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由于中國城市擴(kuò)張以及電力負(fù)載增加，我國部分地區(qū)高壓輸電線路逐漸密集，輸電走廊資源日益緊缺。為保證城市美觀和線路的安全運(yùn)行，越來越多的架空線被電纜所替代，而這一措施卻使得電纜隧道空間越來越緊張。

近年來，高壓直流電纜在國內(nèi)蓬勃發(fā)展。為節(jié)省土地資源，減少敷設(shè)成本，提高單位電纜隧道的輸電能力，目前普遍做法是將直流電纜直接敷設(shè)在已建成的交流電纜隧道內(nèi)，因此出現(xiàn)了交直流電纜共溝敷設(shè)的情況。

然而，交流電纜在運(yùn)行時將在直流電纜上產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，影響直流電纜正常運(yùn)行。同時新建的直流電纜將在原交流電纜隧道中產(chǎn)生磁場的疊加，惡化隧道內(nèi)電磁環(huán)境，對運(yùn)維人員的健康造成嚴(yán)重的危害。因此，對交直流共溝敷設(shè)隧道內(nèi)電磁場環(huán)境展開研究并提出交直流電纜安全敷設(shè)標(biāo)準(zhǔn)十分必要。

近年來，許多學(xué)者針對交直流并行敷設(shè)的輸電走廊進(jìn)行了研究。但是有關(guān)研究都是基于架空線，目前對交直流電纜隧道電磁環(huán)境的研究較少，而架空線的運(yùn)行環(huán)境與電纜完全不同。高壓直流輸電線路由于空氣電離，地面附近電場會受到離子流的影響而劇烈增大，而電纜敷設(shè)于地下隧道內(nèi)，其絕緣設(shè)計相較于架空輸電線路要復(fù)雜，絕緣尺寸也遠(yuǎn)大于架空輸電線，因此兩者的電磁環(huán)境存在明顯的差異。但由于我國高壓直流電纜運(yùn)行時間尚短，目前對于電纜隧道的電磁環(huán)境評價指標(biāo)仍參照架空輸電線路進(jìn)行。

西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院、國網(wǎng)福建省電力公司廈門供電公司的研究人員嚴(yán)有祥、朱婷、張那明、王曙鴻，在2022年第6期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，以±320kV直流電纜線路和220kV交流電纜線路共同敷設(shè)的廈門翔安海底隧道段為研究對象，計算隧道內(nèi)的電磁場分布以及交流電纜在直流電纜上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓；分析交直流電纜之間的距離、交流電纜和直流電纜的敷設(shè)方式，以及單相交流電纜故障對電纜隧道電磁環(huán)境的影響。

圖1 廈門翔安海底隧道

圖2 電纜模型

研究人員根據(jù)計算結(jié)果提出交直流電纜間的最小距離以及交直流電纜的最優(yōu)敷設(shè)方式，他們認(rèn)為交直流共同敷設(shè)時，交流電纜距離隧道中心不能小于270mm，交流電纜與直流電纜之間的距離不能小于540mm，否則隧道內(nèi)的磁場環(huán)境以及電纜護(hù)套上的感應(yīng)電動勢將超過規(guī)定要求。另外，他們還發(fā)現(xiàn)交流采用三角敷設(shè)，通以A-B-C形式電流，直流采用平行敷設(shè)，交流電纜敷設(shè)在直流電纜所處位置水平線下方時，隧道內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度能有效減小。

本文編自2022年第6期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)題為“交直流電纜共溝敷設(shè)電磁環(huán)境影響因素”。論文第一作者為嚴(yán)有祥，1982年生，高級工程師，研究方向?yàn)殡姶艌鰯?shù)值計算。通訊作者為王曙鴻，1968年生，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡姶艌鰯?shù)值計算。