高壓輸電線路與鄰近通信線路產(chǎn)生的影響研究

雷雨澤

（中國電力工程顧問集團中南電力設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430071）

0 引 言

國內(nèi)送電技術(shù)與發(fā)電技術(shù)逐漸成熟，超高壓輸電線開始形成規(guī)模，輸電線路靜電場能夠?qū)︵徑ㄐ啪€路設(shè)備造成明顯影響。在通信線路建設(shè)與保護工作開展方面，不可避免會遇到復(fù)雜的電磁環(huán)境，對周圍線路正常使用造成干擾，甚至對線路設(shè)備及周圍維護人員造成威脅。因此，有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)及專家應(yīng)重視高壓輸電線路與周圍通信線路產(chǎn)生的負面影響。

1 高壓輸電線路對鄰近通信線路的電磁影響

1.1 電磁耦合影響

高壓輸電線路交變電流能夠產(chǎn)生磁場，在鄰近通信線路上形成電動勢和橫向電壓。若輸電線路運行過程中出現(xiàn)短路故障，會產(chǎn)生強大電流，易對周圍通信設(shè)備造成危害。故障電流能夠在通信線路上形成縱電動勢對地電壓，危及電信設(shè)備與工作人員的安全。高壓輸電線路和臨近通信線路產(chǎn)生的電流電壓具有一定危險性，能夠?qū)νㄐ旁O(shè)備的正常使用及維護管理等造成不良影響，甚至引起火災(zāi)，給電力企業(yè)將造成巨大損失。交變電流運行過程中能夠形成50～5 000 Hz諧波，產(chǎn)生諧波干擾，干擾輸電線路鄰近通信線路，導(dǎo)致通信回路中出現(xiàn)失真、雜音、誤碼等故障。諧波電流能夠沿著接地極線路與電力線傳播，在接地回路與電磁感性耦合過程中干擾鄰近通信線路[1]。若高壓輸電線路、發(fā)電廠、變電站等設(shè)備出現(xiàn)接地故障，接地點周圍會產(chǎn)生高電位，在接地極線路阻性耦合過程中形成干擾，影響周圍地下金屬管道與線路設(shè)備等。

1.2 架空通信線路影響

架空通信線路多應(yīng)用于用戶通信線與接入網(wǎng)，可分為架空明線與架空電纜。架空明線能夠?qū)S護人員、明線線路用戶造成威脅，干擾用戶通話質(zhì)量。架空電纜芯線對稱性較好，在屏蔽電磁干擾方面能夠發(fā)揮一定作用。架空通信電纜長度較短，高壓輸電線路電磁干擾產(chǎn)生的影響相對較小。架空電纜電磁干擾多集中于終端設(shè)備、絕緣銅線和絕緣介質(zhì)，在電磁干擾問題研究方面，需綜合考慮通信設(shè)備的危險性因素。架空電纜靜電感應(yīng)電位相對較高，在與人體接觸過程中能夠瞬間放電，形成的電流密度較大，導(dǎo)致人體出現(xiàn)刺痛。當高壓輸電線路與架空電纜電容偶合后，會對人體產(chǎn)生持續(xù)電流，電流值超過一定程度便會對人體心臟肌肉產(chǎn)生刺激作用，導(dǎo)致人體痙攣，易對人體心臟正常活動造成危害。在高壓輸電線路維護工作開展方面，工作人員需要結(jié)合空間電場強度確定電擊程度。通常架空通信線路與地面之間的高度為6 m，當高壓輸電線路電壓等級達到500 kV時，高壓輸電線路與通信線路的最小垂直距離為8.5 m。如果維護人員工作過程中頭部比架空通信線路高0.5 m，那么工頻場強接近13.5 kV/m。在輸電線路下方工作過程中，因為架空電纜水泥電桿與鋼絞線等具有一定的電磁屏蔽作用，所以實際工頻場強小于計算數(shù)值[2]。由于用戶線與接地網(wǎng)線路比例相對較大，通信線路分布范圍較廣，且密集程度較高，因此架空線路運行過程中會受到高壓輸電線路的影響，產(chǎn)生的電磁感應(yīng)會對周圍用戶線路和接地網(wǎng)電路正常通行造成較大影響。

1.3 長途干線及本地中繼網(wǎng)影響

長途干線是國家通信網(wǎng)的核心組成部分，對現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸及通信具有重要影響。通信光纖包括有金屬光纖和無金屬光纖，超高壓輸電線路能夠?qū)τ薪饘俟饫w產(chǎn)生電磁影響，不會影響無金屬光纖通信線路。在金屬光纖通信線路電磁感應(yīng)研究方面，需要分析金屬回路屬性和連接情況。在直埋光纜電磁影響分析方面，需要研究輸電線路與通信線路之間形成的阻性耦合。長途干線在高壓輸電線路中的比例相對較小，線路設(shè)備抗干擾能力很小，不會出現(xiàn)明顯的輸電線路電磁干擾現(xiàn)象。本地中繼網(wǎng)主要指本地通信網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)節(jié)點主要包括移動電話交換機、局用交換機等。光纖通信在本地中繼網(wǎng)中比較常見，架空通信光纜線路應(yīng)用范圍相對廣泛。若高壓輸電線路運行過程中出現(xiàn)短路故障問題，則架空通信線路懸掛鋼絞線和金屬加強芯會產(chǎn)生電磁感應(yīng)，從而威脅工作人員的生命安全。本地中繼網(wǎng)在高壓輸電線中所占比例較大，線路長度明顯不如長途干線[3]。本地中繼網(wǎng)通信線路抗干擾能力較強，高壓輸電線路對周圍通信線路產(chǎn)生的電磁干擾相對較小。

2 電磁影響計算分析

通信線路隨意兩點間電流感應(yīng)電位差被定義為電磁感應(yīng)縱電動勢?？v電動勢計算過程中，需要采集送電及通信線路互感系數(shù)、接近長度和電流頻率等參數(shù)，通過運算公式獲得相應(yīng)參數(shù)值。計算人員可以通過送電線路設(shè)計手冊獲得屏蔽系數(shù)，通過屏蔽系統(tǒng)計算公式求解綜合屏蔽系數(shù)。如果電力系統(tǒng)運行過程中發(fā)生故障問題，故障電流會經(jīng)過電線桿塔、接地網(wǎng)和發(fā)電廠接地設(shè)備流入大地，導(dǎo)致區(qū)域范圍內(nèi)地電位上升。通信電纜無金屬護套和金屬護套能夠與接地形成電位差，促使局部接地設(shè)備電位逐漸升高，被稱為地電位升。在地電位升計算方面，需要收集大地電流、桿塔接地設(shè)備運算半徑和大地電阻率等參數(shù)[4]。送電線路發(fā)生故障后，計算人員必須按照相關(guān)規(guī)定要求設(shè)置通信電纜芯線內(nèi)磁感應(yīng)電壓，其中導(dǎo)線制和導(dǎo)線采用遠距離供電形式，近距離供電線路電壓必須控制在0.6UDt，即60%直流試驗電壓。根據(jù)通信線路中輸電線路不良影響計算規(guī)程可知，鄰近通信線路接觸人體之后的電流值須控制在15 mA，高可靠性送電線路電壓與其他送電線路電壓分別為650 V、30 V。在高壓輸電線路對鄰近通信線路危險影響計算方面，計算人員需要參照相關(guān)輸電線路干擾影響與危險影響設(shè)計規(guī)程。在送電線路與通信線路接近段設(shè)置方面，若磁感應(yīng)縱電動勢超過規(guī)定范圍，需要通過高阻抗接地、低阻抗接地等形式求解磁感應(yīng)對地電壓。

3 建 議

綜上可知，若高壓輸電線路對鄰近通信線路影響超出標準限值范圍后，會對維護人員生命安全造成嚴重威脅。以往工作經(jīng)驗顯示，當高壓輸電線路與通信電纜架設(shè)高度達到規(guī)定條件之后，工作人員管理過程中的電場強度將大于國際參照值，易威脅員工生命安全。同時，高壓輸電線路中工頻磁場能夠?qū)νㄐ啪€路設(shè)備正常運行造成不良影響。在電磁影響程度研究方面，需要計算地電位升、危險影響和電磁干擾影響，從而為工作人員維護管理提供參考。在架空通信線路建設(shè)方面，施工人員必須根據(jù)相關(guān)規(guī)程執(zhí)行任務(wù)，合理設(shè)置高壓輸電線路和鄰近通信線路之間的垂直距離。在電信大樓或機房等線路設(shè)備使用方面，需要分析評估周圍電磁環(huán)境，利用周圍輸電線路磁場與工頻電場的計算結(jié)果分析、判斷電力系統(tǒng)運行是否安全。若高壓輸電線路與周圍通信線路距離較近，則需要類比分析電磁環(huán)境，判斷高壓輸電線路磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流電壓是否會對周圍工作人員或設(shè)備等產(chǎn)生危害。電磁影響計算過程中，工作人員需要綜合考慮高壓輸電線路下的屏蔽作用，適當降低房屋電場強度。在架空通信線路運維管理工作開展方面，工作人員必須配備安全護具，避免在惡劣天氣工作，提高安全作業(yè)意識。

此外，若高壓輸電線路對鄰近通信線路造成電磁干擾，電力企業(yè)需要提供相應(yīng)安全防護措施，為線路設(shè)備及工作人員安全提供基礎(chǔ)保障。在安全防護措施制訂方面，需要綜合考慮通信線路和高壓輸電線路的質(zhì)量、等級、安全等。若通信線路中使用金屬光纖，可以通過懸掛鋼絞線和加強芯保護線路設(shè)備，保障信號傳輸穩(wěn)定。在市話通信電纜線路運行管理方面，可以通過過電壓保安器安裝作業(yè)保障通信環(huán)境安全。若市話電纜周圍沒有避雷器且絕緣強度較高，則需要將放電器安裝在配電箱與分線箱位置。當架空通信線路危險影響超標時，維護人員需將陶瓷放電管安裝于線路。若架空線路干擾影響超標，維護人員可以局部改造屏蔽線路或者架空明線。在用戶線與接入網(wǎng)線路安裝應(yīng)用方面，電力企業(yè)必須重視超高壓輸電線路與周圍通信線路產(chǎn)生的危險和干擾影響，通過有效干預(yù)措施保障通信線路運行安全。

4 結(jié) 論

在高壓輸電線路的電磁場作用下，會對鄰近通信線路造成電磁耦合影響（常見鄰近通信線為架空通信線路、長途干線以及本地中繼網(wǎng)），長期影響下，易造成災(zāi)害等安全事故。因此，必需進行相應(yīng)管理。本文分析了電磁影響的要求，由此可知實際電磁影響的表現(xiàn)，并通過相關(guān)措施進行處理。圍繞高壓輸電線路的安全影響，本文提出了相關(guān)建議，以保障電力工作者和周邊人群的安全。