輸電走廊內(nèi)水泵不啟動(dòng)問題的研究

王黎明

輸電走廊內(nèi)水泵不啟動(dòng)問題的研究

王黎明

王黎明 辛 亮 江建華

國(guó)網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院

王黎明（1984年4月生）男，畢業(yè)于上海交通大學(xué)獲碩士學(xué)位，工程師，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電磁干擾委員會(huì)變電站電磁環(huán)境及電磁兼容學(xué)組委員，現(xiàn)工作于國(guó)網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院，主要從事電力設(shè)施電磁影響研究工作。

本文以一起由低壓線路接觸不良而引起的感應(yīng)電投訴問題為基礎(chǔ)，分析了感應(yīng)電產(chǎn)生的原因，并在結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)處理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，探討了解決這一類問題的方法，并提出了避免平行線、臨時(shí)接地和選用直埋電纜等一些建議。

隨著天氣逐漸轉(zhuǎn)暖，位于上海郊區(qū)的淡水養(yǎng)殖業(yè)也逐漸復(fù)蘇，這種養(yǎng)殖大部分使用水泵從周邊河道內(nèi)抽水，為水塘供水。高壓走廊內(nèi)同樣存在這樣的養(yǎng)殖場(chǎng)，近日，作者便接到多起投訴，大多涉及，高壓走廊內(nèi)的水泵不能啟動(dòng)，且將低壓電源進(jìn)戶線切斷后，線路仍然帶電等問題。本文主要針對(duì)其中一起典型投訴案例進(jìn)行了理論分析，并在理論分析的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)處理經(jīng)驗(yàn)提出了解決這類問題的方法。

問題概述

如圖1所示，A點(diǎn)是供電公司引下線接至電能表的部位；A點(diǎn)以后的低壓架空線及入泵房線均由用戶自行架設(shè)。B、C點(diǎn)均為水泥桿，線路通過鋁導(dǎo)線連接；D點(diǎn)水泥桿上有引下線，通過熔絲開關(guān)向農(nóng)戶水泵供電。其中，BC間動(dòng)力線位于500kV輸電線路正下方與500kV輸電線路平行長(zhǎng)度約500m。D處為農(nóng)戶養(yǎng)殖用水泵電源。去年春季，在500kV高壓輸電線路架設(shè)前，該處水泵可正常使用，冬季停用；今年春季，在500kV高壓輸電線路投入運(yùn)行后，該處水泵無法正常啟動(dòng)，農(nóng)電工自測(cè)線路電壓存在電壓不平衡現(xiàn)象，且將A處熔絲開關(guān)拔下使AD段線路與電網(wǎng)斷開后，AD段線路仍帶有上百伏的電壓，投訴農(nóng)戶懷疑與該500kV輸電線的架設(shè)有關(guān)。

圖1 投訴現(xiàn)場(chǎng)平面圖

感應(yīng)電原理

初步分析農(nóng)戶的投訴，出現(xiàn)這種拔下熔絲開關(guān)后線路仍然帶電的現(xiàn)象，可能是因?yàn)榈蛪壕€路與超高壓電力線路平行，進(jìn)而產(chǎn)生的靜電感應(yīng)問題。

為了更加了解這一現(xiàn)象，首先介紹一下感應(yīng)電原理。感應(yīng)電壓的產(chǎn)生主要來自感性耦合和容性耦合。當(dāng)某導(dǎo)線A流過交流電流時(shí)，在其周圍便產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，如線路B與A平行或接近平行，則會(huì)在B線路上感應(yīng)出一個(gè)縱電勢(shì)，沿導(dǎo)線方向分布，且根據(jù)B導(dǎo)線對(duì)地絕緣程度的不同而對(duì)應(yīng)于不同的對(duì)地電位。這種由于導(dǎo)線之間的互感效應(yīng)而產(chǎn)生的磁耦合的結(jié)果稱為感性耦合。其大小決定于電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。而由于導(dǎo)線之間存在的電容耦合效應(yīng)，依靠帶電導(dǎo)線電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)，使導(dǎo)線感應(yīng)出一定的對(duì)地電位，稱為靜電感應(yīng)。對(duì)于與高壓線路平行的低壓線路，由于低壓線路與高壓線路距離相對(duì)較遠(yuǎn)，在其兩端未接地時(shí)，其感應(yīng)電壓主要來自靜電感應(yīng)。

按照靜電感應(yīng)的原理。當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體接近一個(gè)帶電體時(shí)，靠近帶電體的一面導(dǎo)體將感應(yīng)出與帶電體極性相反的電荷，而背向帶電體的一面，將感應(yīng)出與帶電體極性相同的電荷。因此，當(dāng)?shù)蛪壕€路接近高壓線路時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)導(dǎo)體一樣，在低壓線路上會(huì)積累電荷，產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

感應(yīng)電壓的大小，可由電容分壓的公式得出即：

式中U1為低壓線路感應(yīng)出的電壓，U為高壓線路電壓，C1為高壓線路與低壓線路之間的電容，CU為低壓線路與大地之間的電容。由上式可看出。感應(yīng)電壓的大小與帶電體電壓的大小成正比，與導(dǎo)體和帶電體的電容C1成正比，當(dāng)導(dǎo)體、帶電體和接地體的幾何尺寸基本不變的情況下，感應(yīng)電壓的大小可以近似地認(rèn)為與導(dǎo)體和帶電體的距離成反比。

對(duì)于本起投訴，由于用于水泵供電的低壓線路與高壓線路平行近500m，根據(jù)感應(yīng)電原理，在A處熔絲拔出、D處未接負(fù)載時(shí)，AD段線路屬于兩端未接地，在AD段線路上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)感應(yīng)電壓。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及問題解決初步檢測(cè)及分析

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試采用內(nèi)阻為1MΩ的萬用表進(jìn)行檢測(cè)。AD間線路接通時(shí)，A處三相間電壓分別為：390V/390V/390V，三相電壓平衡，處于正常水平；BC段及AB段輸電線接頭處即E點(diǎn)、F點(diǎn)有明顯放電聲；C、D兩處三相間電壓分別為：900V/900V/400V，電壓較高，測(cè)試時(shí)有麻電感。

用場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀測(cè)量500kV輸電線下B點(diǎn)（距地面1.5米處）場(chǎng)強(qiáng)為3.18kV/m，屬于正常水平。

由初步檢測(cè)結(jié)果分析，該條380V低壓動(dòng)力線進(jìn)戶時(shí)線電壓正常且平衡。 AB段及BC段采用鋁導(dǎo)線進(jìn)行連接，跳線連接點(diǎn)E、F或存在氧化問題，B處的E、F放電聲可能由于接觸不良引起；C、D處的相間電壓嚴(yán)重不平衡及電壓過高也有可能與B處的接觸不良引起。

進(jìn)一步測(cè)量及結(jié)果

進(jìn)一步檢測(cè)時(shí)，將A處進(jìn)戶線熔絲斷開，B處三相全部接地，D處三相間電壓接近于0，BD間線路阻抗為零；A處三相間電壓接近于0，AB間線路阻抗約為3kΩ，AB間線路存在接觸不良現(xiàn)象。

在A處進(jìn)戶線熔絲斷開及B、C處三相全部安全接地狀態(tài)下，將A、C間線路中存在的接頭E、F重新連接，重新連接過程中發(fā)現(xiàn)連接鋁線有嚴(yán)重氧化現(xiàn)象，部分接頭接觸不良。

重新接線后，線路正常通電，D處相間電壓分別為：390V/390V/390V，水泵可正常啟動(dòng)；A處熔絲斷開時(shí)，出線端相間電壓分別為：80V/80V/100V，為正常感應(yīng)電壓水平。

結(jié)語

這是一起典型的由線路接頭處接觸不良而導(dǎo)致的感應(yīng)電壓過高進(jìn)而引起的用電投訴問題。農(nóng)戶所投訴的線路雖然因平行于高壓輸電線路而產(chǎn)生了較高的感應(yīng)電壓，但當(dāng)?shù)蛪壕€路接觸良好時(shí)，感應(yīng)電是可以通過接入該低壓線路的配電設(shè)施及負(fù)載釋放的，完全不影響接入設(shè)備的使用；而當(dāng)線路接觸不良時(shí)，由于感應(yīng)電沒有釋放通道或釋放不充分，便會(huì)造成三相電壓嚴(yán)重不平衡，影響接入設(shè)備如水泵等的使用。

對(duì)于這類問題，解決的第一步便是查看低壓線路是否有斷線或解除不良的現(xiàn)象。

措施與建議

雖然感應(yīng)電可以通過一定的途徑加以釋放，但為了消除或限制與超高壓電力線路平行的未接地金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)現(xiàn)象，減少感應(yīng)電對(duì)用戶的影響，作者提出以下三點(diǎn)建議。

1）避免平行線。在接入電源點(diǎn)允許的情況下，使低壓配電線路盡量與500kV輸電線路走向垂直，避免平行走向，從而消除平行線路引起的靜電感應(yīng)。

2）在檢修與高壓線路平行的低壓線路時(shí)，合理使用臨時(shí)接地線。該措施可消除感應(yīng)電對(duì)檢修人員的影響且不需要附加成本，但應(yīng)注意遵守電工安全操作規(guī)程。在接地操作時(shí)應(yīng)先用萬用電表測(cè)量線路的相間電壓，確認(rèn)電源尚未供電。接地操作時(shí)應(yīng)先將接地線與大地可靠連接，然后再把接地線的另一端與動(dòng)力線的四根芯線相連（避免人手先觸及存在感應(yīng)電的芯線而受驚）。在用氖泡電筆驗(yàn)證無感應(yīng)電后，即可帶接地線工作，工作完成后拆除臨時(shí)接地線。

3）改用農(nóng)用直埋電纜。該措施的成本較高，但可以完全消除平行線路的感應(yīng)電問題，建議有條件的地區(qū)采用。需要注意的是要防止農(nóng)戶耕作時(shí)不慎損壞線路，因此應(yīng)埋設(shè)在一定深度，在地埋線路處上方應(yīng)加石板保護(hù)并設(shè)置明顯的標(biāo)識(shí)。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.075