高壓輸電線路感應(yīng)電研究

曹文勤，胡建偉，林炬，郝德智，聞楓，王瑜

(1.國網(wǎng)江蘇省電力公司，江蘇南京210096;2.江蘇省輻射環(huán)境保護咨詢中心，江蘇南京210019; 3.國網(wǎng)吉林省電力有限公司，吉林長春130021;4.東南大學，江蘇南京210096)

高壓輸電線路感應(yīng)電研究

曹文勤1，胡建偉2，林炬2，郝德智3，聞楓4，王瑜4

(1.國網(wǎng)江蘇省電力公司，江蘇南京210096;2.江蘇省輻射環(huán)境保護咨詢中心，江蘇南京210019; 3.國網(wǎng)吉林省電力有限公司，吉林長春130021;4.東南大學，江蘇南京210096)

電網(wǎng)工程的快速發(fā)展?jié)M足了社會的用電需求，500kV超高壓架空輸電線路作用顯著，隨著公眾環(huán)保意識的不斷增強，高壓輸電線路感應(yīng)電現(xiàn)象問題廣受關(guān)注。建立500kV雙回逆序線路模型來直觀描述感應(yīng)電現(xiàn)象，并且選擇具有代表性的試驗點進行感應(yīng)電的實際測量，其中包括感應(yīng)電壓、穩(wěn)態(tài)電擊電流、暫態(tài)電擊電流的測量。根據(jù)試驗所得數(shù)據(jù)進行感應(yīng)電現(xiàn)象與危害程度衡量，驗證了不同的穩(wěn)態(tài)電擊電流值、暫態(tài)電擊電流能量情況下所對應(yīng)的不同生理反應(yīng)，為高壓輸電線路下作業(yè)安全提供參考。

工頻電場;人體電擊;感應(yīng)電

0 引言

高壓輸電線路下方存在著較強水平的工頻電場，當人或動物接觸電場中對地絕緣的導電體時，可能會產(chǎn)生有刺痛感的電流。隨著電流量的增加，這種刺激可能從有感覺到因受電擊而感到刺痛或燒傷，直到不能擺脫和呼吸困難，如果電流很強，會發(fā)生心室的振顫。電擊按作用的時間不同，可分為暫態(tài)電擊和穩(wěn)態(tài)電擊兩種。暫態(tài)電擊是指當人體接觸電場中的導電體時，在接觸瞬間因靜電感應(yīng)積聚在該物體或人體上的電荷以火花放電的形式通過人體向大地釋放所造成的電擊;穩(wěn)態(tài)電擊是指當人抓握電場中的導電體時，帶電導體通過電容耦合產(chǎn)生流過人體的持續(xù)工頻電流所造成的電擊［1］。為了研究以上問題，本文建立500kV雙回逆序線路模型來直觀描述感應(yīng)電現(xiàn)象，并進行實地試驗獲得感應(yīng)電壓、穩(wěn)態(tài)電擊電流、暫態(tài)電擊電流的波形，最后根據(jù)試驗所得數(shù)據(jù)進行感應(yīng)電現(xiàn)象與危害程度衡量。

1 感應(yīng)電模擬

為了直觀描述感應(yīng)電現(xiàn)象，使用ANSYS電磁仿真軟件，建立二維500kV雙回逆序線路模型，最低相線高度13m，得出工頻電場在垂直線路的平面上分布。線路下方布置了一對地絕緣金屬以及簡易的人體模型，可以得到二者感應(yīng)電壓分別為4259V、411V。由于強電場作用，人體與金屬物體由于自身電磁參數(shù)差異，各自感應(yīng)出的電壓存在電位差，人體在接觸或靠近該金屬時就可能遭受電擊［2－4］。

2 感應(yīng)電實測

2.1 感應(yīng)電測試方案

高壓輸電線路下方感應(yīng)電測試方案見圖1。測試具體內(nèi)容包括感應(yīng)電壓、穩(wěn)態(tài)電擊電流、暫態(tài)電擊電流。為了使感應(yīng)電現(xiàn)象更加明顯，以及實現(xiàn)對地絕緣金屬對人體的電擊情況，人體赤腳站在金屬板上，并且雙手握住撐開雨傘的金屬部分。

圖1 感應(yīng)電測試方案

試驗測量均通過OWON EDS202C帶寬200MHz，實時采樣率2GS/s示波器觀測記錄。

2.2 感應(yīng)電數(shù)據(jù)

使用上述方案測得的外界環(huán)境、電場強度、感應(yīng)電壓、穩(wěn)態(tài)電擊電流、暫態(tài)電擊電流等分別為:

試驗一:環(huán)境溫度為36℃，濕度為42%，線下未畸變電場強度5.8kV/m，感應(yīng)電壓U350V，穩(wěn)態(tài)電流Iman為47μA，暫態(tài)電擊電流如圖2(a);

試驗二:環(huán)境溫度為33℃，濕度為33%，線下未畸變電場強度5.2kV/m，感應(yīng)電壓U315V，穩(wěn)態(tài)電流Iman為42μA，暫態(tài)電擊電流如圖2(b);

試驗三:環(huán)境溫度為34℃，濕度為29%，線下未畸變電場強度4.9kV/m，感應(yīng)電壓U334V，穩(wěn)態(tài)電流Iman為35μA，暫態(tài)電擊電流如圖2(c)。

圖2 感應(yīng)電測試數(shù)據(jù)

3 感應(yīng)電現(xiàn)象與危害程度衡量

在上述環(huán)境背景及試驗條件下，測得穩(wěn)態(tài)電流值以及暫態(tài)電擊能量值與人體生理反應(yīng)見圖3。

圖3 人體生理反應(yīng)實測

出于安全考慮以及相關(guān)外場條件限制，當人體感受到刺痛與麻木時，測試點不再往線路最低弧垂處接近。相關(guān)研究指出，人體對感應(yīng)電產(chǎn)生各種生理反映的閾值，暫態(tài)電擊危害程度見表1［4］。

表1 人體對工頻暫態(tài)電流產(chǎn)生生理反應(yīng)的能量閾值mJ

4 結(jié)語

進行了實地試驗，測量了500kV線路高壓輸電線路下方的感應(yīng)電壓、穩(wěn)態(tài)電擊電流、暫態(tài)電擊電流，通過對試驗所得數(shù)據(jù)的分析以及人體體感實測可知，輸電線下感應(yīng)電的大小與空氣濕度、線下電場強度等因素有關(guān)，并得出不同感應(yīng)電對人體產(chǎn)生危害程度，為高壓輸電線下作業(yè)安全問題提供參考。

［1］劉振亞.特高壓電網(wǎng)［M］.北京:中國經(jīng)濟出版社，2005.

［2］胡白.超高壓及特高壓輸電線路的電磁環(huán)境研究［D］.杭州:浙江大學，2010.

［3］李秀英.交流輸電線下人體暫態(tài)電擊模型和實驗研究［D］.保定:華北電力大學，2013.

［4］胡毅.超/特高壓交直流輸電線路帶電作業(yè)［M］.北京:中國電力出版社，2011.

Research of induction phenomenon of high voltage transmission line

The vigorous construction of power grid project in China has greatly met the power demand of society，and 500kV EHV transmission lines are developing rapidly in particular.Along with the continuous strengthening of public awareness of environmental protection，the induction phenomenon of high voltage transmission line attract a wide attention.Firstly，it set up the 500kV double reverse line intuitive model to describe the induction phenomenon，then select representative sites to take the actual measurement of faradism，including the induction voltage，steady shock current，transient shock current.Finally，induction phenomenon and harm degree are measured according to the test data，the different physiological response of various steady shock current and transient shock current energy is verified.

electric field;body electric shock;faradism

X591

B

1674－8069(2015)05－004－02

2015-03-20;

2015-05-12

曹文勤(1967-)，男，江蘇興化人，主要從事電網(wǎng)環(huán)保管理工作。E－mail:cwq_nj@126.com