被跨越线路工频磁场及其施工风险分析

王军

(三峡基地发展有限公司，湖北 宜昌 443000)

1 引言

随着我国电力行业规模的不断扩大，对于输电线路的需求也愈来愈高。但随着我国输电线路的不断扩建，不可避免地会发生新旧线路建址重合的问题，此时就需要跨越架设输电线路[1]。传统跨越架设输电线路时，一般会将被跨越线路长时间停电，这会对周围居民的正常生活造成很大的影响[2]。因此，随着我国施工技术的不断提高，输电线路不停电跨越方式被提出[3]。顾名思义，不停电跨越方式是指在输电线路的跨越架设时，只需在架设跨越架的时候(如图1所示)对被跨越线路进行短暂停电即可[4]。这种方式大大缩减了被跨越线路的停电时间，会周围居民的正常生活不会造成太大不利影响，同时还可降低成本，因此输电线路的不停电跨越方式在工程中得到了广泛应用。

图1 架设跨越架现场图

在进行输电线路的不停电跨越施工时，由于被跨越线路此时处于带电状态，其会在周围空间内产生工频磁场，进而可能会对线路的施工造成不利影响。基于此，本文针对被跨越线路工频磁场及其施工风险分析，研究了输电线路二维和三维的工频磁场模型，然后对工频磁场对施工造成的风险进行了分析。

2 输电线路跨越的磁场二维模型

文献[5]运用毕奥-萨伐尔定律对输电线路的二维和三维磁场进行了计算，本文以文献[6]的具体工程为例，进行不同影响因素下二维和三维工频磁场的计算。

2.1 单条载流导体

设置输电线路为单条载流导体，仿真计算观测点与输电线路不同水平距离下，输电线路的工频磁场变化规律，仿真结果如图2所示。

图2 单条载流导体的磁感应强度

从图2可以看出，随着观测点与输电线路间水平距离的增大，观测点处的磁感应强度呈现减小趋势。特别需要注意的是，当观测点与输电线路水平距离在0～20m范围内，线路磁感应强度的下降趋势较快，随着水平距离的持续增大，磁感应强度的下降趋势逐渐变缓。

2.2 并行线路

设置输电线路为并行线路，仿真计算观测点与输电线路不同水平距离、不同并行间距下，输电线路的工频磁场变化规律，仿真结果如图3所示。

从图3可以看出，当并行线路的并行间距增大时，线路的磁感应强度呈现减小趋势，同时，随着并行间距的增大，线路磁感应强度的峰值点出现偏移，峰值点不再处于中心点处，而是在中心点处两侧各出现一个峰值点。

图3 并行线路的磁感应强度

2.3 水平排列三相输电线路

设置输电线路为三相导线水平排列，仿真计算观测点与输电线路不同水平距离、不同相间距下，输电线路的工频磁场变化规律，仿真结果如图4所示。

图4 水平排列三相输电线路的磁感应强度

由图4可得，随着相间距的增大，线路的磁感应强度呈现增大趋势。同时，当相间距为2.5m、5m、7.5m时，线路磁感应强度的峰值点均处于中心点处，而当相间距增大至10m时，线路磁感应强度在中心点两侧各出现一个峰值点。

3 三维模型输电线路周围磁场计算

对三相输电线路的三相磁场进行仿真计算，计算结果如图5所示。从图5可以看出，线路磁感应强度的峰值为输电线路的中心线上。

图5 三维磁场分布

同时综合对比单条导体与多条导体的磁感应强度可知，前者产生的磁感应强度大于后者。造成这种现象的原因是，若输电线路三相导线为对称分布，其在空间中产生的叠加工频磁场总和为零。而若输电线路三相导线在空间中呈不对称分布，则三相导线在空间中产生的工频磁场就会产生差值，导致其叠加磁场强度不为零。因此，增加输电线路三相导线的相间距会使其产生的工频磁场增加。

4 放线过程中感应电动势分析

在实际输电线路的放线施工时，由于被跨越线路依然为带电状态，此时被跨越线路中流通的高频电流就会在线路周围空间内产生工频磁场，从而可能会对放线造成影响，轻则可能会损坏机具，重则可能会导致施工人员的人身伤害，因此对放线过程中的线路感应电动势进行分析具有重要意义。

为保证放线施工过程的安全性，在进行线路感应电动势的分析时，采用最危险情况，即最大磁感应强度作为空间磁场。这样既可以简化计算，又可以充分保证分析结果的安全性。施工中，跨越距离为265m，两线路间距约为5m，则在线路的放线施工过程中，线路产生的磁场分布如图6所示。根据感应电动势的求解公式，可得此时的感应电动势为0.138V。此时的感应电动势远小于高压输电线路的电压，可以看出此时不会对施工造成影响。

图6 被跨越三相输电线路磁场分布

5 结论

为解决输电线路的不停电跨越施工时，被跨越线路产生的工频磁场对施工的影响，本文对输电线路二维和三维的工频磁场进行了计算，然后对工频磁场对施工造成的风险进行了分析。本文所得结论对后续输电线路的不停电跨越方式具有重要意义。