电力电缆线路的电磁环境影响因子分析

马彦国

摘 要：近年来，随着社会生活水平的不断提高，我国居民生活对用电的要求也不断提高。为此，电力系统必须提升自身供电能力。随着我国城市化的发展，电缆线路在城市供电网络中所起的作用也日益增大，与次相对的，电力系统正常运行对电缆线路附近的电磁环境的要求也相继提高。本文即将针对影响电力电缆线路正产工作的电磁环境的相关原因进行简要分析，希望能够讨论得出值得电力系统相关工作参考的建议。

关键词：电力系统；电缆线路；电磁环境；影响因子

随着经济的发展、科技的进步，与城市化的不断推进和完善，我国供电系统的工作量也在日益增多。为使供电系统的工作能够满足我国城市化发展的需要，电力系统对输电线路也在不断进行改进。电力电缆线路的应用为我国城市的输电工作提供了极大的便利，而电力电缆线路也具有对冷点等自然线路良好的抵抗作用，因此，其使用量也在不断扩张。为了使其优势得到充分发挥，在使用过程中，就必须注意对其影响因素的尽量避免。

1 电力低安浪系统

我国的电力电缆系统中所选用的电缆通常为具有单芯结构的高压电缆，通常电缆输送电压都在110kV以上。这种电缆主要由金属电缆芯、绝缘层、波纹铝保护套保护层，以及绝缘外保护层构成。下图1即为交联聚乙烯电缆。电缆中，金属线芯是起导电作用的主要部分，也完成着传送电能的大部分工作。而为了保障电能传送的正常进行，需要主绝缘层将金属线芯与其他线芯相互隔离开来。通常情况下，高压输电电缆中，都必须具备金属保护层。另外，为了保护电力电缆的输电工作不受外界环境影响，就要求电缆必须具备高质量的外绝缘层。

2 影响电力电缆线路电磁环境的因素

我国城市中，电力电缆通常以高空架线或埋入地下两种形式存在。目前，我国电力系统的相关研究，已经对架空线路的电磁环境有了相对较完善的了解，但对地面电缆的电磁环境的印象因子的了解还并不全面。因此，我们将根据架空线路电缆的电磁环境影响因子分析方式，对店面电磁环境影响因素进行分析。

2.1 工频电场。依据电缆自身的特点，并对架空线路与电磁环境的影响因子进行参照，我们可以从工频的电场与磁场还有无线电干扰、可听噪声，来进行相关方面的探讨。电力电缆的护套装置一般都是一端与地面直接进行连接，另一端是在保护的情况下与地面进行连接的。在对电场的工频影响进行讨论时，可以直接对接地的封闭导体壳考虑成是内部电荷的屏蔽问题。工频电场周围的磁场干扰可以直接忽略不计，由静电屏蔽原理的可以得出，此时的电揽外部的电场是不受电缆内部电荷的影响的，所以我们就可以得出电缆对工频电场的影响非常的小，甚至可以忽略不计。

2.2 无线电对架空线路的干扰。无线电对于架空线的烦扰主要来自于导线、绝缘子、以及线路金具等电晕进行放电时所产生。电晕形成的电流，通过脉冲的方式注入到导线中，并通过导线的往两侧运动，因而使得导线的周围出现磁场，也就是无线电干扰场。这对于电力电缆来说，电缆芯与电缆护套的尺寸一般情况下都比较大，而线芯的周围是高强度的绝缘材料，在电线与电缆正常的运行的情况下，芯线的周围的磁场强度较小，一般不会将绝缘的保护层给击穿，也就不会产生过电晕，所以这种情况下也可以不考虑电力电缆的无线电干扰。

2.3 噪声。噪声会对人们的生活产生负面影响，甚至损害人类的身体健康。同样，可听见的噪声也会对电磁场产生影响。由于噪声的电晕影响作用，会对电力电缆的正常工作产生干扰。这也将会对电缆周围的电磁环境产生不利影响。

2.4 工频磁场的影响。由于我国采用的高压电缆系统多为单芯结构，电缆中输送的电力会对工频磁场产生干扰。电力电缆中，采用的接地金属保护套会影响工频磁场。因此我们认为，工频磁场会对电力电缆系统的电磁环境产生影响。

3 电力电缆的工频磁场特性

3.1 单芯电缆的载流细线磁场模型

一般情况下，最常见的额定电压为220kV的单芯电缆所采用的材料都是XLPE具有绝缘作用的铜芯电缆，这种结构的电缆的导体形式基本都是多线的结构，每根导线的结构形式都是在各自的线层内对电缆轴线进行围绕旋转。所以就可从中得出，每根单根的导线都是呈现螺旋的状态，相邻层中的导体旋转的方向是以相互相反的状态进行呈现的。这样独特的结构方式可以使电缆的附近有其他载流导体的时减小邻近效应的影响，所以我们给予这样的情况，初步可以判定所载电流是以电缆的轴线为中心呈对称的方式进行排列的。载流细线产生的磁场可依据毕奥-沙伐定律计算。毕奥-沙伐定律的微分形式为：

aR为微元dl到磁场观测点方向的单位矢量；ar和aθ分别为电缆轴线到磁场观测点的径向和切向单位矢量；az为电缆轴线方向的单位矢量。

因此，无限长载流细线周围的磁感应强度为

由式（3）可见，磁场按观测点到磁场源距离的倒数衰减。依据矢量叠加原理，n根平行单芯电缆组成的电缆系统在任一观测点产生的合成磁感应强度为

式中：iI为第i根电缆所载的电流；ir为磁场观测点到第i根电缆的轴线的距离；iθ为第i根电缆的轴线到磁场观测点的切向单位矢量。

3.2电力电缆线路的工频磁场控制标准建议。行业标准HJ/T24-1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》已经给出了工频电场和磁场的人体曝露限值标准。考虑到架空线路空间磁场的评价已有确定的指标，即距离地面1.5m处为100μT。电力电缆线路可参照执行，由于架空线路的工频磁场越靠近地面处越小，而电力电缆的空间磁场则是越靠近地面处越大。因此，如果从严考虑，可规定电缆地面0m处的磁感应强度限值为100μT，考虑到为了实际测量方便，建议地面0.5m处的磁感应强度按100μT来控制。

4 电力电缆工频磁场测试

4.1 测量仪器与方法。根据上述的理论分析，本文对2条典型的电力电缆线路展荣线和凤洛线进行电磁环境测试。试验中，采用HI-3604工频电磁场仪分别测量距地面0.5m，1m和1.5m处的工频电场和工频磁感应强度。

4.2 测量结果。展荣线：220kV线路，埋地深度1.5m，额定工作电流1.3kA，实际运行电流390A。测量时环境温度21℃，湿度62%。凤洛线：220kV线路，埋地深度1.5m，额定工作电流1.2kA。实际工作电流360A。测量时环境温度22℃，湿度68%。

4.3 测量结果分析。由测量结果可以看出，在远离架空线区域，工频电场数值很小，可以认为基本为背景值；在靠近架空线路区域，受架空线路影响，工频电场数值略有增大；对于工频磁场，所测值整体水平很小，在电缆接头处略有增大，距地面0.5m高度工频磁感应强度最大值达到3.69μT，但其水平也控制在国家标准曝露限值以下。

结束语

为保障电力电缆系统的正常运行，电缆周围的电磁环境必须得到相关的保障。通过相关研究，我们可以知道工频磁场是对电缆周围的电磁环境产生影响的主要因素，这和电路中电流等的排列方式都有着密切的联系。为保证电力系统输电的稳定，实际工作中，最好选用三角形的排列方式，降低對地面磁场的影响。这样才能是电磁环境处于能够保证电力电缆正常运行的状态。

参考文献

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