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摘要：本文通过以导线表面最大场强对直流输电线路电磁环境的影响作为主要研究内容，利用文献研究法和数值计算法，在简单说明计算导线表面最大场强与直流输电线路无线电干扰及可听噪声具体方法的基础上，证明当正极导线电压范围为620kV到680kV时，直流输电线路无线电干扰以及可听噪声可以几乎不受导线最大场强的影响。如果能够保障直流输电线路电压始终不超过额定电压，则各项电磁环境指标均与国家相关规定要求相吻合。
关键词：导线表面最大场强；直流输电线路；电磁环境；可听噪声
引言
目前国内外已有众多研究学者投身于计算导线表面场强的研究中，并且总结出了众多的计算方法，如偶极子法等等，但因考虑到由空间电荷存在，因此也大大增加了计算直流输电线路下电场效应的难度。本文将通过以±660kV直流输电线路为例，通过计算其导线表面最大场强以及无线电干扰、可听噪声，在此基础上准确判断导线表面最大场强对其产生的具体影响，希望能够为其他相关研究人员提供相应参考帮助。
一、导线表面最大场强的计算方法
本文通过直接引用昝瀚洋(2015)在计算特高压直流输电线路电磁环境时使用的偶极子法，以±660kV直流输电线路中的某一子导线为例，精准计算其表面最大场强。该导线表面场强可细分为子部分，其中在轴心位置处的线电荷大小便是该子导线表面实际电荷量，其计算公式如下：
在这一公式当中，子导线直径用d表示，Emax同样表示导线表面最大场强，n和D分别代表着导线分裂数以及正极导线距离计算点的长度值，kn代表着修正项，当n值至少为3时，修正项取值为零，当n为2时其取值为2.6dB，而当n取值为1时，此时修正项值为7.5dB[2]。由于不同季节时可听噪声值之间也存在一定差异，因此为尽可能缩小可听噪声计算值的误差程度，在春秋季节和冬季时需要分别在计算得到的可听噪声值上减去2dB（A）和4dB(A）。
三、导线表面最大场强对直流输电线路电磁环境的影响分析
（一）直流输电线路导线表面最大场强
本文所选择的±660kV直流输电线路中，导线分裂方式为4×1000，子导线半径和分裂间距分别为2.104cm以及45cm，极间距离与导线高度分别为3300cm与2300cm。在规定的线路额定电压范围内，将电压分别取值为620kV、640kV以及660kV和680kV，此时通过使用上述计算公式可知其对应的导线表面最大场强分别为21.4kV/cm、22.8kV/cm、23.5kV/cm以及24.2kV/cm。当额定电压不断增大时，其导线表面最大场强也随之出现了小幅增加，但导线并未出现全面起晕的情况。但由于导线表面不光滑，则在输电电压相对较低时极有可能出现局部强电磁进而出现局部电晕的情况。受直流电压影响，此时其产生的带电离子将可能在空间形成离子流。
（二）对无线电干扰的具体影响
根据国家相关技术标准规定，可知正极性导线对地投影外侧20m处，0.5MHz无线电干扰限值便是频率值，即为58dB(μV/m）。计算结果显示，当导线表面最大场强为18kV/m时，距离导线边缘超过20m的无线电干扰最大值为42dB。而随着导线表面最大场强的持续增加，当该值达到24kV/cm时，距离导线边缘超过20m的最大无线电干扰值也随之增加至53dB。在线路电压始终不超过700kV的情况下，距离导线边缘超过20m的无线电干扰最大值则一直在58dB以内。
为有效验证本计算结果的精准性和有效性，后期还采用了现场实测的方式，将所选取的±660kV直流输电线路额定电压设置在660kV，此时其导线表面最大场强为23.5kV/m，距离导线边缘超过20m的无线电干扰计算最大值为52.5dB，而实际测量值显示为52.3dB，二者之间只相差0.2dB，处于允许误差范围内，因此计算值与实际测量值基本一致。当导线表面最大场强越来越大，直流输电线路无线电干扰也将随之有所增加，增大幅度在17%左右。
（三）对可听噪声的具体影响
同样，在参照国家相关技术标准规定后可知，正极线导线对地投影20m处受电晕影响生成的可听噪声应当在50dB(A)以内。通过利用前文给出的计算公式并将直流输电线路相关参数值代入其中进行计算，可知当导线表面最大场强为18kV/m时，距离导线边缘超过20m的最大可听噪声值为50.1dB。而随着导线表面最大场强的逐渐增加，当该值达到24kV/m时，距离导线边缘超过20m的最大可听噪声值则增加至51.3dB，虽然可听噪声最大值也会随着导线表面最大场强的逐渐增加而有所增大，但增大幅度极小[3]。因此可以推断，可听噪声几乎不受导线表面最大场强的影响。根据最终的计算结果显示，当±660kV直流输电线路电压达到680kV，，距离导线边缘超过20m的无线电干扰最大值只略微大于50dB。
同样，为有效验证本计算结果的精准性和有效性，后期仍然使用了现场实测的方式，将所选取的±660kV直流输电线路额定电压设置在660kV，此时其导线表面最大场强为23.5kV/m，距离导线边缘超过20m的最大可听噪声计算值为50.2dB，而实际测量值显示为49.5dB，二者之间只相差0.7dB，并未超过允许误差范围，因此计算值与实际测量值基本一致。这也证明，当导线表面最大场强逐渐增大时，直流输电线路无线电干扰也将随之增加，但增加幅度仅仅只有大约0.3%。
结束语
本文以±660kV直流输电线路为例，在对计算导线表面最大场强以及直流输电线路无线电干扰、可听噪声方法进行统一明确下，根据最终获得的计算结果可知，当电压被控制在620kV到680kV时，导线表面最大场强则在21.4kV/cm到24.2kV/cm之间。随着额定电压的不断增大，导线表面最大场强也随之出现了小幅增加的变化情况。当导线表面最大场强越来越大，直流输电线路无线电干扰也将随之有所增加，增大幅度在17%左右。另外，导线表面最大场强同样也会影响直流输电线路的可听噪声，当导线表面最大场强逐渐增大时，直流输电线路无线电干扰也将随之增加，但增加幅度仅仅只有大约0.3%，因此其对直流输电线路可听噪声的影响比较小。由于受到篇幅限制，本文在对导线表面最大场强对直流输电线路电磁环境影响进行研究时，并未探讨其对于地面合成场强以及场面离子流的影响情况，因而研究结果也还存在一定局限性，需待后期进行强化研究。
参考文献
[1]昝瀚洋. ±800kV特高压直流输电线路电磁环境计算方法的研究[D].河南工业大学，2015.
[2]孔令海. 特高压直流线路电磁环境研究[D].天津大学，2016.
[3]李凌燕，杜志叶，阮江军，陈媛，李健，黄国栋.±800kV/±500kV混压双回直流线路的电磁环境分析及改善研究[J].高压电器，2016，52(09):26-33.
论文作者:张雪娇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：导线论文; 场强论文; 表面论文; 线路论文; 噪声论文; 无线电论文; 可听论文; 《电力设备》2018年第16期论文;