静电感应电压对输电线路施工的安全隐患分析

张渝婉 段晓鹏

国网山西省电力公司输电检修分公司

山西省太原市 030001

摘要：随着我国社会经济的快速发展，工业和生活用电负荷剧增，为了保证生产和生活供电的可靠性和稳定性，需要兴建大量的输电线路，从而导致输电线路走廊比较紧张，经常会出现需要在运行输电线路旁边平行架设新的输电线路的情况。由于施工人员对静电感应电压的认识不足，普遍认为感应电只会使人有麻手的感觉而已，而且静电感应电压的危害具有一定的隐蔽性，所以因电场耦合原因造成高压输电线路施工电力安全事故成为线路施工中一个不容忽视的安全隐患。

关键词：静电感应；输电线路；安全隐患

1 静电感应电压的产生

1.1 感应电压的来源

在电气设备工作的过程中，会在电磁感应和静电感应的共同影响下，出现明显的电位。该电位一旦与人体产生接触便会产生伤害，由于感应电压大小不同，对人体的伤害程度存在明显的不同，严重时会导致人员伤亡。除此之外，从电气设备工作以及日常生活中能够看出，感应电压电击事故经常出现，如超高压双回路设计以及路网杆架设过程中，均需要对该类问题进行充分考虑，以降低静电感应电压的出现概率。在高压输电线路下方或附近地区，如果地区内存在对地绝缘物体，线路运行易导致该绝缘物体出现耦合电容，同时也会产生感应电压。此时将产生感应电压的绝缘物体和地面进行直接接触，在感应电压影响下会导致工频电流以持续的状态输入大地。

1.2 影响因素

在实际停电设备应用阶段，如果与其他高压装置的间距较大，所产生的感应电压会处于较低水平。感应电压较高的区域主要集中在线路密集度较高的地区，如发电厂、变电所等。线路在运行期间产生磁场强度会与线路内通过的电流值存在正比关系，即电流数值越高，磁场强度也越高，带来的电磁场辐射强度也越大。停电设备或者线路和其他高压设施间的间距不断增加的情况，线路的电场和磁场会迅速降低，最终所产生的感应电压会降低。

2 静电感应电压带来的负面影响

在线路运行过程中，静电感应电压的产生会带来较大的安全隐患，常见问题是电击问题。电流数值越高，磁场强度越高，带来的电磁场辐射强度越大。此时人体(导体)在磁场中行走时，会形成电磁感应，在超出一定临界值后会造成电击问题，所产生电击的强度对人体的影响存在较大差异。感应场中的金属导体在运行期间会处于感应带电的状态，此时人体经过时易形成电击，放电电流的具体数值、具体时间会影响电击的强度。如果工频电流高于30 mA，人体在遭受电击之后，将会出现呼吸困难、血压升高等现象，如果不能进行及时抢救，遭受电击的人员会出现生命危险。一般情况下，电流的频率越高，自身遭受电击的风险性越大。

3 静电感应电压对输电线路施工的安全隐患分析

3.1 产生机理

感应电压可以分为电磁感应和静电感应两种类型。当高压输电线路处于正常运行状态时，线路周围会出现新的工频电场，从静电感应原理分析中能够看出，当导体进入电场之后，由于电场耦合作用，将会导致导体产生电荷，运行中的高压输电线路以及建设中的输电线路，受到电场耦合效应的影响，静电感应电压的出现概率增加。另外，在输电线路中，如果出现三相对称现象，施工线路和运行中的线路三相电容同样会存在平衡状态，此时，三相感应电压矢量和为零。从实际施工过程中能够看出，由于施工中的线路运行和三相导线之中的距离不一致，影响了三相分布电容平衡现象，在线路架设过程中，会出现明显的对地电压现象。

3.2 数学模型推广

为了简化后续计算和分析过程，相关工作人员需要对后续高压输电线路模型进行简化处理。输电线路频率主要以工频为主，属于低频率范畴，实际输电线路长度比工频电压波长小，周围存在的电场，可以看作准静态场。随着输电线路传输距离的延长，能够忽略端部效应以及导线弧垂，将输电线路当作与大地平行的无线长导线。实际输电线路的设计中，分裂导线是对圆柱体导线简化和整理的基本过程。为了进行全面研究，可以假设在真空中存在两条无线延长的导线，密度为+和-，相关工作人员可以根据实际电磁场理论中的高斯定理内容，确定真空中线电荷与电场强度和距离之间的关系。

3.3 仿真分析

现阶段，有一条220 kV的高压输电线路与110 kV线路相临近，在平行施工过程中，高压输电线路通过电场耦合，导致新建线路中出现静电感应电压现象。分析运行中的220 kV输电线路可以发现，最为常见的参数为单回路水平排列，型号为LGJ-400，半径为0.013 m，二者之间的距离为4 m。

通过借助镜像法和电轴法以及数学模型的配合进行研究，能够表示场内任一点的电位。该220 kV高压输电线路能够在距离为60 m、高度为10 m位置耦合对地电压，具体示数为300 V;当距离为120 m、高度为20 m的位置，能够耦合超过100 V的对地电压。纵观整个临近兴建的110 kV输电线路，上杆施工电力施工人员容易因为耦合的对地电压导致触电事故。

3.4 预防措施

停电线路和设备中的感应电压问题具有隐蔽性和危险性等特点。当感应电压出现之后，经常会出现伤亡事件，对人身安全产生了极大威胁，最佳的解决措施主要包括以下几方面:

(1) 对静电感应电压的影响进行充分考虑。

电力部门在开展相关设计工作时，需要对高压电气设备和输电线路电磁辐射对各种生产工作所产生的影响进行充分考虑，尤其是在高压输电线路设计过程中，应避免在工厂、企事业单位等区域，与其保持合适的距离。对于110 kV以上的高压输电线路设计，工作人员应对相间换位操作提高重视程度，使三湘对地电容始终处于平衡状态。居民不能在高压设备区域以及高压输电线路附近建立民用建筑物，应远离高压输变电设备。如果要在高压输电线路下方建立塑料大棚等设施，涉及导电材料，一定要做好接地处理，将该种建筑物的建设概率降到最低。

(2) 根据具体要求开展设计操作。

工作人员和普通民众应减少在高压设备区域的逗留时间，如果需要在高压设备区域内开展工作，应采取有效的防护措施，如停电设备接地、对工作时间进行限制等，以此降低实际电击问题的出现概率。对于线路的设计高度，工作人员同样要保证与国家要求和标准保持同步，将可能出现的感应电压电击控制在允许范围内。例如，在线路附近如果出现汽车或是其他金属物体，最大感应电流不能超过5 mA。根据实际检验和检测操作，如果在恶劣天气中，输电线路下方会发生较大变化，其中，对地场强是晴天时期的100倍，磁场辐射高出2倍。因此，在恶劣天气中，应确保与高压线和高压设备之间的距离较远，降低相关问题的出现概率。

(3) 执行正确的试电操作。

非电工人员在执行该类操作时，在与线路设备相互接触前，应测试线路是否存在电量，可以用手指接触电路，若设备线路中存在感应电压，手会出现反弹现象，此种情况下，不能用手指正面与线路进行接触。

(4) 危险区处理。

在危险区中，每个防线孤立段的两端均需要设立接地引线。另外，导线和接地线压接升空位置处，接地线需要等待压接工作全面结束后再执行后续操作，而且两端接地可靠度较高时，可以及时将其取掉。每个耐张段两端接地线放线开始到条线安装结束，均要保持之前的状态，不能随意去除，应统一安排去除时间。整个线路施工工作全部结束时，线路两端接地引线应与线路以及变电所母线建立连接关系，当母线接地刀闸处于接地位置时，实际线路接地线才能全部去除。金属线两端应设立可靠的接地引下线，接地状态不能出现中断。

4 结语

综上所述，高压输电线路能够通过电场耦合，对临近平行在建输电线路产生极高的静电感应电压，工作人员需要对其进行深入分析，了解高压输电线路的具体问题。相关管理者要建立静电感应电压事故预防措施，避免企业受到严重的经济损失。

参考文献

[1]洪海雁.±1 100 kV特高压直流输电线路组塔感应电分析[J].科学技术创新，2020(23):3-4.

[2]洪海雁.临近±800 kV特高压直流输电线路组塔感应电研究[J].机电信息，2020(17):14-15.