臨近±800 kV特高壓直流輸電線路組塔感應(yīng)電研究

摘要：±1 100 kV吉泉線特高壓直流工程在安徽境內(nèi)有約70 km平行于已帶電±800 kV靈紹特高壓直流線路，在組塔過程中，已帶電±800 kV靈紹線路會對新建鐵塔產(chǎn)生感應(yīng)電危害。正確計算組塔施工中塔片上的感應(yīng)電大小，提出塔片的接地措施，對于保障組塔施工人員的安全有著重要意義?，F(xiàn)計算了±800 kV特高壓直流輸電線路對±1 100 kV鐵塔組立過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，分析了塔片高度、平行間距對感應(yīng)電的影響，并提出了塔片的接地措施。

關(guān)鍵詞：組立鐵塔;塔片接地;感應(yīng)電壓;CDEGS

1 ±800 kV直流輸電線路概述

±1 100 kV直流輸電線路施工部分區(qū)段與±800 kV直流輸電線路有并行區(qū)段，靈紹直流線路導(dǎo)線型號為6×JL1/G3A-1250/70，分裂間距為500 mm，地線采用一根LGBJ-150-20AC鋁包鋼絞線、一根OPGW-150光纜，面向紹興方向，光纜位于左側(cè)。

由于直流輸電線路的電暈效應(yīng)與交流輸電線路有著較大的區(qū)別：交流線路發(fā)生電暈后，由于導(dǎo)線電壓的周期性變化，在上半個周期電暈放電產(chǎn)生的離子，在下半個周期由于電壓極性發(fā)生了改變，又幾乎都在電場力的作用下回到導(dǎo)線，交流線路導(dǎo)線與大地之間幾乎不存在空間電荷;而直流線路由于極性固定，電暈產(chǎn)生的離子在電場力的作用下，向?qū)Ь€外側(cè)運動，從而在直流輸電線路周圍的空間充滿帶電離子。這些定向運動的空間電荷成為離子流，離子流將大大增強線路導(dǎo)線產(chǎn)生的靜電場（稱為標(biāo)稱電場），而這種由離子流和線路導(dǎo)線電荷共同作用產(chǎn)生的電場稱為合成電場[1-4]。

2 臨近±800 kV特高壓帶電線路組塔

鐵塔臨近特高壓直流線路時的模型如圖1所示，并行±800 kV特高壓直流輸電線路的中心線距離為60 m，直流線路P1和P2兩極間的間距為28 m，其中P1為+800 kV，P2為-800 kV。若鐵塔組建好后，并與接地網(wǎng)良好接觸，此時鐵塔各處的感應(yīng)電壓幾乎為零，且由于直流線路無工頻電流存在，所以鐵塔流入接地網(wǎng)的感應(yīng)電流也為零。

在組塔施工過程中，鐵塔的部分塔身若出現(xiàn)塔片絕緣情況，如橫擔(dān)右側(cè)的一段導(dǎo)體與塔身分離，此時，這段導(dǎo)體與±800 kV特高壓直流輸電線路呈平行狀態(tài)，長6 m，與下部塔身分離1 m。經(jīng)計算后可得這段導(dǎo)體上耦合的靜電感應(yīng)電壓大小為87.13 kV。

若出現(xiàn)橫擔(dān)左右兩側(cè)各有一段導(dǎo)體與塔身分離的情況，此時兩段導(dǎo)體與±800 kV特高壓直流輸電線路呈平行狀態(tài)，分別長6 m，與下部塔身分離1 m。其中，1#導(dǎo)體上耦合感應(yīng)電壓變化較小，為87.14 kV，2#導(dǎo)體上耦合感應(yīng)電壓大小為13.62 kV，這兩段導(dǎo)體上的感應(yīng)電壓主要為靜電感應(yīng)電壓。

基于CDEGS軟件，建立鐵塔橫擔(dān)兩側(cè)垂直于特高壓直流線路的兩段導(dǎo)體，保持高度不變而僅向外側(cè)分離1 m后，其上耦合的靜電感應(yīng)電壓均為9.13 kV。

部分塔片與塔身分離的兩種情況，分離部分耦合的靜電感應(yīng)電壓分別為53.38 kV、47.25 kV，分離的上部塔身上各段導(dǎo)體的靜電感應(yīng)電壓大小基本相同。

±800 kV直流輸電線路并行間距d，導(dǎo)體高度h，導(dǎo)體長57 m，臨近±800 kV直流輸電線路在不同高度、不同間距下，導(dǎo)體上的靜電感應(yīng)電壓變化曲線如圖2所示。從計算結(jié)果可以看出，導(dǎo)體靜電感應(yīng)電壓在高度靠近50 m時最大，高度降低或者升高時，感應(yīng)電壓都會降低。

臨近帶電運行的直流線路有±500 kV和±800 kV線路，電壓等級不同則導(dǎo)致的感應(yīng)電壓不同。電壓等級越高，感應(yīng)電壓越大，在同樣條件下，臨近±800 kV直流線路，感應(yīng)電壓計算結(jié)果如表1所示，兩極電壓交換后不影響感應(yīng)電壓的大小，只改變感應(yīng)電壓的極性，而單極運行時感應(yīng)電壓最高，且施工導(dǎo)線感應(yīng)電壓極性與帶電最近的運行線路極性保持一致。

3 接地措施研究

在組塔施工過程中，對于如圖1所示出現(xiàn)橫擔(dān)右側(cè)的一段導(dǎo)體與塔身分離情況，長6 m，與下部塔身分離1 m，當(dāng)鐵塔臨近特高壓直流輸電線路時，這段導(dǎo)體上耦合的靜電感應(yīng)電壓大小為87.13 kV?？紤]該段導(dǎo)體接地時采用以下兩種方案：

（1）該段導(dǎo)體由接地線經(jīng)鐵塔接地;

（2）該段導(dǎo)體由接地線經(jīng)接地棒接地，接地棒是直徑為1.5 cm的銅棒，入地深度為0.8 m。

當(dāng)鐵塔臨近特高壓直流線路時，經(jīng)計算后可得，方案1中橫擔(dān)右側(cè)導(dǎo)體接地后的感應(yīng)電壓為0.000 039 V，而方案2中橫擔(dān)右側(cè)導(dǎo)體接地后的感應(yīng)電壓為0.000 044 V?？梢姡瑢τ阼F塔臨近直流輸電線路時導(dǎo)體接地后的感應(yīng)電壓幾乎為零，而從方案效果來看，施工的鐵塔導(dǎo)體經(jīng)由接地線接桿塔接地的效果更好。

4 結(jié)論

（1）臨近特高壓直流輸電線路的鐵塔，在組建后與鐵塔接地網(wǎng)良好接觸時，感應(yīng)電可有效消除。但鐵塔在組建過程中，若出現(xiàn)絕緣或接地不良的情況，會面臨較大的靜電感應(yīng)電壓。

（2）上部塔身多段導(dǎo)體連接時的靜電感應(yīng)電壓要小于單段導(dǎo)體時的靜電感應(yīng)電壓，且與帶電線路的平行關(guān)系有直接關(guān)系。而單段導(dǎo)體脫離塔身時的靜電感應(yīng)電壓可達(dá)數(shù)十千伏，與并行的帶電線路的距離有直接關(guān)系，距離越遠(yuǎn)，靜電感應(yīng)電壓越小。

（3）鐵塔臨近直流輸電線路時，導(dǎo)體接地后的感應(yīng)電壓幾乎為零，從方案效果來看，施工的鐵塔導(dǎo)體經(jīng)由接地線接桿塔接地的效果更好。

[參考文獻(xiàn)]

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收稿日期：2020-06-03

作者簡介：洪海雁（1999—），女，安徽黃山人，研究方向：電氣工程及其自動化。