±1100kV 特高压直流输电线路组塔感应电分析

洪海雁

（华北电力大学，北京102206）

1 概述

运行线路周围存在工频电场和工频磁场，在临近带电线路的塔位组塔时，由于存在静电感应和电磁感应作用，使得塔片导体上产生相当高的感应电压和感应电流，危及到施工人员的安全。文献[1-5]更多关注的是高压输电线路对其他线路的感应电研究。在新建输电线路的铁塔架设过程中，由于运行线路与铁塔钢结构之间存在复杂的静电感应和电磁感应作用，在搭建铁塔过程中就会产生相当高的感应电压和感应电流，这会严重危及人身安全。因此有必要对临近特高压输电线路周围搭建铁塔时所产生的感应电压和电流的性质及大小进行研究分析，这对工程项目安全顺利地施工有着重要的意义。由于土地资源的限制及电网发展的需要，电力线路共走廊情况日益增多，新建线路往往会长距离平行1 条或多条超高压及特高压线路，临近带电线路组塔由以往的特殊施工状态逐渐成为常态的施工状态。铁塔临近带电输电线路组塔时，由于塔片会在不同的高度情况下由塔吊升空，此时带电线路的电磁感应会作用在塔身上形成感应电压和感应电流。本文是研究组塔时塔身感应电分布，关注铁塔钢结构因电磁感应引起的感应电压。

2 铁塔临近带电交流特高压线路组塔

基于CDEGS 软件首先建立如图1 所示的1000 kV 皖电东送双回特高压交流线路的三维模型，双回交流输电线路电压激励为1000kV/=577.350 kV，电流激励为3403 A，与同塔双回交流线路中心间距60 m，横担处高为60 m。此时组建完好的塔身与铁塔的接地网接触良好，各处的感应电压几乎为零，流入接地网的感应电流也很微弱。

图1 并行特高压交流组塔示意图

在组塔施工过程中，铁塔的部分塔身可能会升到空中而与接地塔身不连接，出现塔片绝缘情况，如图1 所示的横担右侧的一段导体与塔身分离情况。此时，这段导体与特高压交流线路呈平行状态，长6 m，与下部塔身分离1 m。下部塔身仍与铁塔的接地网接触良好，下部塔身各处的感应电压几乎为零，流入接地网的感应电流也很微弱。然而，这段导体上耦合感应电压大小为31.34 kV，主要为静电感应电压。

若出现横担左右两侧各有一段导体与塔身分离情况，如图1 所示，此时，两段导体与特高压交流线路呈平行状态，分别长6 m，与下部塔身分离1 m。下部塔身与上述情况一样，几乎无感应电压和感应电流。然而，1#导体上耦合感应电压变化很小，仍为31.34 kV，2#导体上耦合感应电压大小为4.52 kV，这两段导体上的感应电压主要为静电感应电压。

不同于上述横担两侧平行特高压交流线路的两段导体与塔身分离的情况，在横担两侧垂直于特高压交流线路的两段导体与塔身分离，但保持高度不变而仅向外侧分离1m 时，两段导体长度均为57 m，其上耦合的感应电压均为861 V，远低于横担两侧平行交流线路导体分离情况下的感应电压。

设想出现部分塔身绝缘，而与塔身分离情况，此时，上部塔身与特高压交流线路整体呈垂直状态，与下部塔身分离1 m。下部塔身与上述情况一样，几乎无感应电压和感应电流。然而，分离的上部塔身上的各段导体上耦合的感应电压大小基本相同，均在3.09 kV 左右。

若上部塔身与特高压交流线路整体呈平行状态，与下部塔身分离1 m。上部的塔身较长的一侧平行与特高压交流线路，较短的一侧垂直于特高压交流线路，上部塔身整体呈现平行交流线路的情况。此时，上部塔身上的各段导体上耦合的感应电压大小仍基本相同，均在2.40 kV 左右。

3 1000kV 交流特高压输电线路周围的静电感应影响因素分析

为研究同塔双回线路不同相序、以及线路与导体不同间距和高度对导体上的静电感应电压的影响，在不接地状态下，计算ABC-CBA 相序情况下，距离同塔双回线路15 m、25 m、35 m、45 m，导体高度从1 m 每间隔20 m 升高至120 m 的静电感应电压分布情况，如图2 所示。

图2 ABC-CBA 相序不同间距不同高度下导体上的静电感应电压变化曲线

从图中可以看出，同塔双回输电线路的相序排列对导体上的静电感应电压影响不大，导体高度对导体静电感应影响较大，从计算结果看，静电感应电压随导体的高度变化并不是线性的，而是呈M型变化。而导体静电感应电压在靠近65m 时最小，高度降低或者升高时，感应电压都会升高，但当导体越过1000 kV 交流输线路最低相或最高相导线一端距离后，导体感应电压又呈减小趋势。其主要原因是1000 kV 皖电东送双回运行交流输电线路的中相线高度为65.81 m，双回运行交流输电线路在此高度时的相互抵消作用使得此处导体静电感应电压最小，而在其他高度，伴随导体的降低或升高，感应电压都会升高。但当导体逐渐远离双回运行交流输电线路时，感应电压随之减小。静电感应电压随高度的变化曲线基本关于65 m 对称，但由于三相中最上端和最下端线路排列位置的不完全对称，导致上端和下端对导体感应电压的影响是不同的，所以施工线路在65 m 两侧的感应电压不完全对称分布。

4 结论

4.1 临近特高压交流输电线路的铁塔，在组建后与铁塔接地网良好接触时，感应电可有效消除。

4.2 但铁塔在组建过程中若出现绝缘或接地不良好的情况时，会面临较大的静电感应电压。其中，上部塔身多段导体连接时的静电感应电压要小于单段导体时的静电感应电压，且与带电线路的平行关系有直接关系。而单段导体脱离塔身时的静电感应电压可达数十千伏，与并行的带电线路的距离有直接关系，距离越远静电感应电压越小。