被跨越線路工頻磁場及其施工風險分析

王軍

(三峽基地發展有限公司，湖北 宜昌 443000)

1 引言

隨著我國電力行業規模的不斷擴大，對于輸電線路的需求也愈來愈高。但隨著我國輸電線路的不斷擴建，不可避免地會發生新舊線路建址重合的問題，此時就需要跨越架設輸電線路[1]。傳統跨越架設輸電線路時，一般會將被跨越線路長時間停電，這會對周圍居民的正常生活造成很大的影響[2]。因此，隨著我國施工技術的不斷提高，輸電線路不停電跨越方式被提出[3]。顧名思義，不停電跨越方式是指在輸電線路的跨越架設時，只需在架設跨越架的時候(如圖1所示)對被跨越線路進行短暫停電即可[4]。這種方式大大縮減了被跨越線路的停電時間，會周圍居民的正常生活不會造成太大不利影響，同時還可降低成本，因此輸電線路的不停電跨越方式在工程中得到了廣泛應用。

圖1 架設跨越架現場圖

在進行輸電線路的不停電跨越施工時，由于被跨越線路此時處于帶電狀態，其會在周圍空間內產生工頻磁場，進而可能會對線路的施工造成不利影響。基于此，本文針對被跨越線路工頻磁場及其施工風險分析，研究了輸電線路二維和三維的工頻磁場模型，然后對工頻磁場對施工造成的風險進行了分析。

2 輸電線路跨越的磁場二維模型

文獻[5]運用畢奧-薩伐爾定律對輸電線路的二維和三維磁場進行了計算，本文以文獻[6]的具體工程為例，進行不同影響因素下二維和三維工頻磁場的計算。

2.1 單條載流導體

設置輸電線路為單條載流導體，仿真計算觀測點與輸電線路不同水平距離下，輸電線路的工頻磁場變化規律，仿真結果如圖2所示。

圖2 單條載流導體的磁感應強度

從圖2可以看出，隨著觀測點與輸電線路間水平距離的增大，觀測點處的磁感應強度呈現減小趨勢。特別需要注意的是，當觀測點與輸電線路水平距離在0～20m范圍內，線路磁感應強度的下降趨勢較快，隨著水平距離的持續增大，磁感應強度的下降趨勢逐漸變緩。

2.2 并行線路

設置輸電線路為并行線路，仿真計算觀測點與輸電線路不同水平距離、不同并行間距下，輸電線路的工頻磁場變化規律，仿真結果如圖3所示。

從圖3可以看出，當并行線路的并行間距增大時，線路的磁感應強度呈現減小趨勢，同時，隨著并行間距的增大，線路磁感應強度的峰值點出現偏移，峰值點不再處于中心點處，而是在中心點處兩側各出現一個峰值點。

圖3 并行線路的磁感應強度

2.3 水平排列三相輸電線路

設置輸電線路為三相導線水平排列，仿真計算觀測點與輸電線路不同水平距離、不同相間距下，輸電線路的工頻磁場變化規律，仿真結果如圖4所示。

圖4 水平排列三相輸電線路的磁感應強度

由圖4可得，隨著相間距的增大，線路的磁感應強度呈現增大趨勢。同時，當相間距為2.5m、5m、7.5m時，線路磁感應強度的峰值點均處于中心點處，而當相間距增大至10m時，線路磁感應強度在中心點兩側各出現一個峰值點。

3 三維模型輸電線路周圍磁場計算

對三相輸電線路的三相磁場進行仿真計算，計算結果如圖5所示。從圖5可以看出，線路磁感應強度的峰值為輸電線路的中心線上。

圖5 三維磁場分布

同時綜合對比單條導體與多條導體的磁感應強度可知，前者產生的磁感應強度大于后者。造成這種現象的原因是，若輸電線路三相導線為對稱分布，其在空間中產生的疊加工頻磁場總和為零。而若輸電線路三相導線在空間中呈不對稱分布，則三相導線在空間中產生的工頻磁場就會產生差值，導致其疊加磁場強度不為零。因此，增加輸電線路三相導線的相間距會使其產生的工頻磁場增加。

4 放線過程中感應電動勢分析

在實際輸電線路的放線施工時，由于被跨越線路依然為帶電狀態，此時被跨越線路中流通的高頻電流就會在線路周圍空間內產生工頻磁場，從而可能會對放線造成影響，輕則可能會損壞機具，重則可能會導致施工人員的人身傷害，因此對放線過程中的線路感應電動勢進行分析具有重要意義。

為保證放線施工過程的安全性，在進行線路感應電動勢的分析時，采用最危險情況，即最大磁感應強度作為空間磁場。這樣既可以簡化計算，又可以充分保證分析結果的安全性。施工中，跨越距離為265m，兩線路間距約為5m，則在線路的放線施工過程中，線路產生的磁場分布如圖6所示。根據感應電動勢的求解公式，可得此時的感應電動勢為0.138V。此時的感應電動勢遠小于高壓輸電線路的電壓，可以看出此時不會對施工造成影響。

圖6 被跨越三相輸電線路磁場分布

5 結論

為解決輸電線路的不停電跨越施工時，被跨越線路產生的工頻磁場對施工的影響，本文對輸電線路二維和三維的工頻磁場進行了計算，然后對工頻磁場對施工造成的風險進行了分析。本文所得結論對后續輸電線路的不停電跨越方式具有重要意義。