临近±800 kV特高压直流输电线路组塔感应电研究

摘要：±1 100 kV吉泉线特高压直流工程在安徽境内有约70 km平行于已带电±800 kV灵绍特高压直流线路，在组塔过程中，已带电±800 kV灵绍线路会对新建铁塔产生感应电危害。正确计算组塔施工中塔片上的感应电大小，提出塔片的接地措施，对于保障组塔施工人员的安全有着重要意义。现计算了±800 kV特高压直流输电线路对±1 100 kV铁塔组立过程中产生的感应电压，分析了塔片高度、平行间距对感应电的影响，并提出了塔片的接地措施。

关键词：组立铁塔;塔片接地;感应电压;CDEGS

1 ±800 kV直流输电线路概述

±1 100 kV直流输电线路施工部分区段与±800 kV直流输电线路有并行区段，灵绍直流线路导线型号为6×JL1/G3A-1250/70，分裂间距为500 mm，地线采用一根LGBJ-150-20AC铝包钢绞线、一根OPGW-150光缆，面向绍兴方向，光缆位于左侧。

由于直流输电线路的电晕效应与交流输电线路有着较大的区别：交流线路发生电晕后，由于导线电压的周期性变化，在上半个周期电晕放电产生的离子，在下半个周期由于电压极性发生了改变，又几乎都在电场力的作用下回到导线，交流线路导线与大地之间几乎不存在空间电荷;而直流线路由于极性固定，电晕产生的离子在电场力的作用下，向导线外侧运动，从而在直流输电线路周围的空间充满带电离子。这些定向运动的空间电荷成为离子流，离子流将大大增强线路导线产生的静电场（称为标称电场），而这种由离子流和线路导线电荷共同作用产生的电场称为合成电场[1-4]。

2 临近±800 kV特高压带电线路组塔

铁塔临近特高压直流线路时的模型如图1所示，并行±800 kV特高压直流输电线路的中心线距离为60 m，直流线路P1和P2两极间的间距为28 m，其中P1为+800 kV，P2为-800 kV。若铁塔组建好后，并与接地网良好接触，此时铁塔各处的感应电压几乎为零，且由于直流线路无工频电流存在，所以铁塔流入接地网的感应电流也为零。

在组塔施工过程中，铁塔的部分塔身若出现塔片绝缘情况，如横担右侧的一段导体与塔身分离，此时，这段导体与±800 kV特高压直流输电线路呈平行状态，长6 m，与下部塔身分离1 m。经计算后可得这段导体上耦合的静电感应电压大小为87.13 kV。

若出现横担左右两侧各有一段导体与塔身分离的情况，此时两段导体与±800 kV特高压直流输电线路呈平行状态，分别长6 m，与下部塔身分离1 m。其中，1#导体上耦合感应电压变化较小，为87.14 kV，2#导体上耦合感应电压大小为13.62 kV，这两段导体上的感应电压主要为静电感应电压。

基于CDEGS软件，建立铁塔横担两侧垂直于特高压直流线路的两段导体，保持高度不变而仅向外侧分离1 m后，其上耦合的静电感应电压均为9.13 kV。

部分塔片与塔身分离的两种情况，分离部分耦合的静电感应电压分别为53.38 kV、47.25 kV，分离的上部塔身上各段导体的静电感应电压大小基本相同。

±800 kV直流输电线路并行间距d，导体高度h，导体长57 m，临近±800 kV直流输电线路在不同高度、不同间距下，导体上的静电感应电压变化曲线如图2所示。从计算结果可以看出，导体静电感应电压在高度靠近50 m时最大，高度降低或者升高时，感应电压都会降低。

临近带电运行的直流线路有±500 kV和±800 kV线路，电压等级不同则导致的感应电压不同。电压等级越高，感应电压越大，在同样条件下，临近±800 kV直流线路，感应电压计算结果如表1所示，两极电压交换后不影响感应电压的大小，只改变感应电压的极性，而单极运行时感应电压最高，且施工导线感应电压极性与带电最近的运行线路极性保持一致。

3 接地措施研究

在组塔施工过程中，对于如图1所示出现横担右侧的一段导体与塔身分离情况，长6 m，与下部塔身分离1 m，当铁塔临近特高压直流输电线路时，这段导体上耦合的静电感应电压大小为87.13 kV。考虑该段导体接地时采用以下两种方案：

（1）该段导体由接地线经铁塔接地;

（2）该段导体由接地线经接地棒接地，接地棒是直径为1.5 cm的铜棒，入地深度为0.8 m。

当铁塔临近特高压直流线路时，经计算后可得，方案1中横担右侧导体接地后的感应电压为0.000 039 V，而方案2中横担右侧导体接地后的感应电压为0.000 044 V。可见，对于铁塔临近直流输电线路时导体接地后的感应电压几乎为零，而从方案效果来看，施工的铁塔导体经由接地线接杆塔接地的效果更好。

4 结论

（1）临近特高压直流输电线路的铁塔，在组建后与铁塔接地网良好接触时，感应电可有效消除。但铁塔在组建过程中，若出现绝缘或接地不良的情况，会面临较大的静电感应电压。

（2）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關系，距离越远，静电感应电压越小。

（3）铁塔临近直流输电线路时，导体接地后的感应电压几乎为零，从方案效果来看，施工的铁塔导体经由接地线接杆塔接地的效果更好。

[参考文献]

[1] 李斌，刘磊，李敏，等.±500 kV同塔双回直流输电线路电磁环境测试分析[J].高压电器，2018，54（2）：153-157.

[2] 陈鹏，张毅.±800 kV特高压直流线路电磁环境研究[J].山东电力技术，2017，44（12）：65-68.

[3] 林建营.±800 kV直流线路直线塔极间距的影响分析[J].上海电力学院学报，2017，33（2）：134-137.

[4] 陈聪.±500 kV高压直流输电线路电磁环境影响评估[J].机电工程技术，2016，45（4）：120-125.

收稿日期：2020-06-03

作者简介：洪海雁（1999—），女，安徽黄山人，研究方向：电气工程及其自动化。