因而 风 荷 和冰 荷也 比较大 ，
分布（ 即悬链线）２ 因高压导线的半径ｒ＜ （ ；） ＜ 日 架设高 度）等 效 电荷 的位置 可认 为是 在高 压输 电线 的 中心 ， 轴 线上 。图 １ 档距 为 的架 空输 电导 线示 意 图 ， 是 设 输 电导线纵 向为ｙ 轴方 向 、 向为 横 轴方 向、 与地 面垂
直 方 向为ｚ 。 轴
者提出三维 电磁场计算模型 ［］ ７ 。但未考虑气候 因 － ９
素 ． 忽 略地线 影 响 ， 对 比杆 塔 结构 、 并 仅 导线 布置 和 线路 参数 等对 电场 的影 响 。 本 文根据西 北地 区７０ｋ 输 电线路特 点 ，针对 ５ Ｖ
西 北地 区典型气 象条件 ，建 立计及 气象参 数和 档距
以官 亭一 兰 州 东 Ⅱ输 变 电工程 和 哈 密一 安 西输 变 电工 程 为例 ， 验 该 模 型 的正确 性 和 程 序 的可 信 性 。在 此 基 础 检
上，重点比较西北地 区典型气象条件下线路不 同档 距的导地 线弧垂 、距地１ 的最大 电场强度、线下 大于 ＿ ｍ处 ５
４ｋ 和７ｋ Ｖ Ｖ电场 强度 区域 占走廊面积的百分 比。研究结果表 明： 三维模型能够定量计算西北地 区各典 型气象条
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Ｙ Ｎ Ｉ Ｙ ＮＸ Ａ Ｕ ＵＦ Ｉ研 究 与 分 析 ｊ Ｊ Ｅ
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１２ 基 于 改进模 拟 电荷 法的 三维 电场计 算 ＿
在 已有模 拟 电荷 法计算 过 程 中 ，电位 系数 的求 解 基本 上 都进 行 了简化 ”避 免 了积 分 处理 ， 给 ， 这
上西 北地 区气象 条件 比较恶劣 ，因而会对 输 电导 线 的弧垂 和地 面 电场强度 分布造 成显著 影响 。 在 已有文 献 中 ， 多数 采 用传 统 二维 模 型ｐ１ 大 － ６ 计
算输 电线路 电场分 布 ， 即忽 略架 空导 线 的弧垂 、 距 档
等 因素 ，将输 电导线视 为平行 于地 面的无 限长直 导 线 ． 高压 导线下 的 电场 计算存 在较 大误差 。 对 也有 学
件和不同档距的输电线路 电场强度 ； 诸多影响 因素中， 在 温度和档距的影响尤为突 出。 关键词 ： 典型 气象条件； 档距；５ Ｖ 电线路 ； ７０ｋ 输 工频 电场； 弧垂： 三维计算模型
中 图分 类 号 ：Ｍ ５ Ｔ ７ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ：６ ３ ７９ （０ １０ — ０ ０ ０ １７ — ５ ８ ２ １ ）３ ０ ３ — ７
维电场分布 。 最后分析了不同塔型 、 同气象条件组 不 合 下 紧凑 型高 压 输 电 导线 距 地 １ 的工 频 电场 ． ｍ处 ５ 强 度 ，线下 大 于４ｋ Ｖ和７ｋ 电场强 度 区域 占走廊 面 Ｖ
积 的百分 比 ， 为进一步优化设计 西北地 区７ ０ｋ 高。
研 究 与 分 析
Ｙ ＮＪＵＹ Ｅ Ａ Ｉ Ｕ Ｆ ＮＸ
西北地 区７ ０ｋ ５ Ｖ输 电线路 三 维工频 电场计 算 与研 究
郭 留明 ， 雷佳 明 ， 马悦红ｚ 白晓春 ，
（． １西北 电力设 计 院 ， 西 西安 陕 ７０７ ；２ 陕西省 电力公 司 ，陕西 西安 １０ ５ ．
７ ０５ ） １ ０ ４
７ ０４ ； １０８
３陕 西 电力科 学研 究院 ， ． 陕西 西安
摘
要 ： 了研究西北地 Ｋ７ ０ｋ 输 电线路下三维工频电场分布特征 ． 为 ５ Ｖ 根据悬链线方程建立计及 气象参数和档
距等参数 的输 电线路 三维 电场计算模型 ，采用 改进模拟 电荷 法推导包含 气象参数和档 距等参数 的电场计算式。
这些 特 点决 定 了７ ０ｋ 输 电导 线 的弧 垂 比较 大 ， ５ Ｖ 加
１１ 架 空悬链导 线方 程 ．
１ 计 算模 型
对悬挂 于两基 杆塔 间 的输 电导线 在计算 中做 如 下 简化 ：）导线上 仅承 受轴 向张力 而不承受 弯 曲力 １ 矩 ，作用 的荷载 均指 向同一方 向且沿 导线 长度 均匀