共享电力塔对无线通信基站影响研究

简六平 江西省邮电规划设计院有限公司 南昌市 330002

0 引言

5G时代基站建设密度及数量成倍增加，建设成本及难度也随之提高，共享电力塔成为5G基站建设的一种高效解决方案。共享分布于城郊、铁路、公路沿线的高压输电铁塔用于通信建设，利于5G站点快速、低成本部署，有效减少了通信基站建设对资源消耗和环境影响。同时110KV及以上高压输电正常运行时高压线路产生的电磁场和接地短路时故障电流产生的地电位升高，对通信基站光缆、电缆线路和设备产生危险影响和干扰。

1 对通信线路的影响和计算

1.1 感性耦合影响

因5G天线挂高要求，用于共享建设的电力塔电压等级一般在110KV以上，电力系统交流输电线路发生单相接地短路故障时，输电线路中的单相不对称接地电流可达几十KA。电网系统短路故障电流经变电站接地网或输电线路铁塔接地装置导入大地时，使短路接地点范围内电位升高，在光缆金属护套与金属回线、无金属护套光缆金属回线（金属加强芯）间形成电位差。高压输电线路接地故障电流作用于通信线缆的感性耦合影响，可用感应纵电动势及地电位来表示。

高压输电线路短路接地状态下，作用于通信线缆上的磁感应电压指标应符合以下要求：

（1）电压允许值：高压交流输电线路为650V。

（2）高压输电线路短路故障持续时间的人身安全允许电压值见表1。

表1 人身安全允许值

（3）在交流输电线路故障状态下，对于有金属线对光缆，应考虑金属线对上的感应电压；对内部无金属线对的金属光缆，需考虑金属光缆上的感应电压；对于非金属光缆，可不考虑危险影响。

1.2 磁感应纵电动势

一般通信线路与输电线路的位置关系由平行、倾斜或交叉组成，其接近距离呈现曲折变化的复杂接近，如图1所示。

图1 高压架空线路与通信线路相对位置图

在计算感应纵电动势数值时可将全部线路分成许多个平行、交叉的等效接近段来代替实际通信线路做等效近似，单个接近段上的感应纵电动势数值求和即可得到在通信线路故障电流感应产生的纵电动势，其计算式为

式中E为通信线路上的磁感应纵电动势（V），ω为电力系统角频率（rad/s），Isi为第i段影响电流（A），lpi为第i段接近长度（km），K50为综合屏蔽系数，Mi为第i段高压输电线与通信线路互感系数（H/km）。

1.3 磁感应对地电压

高压架空输电线路作用于周围通信线路的磁感应对地电压，可依据通信线路阻抗特性，通过通信线路回路电流的不同方向列回路方程计算得到，现考虑通信线路两端经低阻抗接地，表示为如图2所示的等效电路。

图2 线路保护等效电路图

当输电线路为双端供电时，Ip为磁感应纵电动势作用在通信线路与地回路上产生的电流，根据节点电压方程式，两接地点间通信线路对地电压ux为：

ux为两接地点间高压输电线路故障点附近通信导线磁感应对地电压（v），l1、l2为通信线路两端局到输电线路故障点的距离（km），E1、E2为作用于l1、l2两段通信线路上的磁感应纵电动势（v），R1、R2为通信线路两端避雷器接地电阻（Ω）。U1、U2为通信线路两端避雷器接地电阻电压降（v）。

1.4 地电位升

输电线路发生单相或相间短路接地故障时，短路故障电流通过接地装置与大地形成回路，因接地点不属于金属性接地且大地土壤电阻率的存在，使得短路电流回路上各点产生电位差，在高电阻率地区电位差数量级可达千伏，人员活动在短路故障点附近易发生产生安全威胁的跨步电压。

输电线路发生接地故障时，通过接地装置流动的短路电流，在地埋电缆、光缆的屏蔽层与芯线之间产生电位差，当它们的工频耐受电压低于此电位差时，线路及其与之相连的设备将发生绝缘破环。

2 影响防护措施

通信线路受高压架空输电线路的影响超出相应规范标准时，可根据不同输电线路等级、周围土壤电阻率、系统短路故障电流大小、接地网情况及通信线路类型采取不同针对性防护措施。可在输电线路或通信线路单方面采取防护措施，也可两者兼而有之，对于共享电力塔线路主要通过技术经济比较，在通信线路方面采取以下防护措施：

（1）采用专用屏蔽线、屏蔽电缆，布置与电缆平行的铜绞线与接地网相连以保护屏蔽线等提高电缆屏蔽效应的措施。

（2）地埋电缆、光缆接地点与输电线路铁塔接地网保持一定距离或设置消弧线圈，架空电缆、光缆采取多段间距式接地，光缆线路接头处金属构件作电气断联处理或采用无金属光缆。