28.1.3.1 导线传输效率
特高压直流输电距离长，±800kV线路长度均在1000公里以上，±1100kV已超过3000公里，若导线截面过小，则线路电压降很大，使线路传输效率降低，通常认为线路传输效率低于93%是不经济的。±1100kV准东—华东线路全长约3330公里，当额定电流达到6000A后，若采用8×JL/G3A-900/40或10×JL/G2A-720/50导线方案，其电压降分别为83.7kV和82.5kV，传输效率分别为92.4%和92.5%，均低于93%；当采用8×JL1/G3A-1250/70导线方案时，其电压降为59.3kV，传输效率为94.6%，符合导线传输效率的要求。
28.1.3.2 导线过负荷温度
导线选择应保证特高压线路过负荷时的安全运行，根据GB50790-2013《±800kV直流架空输电线路设计规范》（以下简称《直流线路设计规范》）规定，导线的最大允许电流应考虑10%过负荷情况下的电流，即1.1倍额定电流，过负荷时导线的温度应满足导线允许温度的要求。
额定输送功率为8000MW的±800kV直流线路采用6×JL1/G3A-1250/70导线时，过负荷温度为64.5℃；输送功率为12000MW的±1100kV直流线路采用8×JL1/G3A-1250/70导线时，过负荷温度为58.2℃，均未超过钢芯铝绞线的最高允许温度70℃。计算时，环境气温取最高气温月的最高平均气温，一般线路计算风速取0.5m/s，太阳辐射功率密度取1000W/m2。
28.1.3.3 电能损失
直流线路的电能损失包括电阻电能损耗和电晕电能损耗，电阻损耗占主要部分，电晕损耗约为电阻损耗的3.0%～10.0%，但由于其存在时间长，故也不能忽视其影响。输送功率为8000MW的±800kV直流线路不同导线方案下的电阻功率损耗及电晕功率损耗计算结果如表28-2所示。
表28-2 ±800kV线路不同导线方案电阻和电晕功率损耗
由表28-2可以看出，极导线直流电阻越大，电阻功率损耗越大；相同的分裂型式下，随着子导线直径增加，电晕损耗随之减小；海拔越高，电晕损失也越大。增加导线截面及分裂数，对于降低线路电能损耗，提高能源利用率十分有利，但是过分地增加导线截面及分裂根数对工程投资增加的影响十分显著，因此必须合理选择。
28.1.3.4 导线表面电场强度
当直流线路导线表面的电场强度超过了空气电气击穿强度时，将产生局部放电便形成电晕。导线表面电场强度过高，将会导致导线发生全面电晕，引起电晕损耗急剧增加，并产生更为严重的电磁环境问题。因此，在特高压直流线路设计中必须对导线表面电场强度进行有效控制。
1）导线起始电晕电场强度
一般认为直流线路导线起晕场强和交流线路起晕场强的峰值相同，可以将皮克（peek）公式转换为直流形式[3]。
式中，m为导线表面粗糙系数，晴天和雨天条件下的导线表面粗糙系数值分别为0.49和0.38；δ为相对空气密度；r为子导线半径，cm。
直流线路工程中常规选用的几种导线起始电晕电场强度计算见表28-3。
表28-3 导线起始电晕电场强度E0（kV/cm）计算结果
2）导线表面最大电场强度
导线表面电场强度决定于运行电压、子导线直径、导线分裂根数、分裂间距、极导线对地高度以及极间距离等因素，工程设计中可采用逐次镜像法进行计算。
±800kV直流线路采用不同导线组合方案时（极间距取20米），其表面平均最大电场强度计算见表28-4。
表28-4 导线表面平均最大电场强度
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由表28-4可见，所有极导线方案的表面最大电场强度均大于起始电晕电场强度E0，即在大部分时间内，导线均处于电晕状态。对导线表面场强影响较大的是子导线分裂根数和子导线直径，而极间距离、极导线高度和导线分裂间距对其影响相对较小。
28.1.3.5 合成场强和离子流密度
直流线路合成场强和离子流的存在会对线路附近居民的生产生活带来一定程度的影响，其强度大小关系到线路附近居民的人身安全问题，为此，须将合成场强和离子流密度限定在一定的范围内。《直流线路设计规范》规定：直流线路下方最大地面合成场强限值为30kV/m，邻近民房的最大合成场强限值为25kV/m（晴天），最大离子流密度限值为晴天不超过100nA/m2，雨天不超过80nA/m2。直流线路下雨天时的合成电场比晴天大，因此，在确定导线最小对地高度时，须考虑雨天情况。
地面合成场强的计算一般采用解析法，计算的直流线路下方合成场强和离子流密度的结果见表28-5。
表28-5 合成场强和离子流密度计算结果（海拔0m，晴天）
由表28-5可以看出，直流输电线路下方空间场强的大小，不仅与所加电压有关，还与导线的布置形式、几何位置及其尺寸等因素有关，可以通过调整导线对地高度、极间距离、分裂导线结构尺寸以及极导线的布置方式等来降低线路下的电场强度。在这几种方式中，适当增加导线对地高度最为有效。海拔高度对合成场强和离子流密度的影响较大，根据研究，合成电场强度随海拔高度每升高1000m增加约4～5kV/m，离子流密度随海拔高度每升高1000m增加约10～26nA/m2。
此外，根据中国电科院在北京特高压直流试验基地进行的电磁环境真型试验，发现地面合成电场还与空气质量和湿度有关。地面合成电场理论计算结果与空气质量较好且中等湿度下的试验结果比较吻合；在空气质量差，导线吸灰较重的情况下，地面合成电场会增大；在北方导线吸灰且空气干燥情况下，地面合成电场更大[7]。在北方气候条件下，相对于南方气候地区，可采用适当增加导线对地高度来抵消合成场强增加的影响。
28.1.3.6 无线电干扰
直流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，其频率基本在30MHz以内。同时，电晕放电会因天气的变化而产生强弱变化，晴天或雨天，甚至季节不同都会对电晕放电产生明显影响。坏天气条件下的无线电干扰水平低于好天气，这是直流线路不同于交流线路的最大特点。
《直流线路设计规范》推荐采用经验公式（28-2）进行双极直流线路晴天无线电干扰（平均值）的计算，并应满足在“海拔1000米及以下地区，距直流架空输电线路正极性导线对地投影外20m处，80%时间，80%置信度，0.5MHz频率的无线电干扰不应超过58dB（μV/m）”的限值要求。
式中，E为距离正极性导线D处的无线电干扰场强，dB（μV/m）；gmax为导线表面最大场强，kV/cm；r为子导线半径，cm；n为分裂导线根数；D为距正极性导线的距离（适用于D＜100m）；ΔEw为气象修正项；ΔEf为干扰频率修正项。
上式中前5项计算得到的干扰值是指在基准频率0.5MHz下，距正极性导线D处晴天的干扰值。要得到其他频率和其他气象条件下的干扰值，应增加后面两项计算内容。其中，气象修正项ΔEw在夏季和冬季分别取3dB和-3dB，春季和秋季取0；干扰频率修正项可由下式计算：
式中，f为测量频率，MHz，频率适应范围为0.15～3.0MHz。
对于海拔超过1000m的线路，须进行海拔修正，以1000m为基准，海拔每升高300m，无线电干扰场强增加1dB。
28.1.3.7 可听噪声
直流线路上由于导线电晕所产生的可听噪声强度取决于导线的几何特性、运行电压、对地距离和天气条件，须与无线电干扰一起加以考虑，并且在许多情况下它对导线选择起着控制作用[1]。与电场、磁场、无线电干扰不同，可听噪声是一种人们从听觉上可以直接感受到的现象，所以更容易成为投诉的焦点问题。对直流线路可听噪声的限制，必须与当地的环境噪声限制保持一致。
直流输电线路的可听噪声在雨天较晴天反而有所减小，因此晴天的可听噪声是设计直流线路时首先要考虑的条件[4]。《直流线路设计规范》推荐了2种可听噪声的计算公式，工程较多采用的是公式（28-4），可听噪声的限值应满足“在海拔1000米及以下地区，距直流架空输电线路正极性导线对地投影外20m处，电晕可听噪声不应超过45dB（A），高海拔且人烟稀少地区应控制在50dB（A）以下”的要求。
式中，PdB为输电线路的可听噪声，dB（A）；gmax为导线表面最大场强，kV/cm；d为子导线直径，cm；n为分裂导线根数；Rp为距正极性导线的距离，m；Kn为修正项，当n≥3时，Kn=0；当n=2时，Kn=2.6；当n=1时，Kn=7.5。
对于海拔超过1000m的线路，须进行海拔修正，以1000m为基准，海拔每升高300m，可听噪声限值增加1dB。
直流线路的可听噪声随极间距离的增大逐渐减小，平均变化陡度约为-0.60dB/m；随导线平均高度增加而降低，平均变化陡度约为-0.2dB/m。因此，为降低可听噪声，可采取加大极间距离和提高导线平均高度等措施。
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