電力電纜線路的電磁環(huán)境影響因子分析

馬彥國

摘 要：近年來，隨著社會生活水平的不斷提高，我國居民生活對用電的要求也不斷提高。為此，電力系統(tǒng)必須提升自身供電能力。隨著我國城市化的發(fā)展，電纜線路在城市供電網(wǎng)絡中所起的作用也日益增大，與次相對的，電力系統(tǒng)正常運行對電纜線路附近的電磁環(huán)境的要求也相繼提高。本文即將針對影響電力電纜線路正產(chǎn)工作的電磁環(huán)境的相關原因進行簡要分析，希望能夠討論得出值得電力系統(tǒng)相關工作參考的建議。

關鍵詞：電力系統(tǒng)；電纜線路；電磁環(huán)境；影響因子

隨著經(jīng)濟的發(fā)展、科技的進步，與城市化的不斷推進和完善，我國供電系統(tǒng)的工作量也在日益增多。為使供電系統(tǒng)的工作能夠滿足我國城市化發(fā)展的需要，電力系統(tǒng)對輸電線路也在不斷進行改進。電力電纜線路的應用為我國城市的輸電工作提供了極大的便利，而電力電纜線路也具有對冷點等自然線路良好的抵抗作用，因此，其使用量也在不斷擴張。為了使其優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，在使用過程中，就必須注意對其影響因素的盡量避免。

1 電力低安浪系統(tǒng)

我國的電力電纜系統(tǒng)中所選用的電纜通常為具有單芯結(jié)構(gòu)的高壓電纜，通常電纜輸送電壓都在110kV以上。這種電纜主要由金屬電纜芯、絕緣層、波紋鋁保護套保護層，以及絕緣外保護層構(gòu)成。下圖1即為交聯(lián)聚乙烯電纜。電纜中，金屬線芯是起導電作用的主要部分，也完成著傳送電能的大部分工作。而為了保障電能傳送的正常進行，需要主絕緣層將金屬線芯與其他線芯相互隔離開來。通常情況下，高壓輸電電纜中，都必須具備金屬保護層。另外，為了保護電力電纜的輸電工作不受外界環(huán)境影響，就要求電纜必須具備高質(zhì)量的外絕緣層。

2 影響電力電纜線路電磁環(huán)境的因素

我國城市中，電力電纜通常以高空架線或埋入地下兩種形式存在。目前，我國電力系統(tǒng)的相關研究，已經(jīng)對架空線路的電磁環(huán)境有了相對較完善的了解，但對地面電纜的電磁環(huán)境的印象因子的了解還并不全面。因此，我們將根據(jù)架空線路電纜的電磁環(huán)境影響因子分析方式，對店面電磁環(huán)境影響因素進行分析。

2.1 工頻電場。依據(jù)電纜自身的特點，并對架空線路與電磁環(huán)境的影響因子進行參照，我們可以從工頻的電場與磁場還有無線電干擾、可聽噪聲，來進行相關方面的探討。電力電纜的護套裝置一般都是一端與地面直接進行連接，另一端是在保護的情況下與地面進行連接的。在對電場的工頻影響進行討論時，可以直接對接地的封閉導體殼考慮成是內(nèi)部電荷的屏蔽問題。工頻電場周圍的磁場干擾可以直接忽略不計，由靜電屏蔽原理的可以得出，此時的電攬外部的電場是不受電纜內(nèi)部電荷的影響的，所以我們就可以得出電纜對工頻電場的影響非常的小，甚至可以忽略不計。

2.2 無線電對架空線路的干擾。無線電對于架空線的煩擾主要來自于導線、絕緣子、以及線路金具等電暈進行放電時所產(chǎn)生。電暈形成的電流，通過脈沖的方式注入到導線中，并通過導線的往兩側(cè)運動，因而使得導線的周圍出現(xiàn)磁場，也就是無線電干擾場。這對于電力電纜來說，電纜芯與電纜護套的尺寸一般情況下都比較大，而線芯的周圍是高強度的絕緣材料，在電線與電纜正常的運行的情況下，芯線的周圍的磁場強度較小，一般不會將絕緣的保護層給擊穿，也就不會產(chǎn)生過電暈，所以這種情況下也可以不考慮電力電纜的無線電干擾。

2.3 噪聲。噪聲會對人們的生活產(chǎn)生負面影響，甚至損害人類的身體健康。同樣，可聽見的噪聲也會對電磁場產(chǎn)生影響。由于噪聲的電暈影響作用，會對電力電纜的正常工作產(chǎn)生干擾。這也將會對電纜周圍的電磁環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

2.4 工頻磁場的影響。由于我國采用的高壓電纜系統(tǒng)多為單芯結(jié)構(gòu)，電纜中輸送的電力會對工頻磁場產(chǎn)生干擾。電力電纜中，采用的接地金屬保護套會影響工頻磁場。因此我們認為，工頻磁場會對電力電纜系統(tǒng)的電磁環(huán)境產(chǎn)生影響。

3 電力電纜的工頻磁場特性

3.1 單芯電纜的載流細線磁場模型

一般情況下，最常見的額定電壓為220kV的單芯電纜所采用的材料都是XLPE具有絕緣作用的銅芯電纜，這種結(jié)構(gòu)的電纜的導體形式基本都是多線的結(jié)構(gòu)，每根導線的結(jié)構(gòu)形式都是在各自的線層內(nèi)對電纜軸線進行圍繞旋轉(zhuǎn)。所以就可從中得出，每根單根的導線都是呈現(xiàn)螺旋的狀態(tài)，相鄰層中的導體旋轉(zhuǎn)的方向是以相互相反的狀態(tài)進行呈現(xiàn)的。這樣獨特的結(jié)構(gòu)方式可以使電纜的附近有其他載流導體的時減小鄰近效應的影響，所以我們給予這樣的情況，初步可以判定所載電流是以電纜的軸線為中心呈對稱的方式進行排列的。載流細線產(chǎn)生的磁場可依據(jù)畢奧-沙伐定律計算。畢奧-沙伐定律的微分形式為：

aR為微元dl到磁場觀測點方向的單位矢量；ar和aθ分別為電纜軸線到磁場觀測點的徑向和切向單位矢量；az為電纜軸線方向的單位矢量。

因此，無限長載流細線周圍的磁感應強度為

由式（3）可見，磁場按觀測點到磁場源距離的倒數(shù)衰減。依據(jù)矢量疊加原理，n根平行單芯電纜組成的電纜系統(tǒng)在任一觀測點產(chǎn)生的合成磁感應強度為

式中：iI為第i根電纜所載的電流；ir為磁場觀測點到第i根電纜的軸線的距離；iθ為第i根電纜的軸線到磁場觀測點的切向單位矢量。

3.2電力電纜線路的工頻磁場控制標準建議。行業(yè)標準HJ/T24-1998《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范》已經(jīng)給出了工頻電場和磁場的人體曝露限值標準?？紤]到架空線路空間磁場的評價已有確定的指標，即距離地面1.5m處為100μT。電力電纜線路可參照執(zhí)行，由于架空線路的工頻磁場越靠近地面處越小，而電力電纜的空間磁場則是越靠近地面處越大。因此，如果從嚴考慮，可規(guī)定電纜地面0m處的磁感應強度限值為100μT，考慮到為了實際測量方便，建議地面0.5m處的磁感應強度按100μT來控制。

4 電力電纜工頻磁場測試

4.1 測量儀器與方法。根據(jù)上述的理論分析，本文對2條典型的電力電纜線路展榮線和鳳洛線進行電磁環(huán)境測試。試驗中，采用HI-3604工頻電磁場儀分別測量距地面0.5m，1m和1.5m處的工頻電場和工頻磁感應強度。

4.2 測量結(jié)果。展榮線：220kV線路，埋地深度1.5m，額定工作電流1.3kA，實際運行電流390A。測量時環(huán)境溫度21℃，濕度62%。鳳洛線：220kV線路，埋地深度1.5m，額定工作電流1.2kA。實際工作電流360A。測量時環(huán)境溫度22℃，濕度68%。

4.3 測量結(jié)果分析。由測量結(jié)果可以看出，在遠離架空線區(qū)域，工頻電場數(shù)值很小，可以認為基本為背景值；在靠近架空線路區(qū)域，受架空線路影響，工頻電場數(shù)值略有增大；對于工頻磁場，所測值整體水平很小，在電纜接頭處略有增大，距地面0.5m高度工頻磁感應強度最大值達到3.69μT，但其水平也控制在國家標準曝露限值以下。

結(jié)束語

為保障電力電纜系統(tǒng)的正常運行，電纜周圍的電磁環(huán)境必須得到相關的保障。通過相關研究，我們可以知道工頻磁場是對電纜周圍的電磁環(huán)境產(chǎn)生影響的主要因素，這和電路中電流等的排列方式都有著密切的聯(lián)系。為保證電力系統(tǒng)輸電的穩(wěn)定，實際工作中，最好選用三角形的排列方式，降低對地面磁場的影響。這樣才能是電磁環(huán)境處于能夠保證電力電纜正常運行的狀態(tài)。

參考文獻

[1]徐鵬陽.電力電纜線路的電磁環(huán)境影響因子研究[J].科研，2016（15）：184.

[2]王敬曉.深圳電網(wǎng)高壓輸變電設備電磁環(huán)境影響的研究[D].深圳：深圳大學，2015.

[3]陳燕國.分析架空送電線路的電磁環(huán)境及其污染影響[J].大科技，2014（19）.