浅谈输电线路的通信保护设计

当中性点直接接地的高压送电线路发生单相接地短路故障时，突变的电流产生的强大电磁场会在邻近的通信线路上感应出纵电动势，对通信设备造成危险和干扰影响。对于送电线路对通信线路的影响标准，邮电部、水电部、铁道部与通信兵部联合颁发的《四部原则协议》中有着明确的规定，超过允许标准时必须采取保护措施。

随着城市规模的发展与工业建设的日益发达，110kV和220kV高压送电线路进入城区及人口密集地区的数量迅速增加，而我国近年来邮电通信事业高速发展，通信线路大规模的向城郊及农村辐射，这样不可避免的会发生送电线路与众多的铁路信号线和各种通信线路的交叉和平行接近。

由于电力系统日益增大，短路电流也越来越大，送电线路通信保护的矛盾日益突出，因此解决这一矛盾已成为城区送电线路设计中极为迫切的问题。在新设计的送电线路上采用良导体地线、在通信保护计算中计入城市屏蔽系数、在通信线路上安装大功率陶瓷放电管等措施是解决城市通信保护问题的主要方法。

一 对城区通信线路危险影响的保护措施

当送电线路对通信线路的感应影响超过有关规定允许的标准时，为保证通信设备的安全与工作正常及通信话务人员的人生安全，应根据不同性质的影响与不同类型的通信线路采用相应的保护措施。

保护措施可在送电线路或通信线路上分别采用，也可在送电线路与通信线路上同时采用。在实际处理时应从技术和经济上进行综合比较，选择最经济有效的解决方法。

（一）常规的通信保护措施

在常规的送电线路通信保护设计中，在送电线路上采用的保护措施有：选择送电线路路径时注意与通信线路保持合理的间隔距离；限制单相接地短路电流值；迅速切断故障电流；架设屏蔽线。

在通信线路上采用的措施有：装设大容量的放电管或携带型放电器；装设屏蔽变压器、中和变压器、隔离变压器、防护滤波器等；迁移通信线；明线改电缆、电缆增设增音站等。

（二）城区送电线路的通信保护措施

由于市政规划的限制，进入城区的110kV及以上送电线路在路径选择上几乎无选择的余地，在对通信线保护中可采用的的措施只有在送电线路上架设屏蔽线。屏蔽线包括避雷线与耦合地线两种。

110kV及以上送电线路通常采用双避雷线，屏蔽系数约为0.95。在对通信线危险影响超过标准时可采用良导体地线，其屏蔽作用大大提高，屏蔽系数可降低到0.5。地线屏蔽系数的计算见本文第3部分。

由于城市里（特别是大中型城市）煤气、自来水、各种工业金属管道、铁路钢轨等纵横交错，各类钢结构、钢筋混凝土结构的建筑物大量存在，形成了天然的城市电磁屏蔽网，在计算送电线路对通信线的危险影响时计入这一城市环境屏蔽效应，对计算结果及通信保护设计的经济性有很大的影响。

根据《送电线路对电信线路危险影响设计规程》（DL―5033―94）中规定：“当送电线路或电信线路经过城市、工矿企业地区，可考虑该地区城市环境屏蔽系数”。能源部、建设部联合颁发的《城市电力网规划设计导则》中也说明：“城市环境屏蔽效应是城网解决电磁干扰的一个重要因素。城市中各种金属管道及钢结构建筑物的环境屏蔽效应可用城市屏蔽系数表示，该系数应通过实测确定。国内一些实测工频城市屏蔽系数在0.3～0.6之间。具体数值应根据实际情况而定”。

对于进城送电线路的危险影响，在通信线路方面可采取的防护措施也很多，例如，当无法调整送电线路与通道线路相对距离时，在通信线路上加挂屏蔽线，将通信明线改成屏蔽效果较好的电缆，或改成光缆彻底消除电磁干扰对通信的影响等。但在对通信明线的防护措施中，最经济有效使用最广泛的保护措施是在通信线上安装放电管。我国从六十年代末开始将R―250、R―350型陶瓷放电管及3TF―250G、3TF―350G型三极陶瓷放电管用于工频感应过电压及大气过电压的防护。

二 放电管安装的设计

（一）放电管安装位置的确定

放电管安装位置的确定，只需计算送电线路对应在任意相邻两处放电管间发生接地短路时通信导线上感应的某点对地电压UK。如下图所示的等效电路，当送电线路为双侧供电时UK为

uk =E1-IP（ZNl1+ R1）,（V）

uk =E2+IP（ZNl2+ R2）,（V）

解之：,（V）

如设R1=R2=0,则上式可写成

,（V）

式中 、 --送电线路接地短路点对应通信线上某点到相邻两放电管的距离，（km）;

E1、E2--、 两区段上感应的纵电动势，（V）。

当送电线路为单侧供电时

或,（V）

计算时只要沿送电线路移动接地短路点，就可以求得任意相邻两处放电管间通信导线上的最大对地电压UKMAX。

放电管配置方法：可以从通信线影响区段两端起各装一处放电管，如不能满足，继续在中间加装放电管，直至任意相邻两处放电管间的UKMAX不超过允许值为止。

（二）放电管接地电阻的计算

放电管接地电阻的计算与放电管的动作条件、通信线路导线束的线束阻抗及放电管的接地电阻允许电压降有关。

1、送电线路为双侧供电时

（a）若送电线路接地短路点对应于通信线路两端放电管处，则仅考虑两端放电管动作；

（b）若送电线路接地短路点对应于通信线路某中间放电管处，则仅考虑该中间放电管及两端放电管动作；

（c）若送电线路接地短路点对应于通信线路某中间两处放电管之间，则考虑该中间两放电管及两端放电管动作。

2、送电线路为单侧供电时，仅考虑该接地短路点对应的放电管及供电侧始端放电管动作；

3、通信线路的线束阻抗

通信线路的线束阻抗的精确计算很复杂，在工程设计中一般由有关曲线上查取。

4、放电管的接地电阻允许电压降

放电管的接地电阻允许电压降应根据配置后的UKMAX值来计算。

两终端放电管的接地电阻上的电压降，应在任意点发生事故情况下都不超过允许值，在决定终端接地电阻值时，应对各种放电情况都进行计算而选用其最小值，中间放电管的接地电阻应按三处放电的情况计算，如图所示。

参考文献

［1］《电力工程高压送电线路设计手册》

［2］《110～500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T 5092-1999）

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。