±1100kV 特高壓直流輸電線路組塔感應電分析

洪海雁

（華北電力大學，北京102206）

1 概述

運行線路周圍存在工頻電場和工頻磁場，在臨近帶電線路的塔位組塔時，由于存在靜電感應和電磁感應作用，使得塔片導體上產生相當高的感應電壓和感應電流，危及到施工人員的安全。文獻[1-5]更多關注的是高壓輸電線路對其他線路的感應電研究。在新建輸電線路的鐵塔架設過程中，由于運行線路與鐵塔鋼結構之間存在復雜的靜電感應和電磁感應作用，在搭建鐵塔過程中就會產生相當高的感應電壓和感應電流，這會嚴重危及人身安全。因此有必要對臨近特高壓輸電線路周圍搭建鐵塔時所產生的感應電壓和電流的性質及大小進行研究分析，這對工程項目安全順利地施工有著重要的意義。由于土地資源的限制及電網發展的需要，電力線路共走廊情況日益增多，新建線路往往會長距離平行1 條或多條超高壓及特高壓線路，臨近帶電線路組塔由以往的特殊施工狀態逐漸成為常態的施工狀態。鐵塔臨近帶電輸電線路組塔時，由于塔片會在不同的高度情況下由塔吊升空，此時帶電線路的電磁感應會作用在塔身上形成感應電壓和感應電流。本文是研究組塔時塔身感應電分布，關注鐵塔鋼結構因電磁感應引起的感應電壓。

2 鐵塔臨近帶電交流特高壓線路組塔

基于CDEGS 軟件首先建立如圖1 所示的1000 kV 皖電東送雙回特高壓交流線路的三維模型，雙回交流輸電線路電壓激勵為1000kV/=577.350 kV，電流激勵為3403 A，與同塔雙回交流線路中心間距60 m，橫擔處高為60 m。此時組建完好的塔身與鐵塔的接地網接觸良好，各處的感應電壓幾乎為零，流入接地網的感應電流也很微弱。

圖1 并行特高壓交流組塔示意圖

在組塔施工過程中，鐵塔的部分塔身可能會升到空中而與接地塔身不連接，出現塔片絕緣情況，如圖1 所示的橫擔右側的一段導體與塔身分離情況。此時，這段導體與特高壓交流線路呈平行狀態，長6 m，與下部塔身分離1 m。下部塔身仍與鐵塔的接地網接觸良好，下部塔身各處的感應電壓幾乎為零，流入接地網的感應電流也很微弱。然而，這段導體上耦合感應電壓大小為31.34 kV，主要為靜電感應電壓。

若出現橫擔左右兩側各有一段導體與塔身分離情況，如圖1 所示，此時，兩段導體與特高壓交流線路呈平行狀態，分別長6 m，與下部塔身分離1 m。下部塔身與上述情況一樣，幾乎無感應電壓和感應電流。然而，1#導體上耦合感應電壓變化很小，仍為31.34 kV，2#導體上耦合感應電壓大小為4.52 kV，這兩段導體上的感應電壓主要為靜電感應電壓。

不同于上述橫擔兩側平行特高壓交流線路的兩段導體與塔身分離的情況，在橫擔兩側垂直于特高壓交流線路的兩段導體與塔身分離，但保持高度不變而僅向外側分離1m 時，兩段導體長度均為57 m，其上耦合的感應電壓均為861 V，遠低于橫擔兩側平行交流線路導體分離情況下的感應電壓。

設想出現部分塔身絕緣，而與塔身分離情況，此時，上部塔身與特高壓交流線路整體呈垂直狀態，與下部塔身分離1 m。下部塔身與上述情況一樣，幾乎無感應電壓和感應電流。然而，分離的上部塔身上的各段導體上耦合的感應電壓大小基本相同，均在3.09 kV 左右。

若上部塔身與特高壓交流線路整體呈平行狀態，與下部塔身分離1 m。上部的塔身較長的一側平行與特高壓交流線路，較短的一側垂直于特高壓交流線路，上部塔身整體呈現平行交流線路的情況。此時，上部塔身上的各段導體上耦合的感應電壓大小仍基本相同，均在2.40 kV 左右。

3 1000kV 交流特高壓輸電線路周圍的靜電感應影響因素分析

為研究同塔雙回線路不同相序、以及線路與導體不同間距和高度對導體上的靜電感應電壓的影響，在不接地狀態下，計算ABC-CBA 相序情況下，距離同塔雙回線路15 m、25 m、35 m、45 m，導體高度從1 m 每間隔20 m 升高至120 m 的靜電感應電壓分布情況，如圖2 所示。

圖2 ABC-CBA 相序不同間距不同高度下導體上的靜電感應電壓變化曲線

從圖中可以看出，同塔雙回輸電線路的相序排列對導體上的靜電感應電壓影響不大，導體高度對導體靜電感應影響較大，從計算結果看，靜電感應電壓隨導體的高度變化并不是線性的，而是呈M型變化。而導體靜電感應電壓在靠近65m 時最小，高度降低或者升高時，感應電壓都會升高，但當導體越過1000 kV 交流輸線路最低相或最高相導線一端距離后，導體感應電壓又呈減小趨勢。其主要原因是1000 kV 皖電東送雙回運行交流輸電線路的中相線高度為65.81 m，雙回運行交流輸電線路在此高度時的相互抵消作用使得此處導體靜電感應電壓最小，而在其他高度，伴隨導體的降低或升高，感應電壓都會升高。但當導體逐漸遠離雙回運行交流輸電線路時，感應電壓隨之減小。靜電感應電壓隨高度的變化曲線基本關于65 m 對稱，但由于三相中最上端和最下端線路排列位置的不完全對稱，導致上端和下端對導體感應電壓的影響是不同的，所以施工線路在65 m 兩側的感應電壓不完全對稱分布。

4 結論

4.1 臨近特高壓交流輸電線路的鐵塔，在組建后與鐵塔接地網良好接觸時，感應電可有效消除。

4.2 但鐵塔在組建過程中若出現絕緣或接地不良好的情況時，會面臨較大的靜電感應電壓。其中，上部塔身多段導體連接時的靜電感應電壓要小于單段導體時的靜電感應電壓，且與帶電線路的平行關系有直接關系。而單段導體脫離塔身時的靜電感應電壓可達數十千伏，與并行的帶電線路的距離有直接關系，距離越遠靜電感應電壓越小。