电气技术难点探讨论文

导语：电气技术难点探讨论文一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要：本文主要讨论了共同沟建设中电力、电讯管线共沟时的电磁干扰问题以及电力事故灾害的防护及改善措施。

关键词：共同沟电磁干扰电力事故

1、引言

所谓共同沟（城市综合管沟）是指将两种以上的城市管线集中设置于同一人工空间中，所形成的一种现代化、集约化的城市基础设施。利用城市地下空间建设共同沟以铺设城市生命线设施，不但可以减少对城市道路的反复开挖以及由此而引起的对城市正常交通秩序的巨大冲击，并且可以形成良好的城市景观。根据日本阪神地震的防灾抗灾经验说明，共同沟对于城市综合防灾能力的提高有着非常显著的作用。

共同沟的建设已成为二十一世纪城市现代化建设的趋势和潮流，如东京、莫斯科、巴黎等国际著名大都市都建有数百公里长的共同沟，我国上海市也在浦东新区的商业干道张杨路建成了国内第一条现代化的共同沟，随后，上海又建设了嘉定区安亭新镇共同沟，深圳市建设了大梅沙—盐田坳共同沟隧道,国内其它一些城市也在建设不同规模的共同沟。

虽然发达国家的共同沟建设已有百余年的发展历史，但在我国还处于探索阶段，加之国家尚无专门的设计规范，所以对于共同沟建设中的一些技术难点，为提出符合我国实情的解决方案，需要作深入的研究和探讨。本文主要讨论电力与通信缆线共沟时的相互干扰问题以及电力事故灾害的防护对策及改善措施。

2、电力与通信缆线的相互干扰问题

一般而言，共同沟中总是收容电力与通信电缆，由于传统的通信电缆大多为同轴电缆，所以按照传统的认识和作法，因两者之间存在严重的电磁干扰。我国的相关设计规范规定，两者不能共同铺设，既使要共同铺设，又必须保持一定的净距。如果按此规范的要求达到共同沟的横断面设计，必将极大地增加共同沟的横断面尺寸，导致造价的上升并引起不必要的经济损失。

由于科学技术的进步，目前作为信息传输载体的介质，已越来越多地采用了光缆，而材料的革命，彻底解决了两者的共同问题，即信息管线介质为光缆时，两者间的相互干扰问题可以忽略不计，无需采取特殊的技术措施，就可以共同铺设。从总体而言，以光缆作为信息传输的物质载体，已成为21世纪信息革命的趋势和潮流，但完全普及还需时日。

当采用同轴电缆作为信息传输的物质载体时，可以通过以下的技术方案，来消除电力与通信电缆间的电磁干扰问题。

共同沟内通信线路最易遭受电磁干扰，因为一方面通信属于弱电信号系统，对杂散信号的限制最为严格，另一方面电力与通信线路往往需长距离的并行，会累积电磁感应电压。但共同沟内电力、通信共沟是必然趋势，因为电力、通信共沟一者可减少内部空间，节省投资，二者便于管理。因此首先必须解决电力系统对通信系统的干扰问题。

电磁干扰来自于磁场的纵向感应电压，此电压与负载电流、互感阻抗、不平衡率、电力电缆屏蔽系数、通信电缆屏蔽系数及背景磁场屏蔽等成正比，每项的减少将减少磁场的纵向感应电压，其中负载电流及不平衡率决定于用电状况，本研究已考虑其最大值，无法通过共同沟的规划改善，其余各项可通过电缆布置及加强屏蔽等措施加以改善，说明如下：

2.1电缆布置策略

电缆布置影响各电缆相互的空间关系，这种空间关系将影响互感阻抗，互感阻抗有零序互感阻抗和正序互感阻抗。若距离变大，则零序互感阻抗变小，有助于减少干扰；正序互感阻抗取决于各相电力电缆与被干扰线路距离的比值，此比值愈接近于1即被干扰线路与每相电力电缆愈等距离，则干扰愈小，若完全等距离（比值为1）,则无正（负）序互感阻抗。因此，“最大距离”与“等距离”是电缆布置的两大原则，其措施如下：

(1)电力电缆与弱电（60V以下）系统的线路（特别是通信线路）应尽可能维持最大距离。

(2)同回路的各条电力电缆线应紧靠配置。

(3)三相电缆采用正三角形配置。

(4)同回路所有带电导线缠绕或完全换位。

(5)尽可能采用多芯电力电缆，将同回路所有相导体、中性导体及接地线容纳在同一条电缆内。

以上(1)(2)两项是基本措施，是必须要实施的项目，(3)至(5)项当有必要时择一实施，即当通信与电力电缆长距离平行，且平行长度超过一定值时才有必要实施，对于非多重系统接地的电力电缆（一般低压、35KV及110KV），只要实施(3)至(5)中的一项，可完全免除干扰忧虑。

2.2加强屏蔽措施

增设各种导体，可改善磁场屏蔽效果，其原理主要是产生感应电流磁场以抵消部分干扰源磁场。

通常情况是增设三相屏蔽导体,屏蔽导体互连且多重接地，此时磁场感应屏蔽作用相当显著。理论和实践证明，在三相电力系统中增加互连且多重接地的屏蔽导体来改善磁场屏蔽效果的措施是可行的，这可从干扰者（电力电缆），被干扰者（通信电缆）及背景环境（共同沟结构）三方面来实施：

2.2.1电力电缆加强屏蔽的措施

(1)屏蔽层或中性导体直接并联导体，且互连多重接地。

(2)使用导体材料（金属材料）做电流架或电缆槽，此金属架（槽）必须在纵方向电性连接良好且实施多重接地。

2.2.2通信光缆加强屏蔽的措施

(1)增加专用屏蔽导线，此导线应多重接地。

(2)同2.2.1项的(2)款。

2.2.3共同沟结构屏蔽措施

(1)沟体结构钢筋做良好的电性连接，使用焊接或熔接技术，连接沟体钢筋。尤其在纵方向的主钢筋应实施此种连接。

(2)预埋接地导线，可使用裸铜线埋设于沟体底部，一方面做屏蔽导体，一方面提供各种接地连接，效果最为显著。

以上各项措施配合现场需要实施，基本上管道长度超过干扰安全长度时，才有必要择一实施；只有沟体结构的屏蔽措施，只要有22KV以上的高压电缆时就应实施。

3、电力事故灾害的防护对策及改善措施

共同沟内的电力事故，主要是指接地故障造成的人员及其他管线伤害的问题，至于电缆纵向感应电压所造成的端末设备障碍问题，因其安全长度大于干扰安全长度，故在解决干扰问题时即可同时解决本问题，且电缆接地措施可免除纵向感应电压对人员的接触电压伤害，故电力事故灾害的防护措施应以防范接地故障相关问题为重点，主要包括：

（1）人员安全的防护；

（2）高压闪络及爆裂的防护；

（3）漏电的防护。

针对这些问题的防护策略及措施说明如下:

3.1人员安全的防护

对人员安全的威胁主要来自“接触电压”和“跨步电压”，这两种电压皆因较大的地电流导致共同沟内各处均可能有电位差的存在，一旦此电位差出现在人员手足之间则可能造成接触电压伤害，而若出现在双足之间则可能造成跨步电压的伤害。防止此事故发生可由减少地电流、消除电位差及加强绝缘三方面进行，前者是通过各种“地电流的疏导措施”减少接地故障电流流入沟内结构物，消除电位差的做法是使人员与接触物之间加强绝缘阻抗以阻止电流流入人体造成伤害，具体说明如下：

3.1.1地电流疏导措施

接地故障电流必须流回电源端（变压器室），此流回的路径（回路）若经过地中或地面，则人员亦受伤害。因此，若能减少流入地中的电流量，则可增进人员的安全，其措施是加强电力电缆对接地故障电流分流的能力，通过各种导体与电缆中性导体、屏蔽导体铠装导体管的并联，即可加强分流能力，而消除电磁干扰中的加强屏蔽措施正合乎此项要求，即可同时减少干扰并增进安全。

3.1.2同电位措施

(1)作场所妥善接地配置

在人员施工时有可能出现高电位差的地方增设接地网（或铺金属板），并将此接地网或金属板与高压电缆屏蔽导体、中性导体、管沟墙壁钢筋、通信光缆屏蔽导体及其他各种金属管线的接地导体互连，形成同电位，人员工作场所的接地电阻亦应尽量降低。

(2)人员穿导电衣裤、手套及鞋

施工人员穿着互连性好的导电衣裤及手套和导电鞋则可维持身体各部位同电位，当接地故障发生时，电流流过导电衣裤形成的回路，不经过人体可确保人身安全，但此项措施不能影响施工。

3.1.3加强绝缘措施

在可能出现高电位差的位置通过加强绝缘，可使流入人体的电流减少，而增强人员的耐压能力，其措施如下：

(1)工作场所加强绝缘措施

在高危险场所铺设绝缘材料（例如塑胶地板）可大量增加接触电阻而提高人员对接触电压和跨步电压的耐受度。

(2)穿绝缘鞋及手套措施

此亦可增加接触电阻，提高接触电压和跨步电压的耐受度，通常只要穿绝缘鞋和戴绝缘手套，即可确保人员安全。

3.2高压闪络及爆裂的防护对策

高压电缆绝缘破坏时，造成接地故障，有大电流及高压存在，高压可能会对邻近其它管线产生闪络（Flashover）并可能产生高热而出现爆裂现象，此可能破坏邻近管线。可按下列措施避免或减少破坏：

(1)与高压电缆拉大距离;

(2)用防爆隔板隔开高压电缆与其他管线;

(3)高压电缆使用专用管线槽;

(4)采用分室配置，将高压电缆与其他管线隔开;

(5)上列措施基本上是针对60KV以上的电缆提出，但较安全的评估原则是35KV以上的高压即应考虑择一实施。

3.3漏电保护

漏电现象基本上是一种高阻抗接地故障，因电流不大，不易由电力系统的断路器切离，故往往使漏电持续存在而不知，一旦人员碰触即造成伤害，防范漏电伤害应由下列几项措施来加以弥补：

(1)警示标志措施

在有高压电缆的场所应明确标示其位置及各种注意事项和安全措施。

(2)安装漏电探测器和报警器

在人员进出和施工场所装设漏电探测器和报警器，一旦有漏电即可进行处理。

(3)加强维护检查

施工前的漏电检测，接地检查及环境维护工作，如积水排除、防止动物进入沟内等皆可进一步加强漏电保护。

4．结束语

电力、通信管线共沟的共敷问题是共同沟建设中的一个难题，目前国内已建成的几段共同沟，几乎都没有把电力、通信管线共沟敷设，因为其电磁干扰问题难以解决。受深圳市国土规划局委托,笔者于2001年做了《深圳市共同沟可行性研究报告》，几年来，对国内外共同沟做了深入研究，借鉴了国外（主要是日本）的先进经验，对此问题做了探讨，提出了相应的解决措施，并对共同沟内电力事故的防灾问题提出了相应的处理措施。希望能对国内共同沟的发展有所帮助。

参考文献

[1]GB50217-94,电力工程电缆设计规范[S].

[2]GBT/T50311-2000,建筑与建筑群综合布线工程系统设计规范[S].

[3]共同沟设计指针[Z]日本.

[