簡(jiǎn)六平 江西省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 南昌市 330002

0 引言

5G時(shí)代基站建設(shè)密度及數(shù)量成倍增加，建設(shè)成本及難度也隨之提高，共享電力塔成為5G基站建設(shè)的一種高效解決方案。共享分布于城郊、鐵路、公路沿線的高壓輸電鐵塔用于通信建設(shè)，利于5G站點(diǎn)快速、低成本部署，有效減少了通信基站建設(shè)對(duì)資源消耗和環(huán)境影響。同時(shí)110KV及以上高壓輸電正常運(yùn)行時(shí)高壓線路產(chǎn)生的電磁場(chǎng)和接地短路時(shí)故障電流產(chǎn)生的地電位升高，對(duì)通信基站光纜、電纜線路和設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)影響和干擾。

1 對(duì)通信線路的影響和計(jì)算

1.1 感性耦合影響

因5G天線掛高要求，用于共享建設(shè)的電力塔電壓等級(jí)一般在110KV以上，電力系統(tǒng)交流輸電線路發(fā)生單相接地短路故障時(shí)，輸電線路中的單相不對(duì)稱接地電流可達(dá)幾十KA。電網(wǎng)系統(tǒng)短路故障電流經(jīng)變電站接地網(wǎng)或輸電線路鐵塔接地裝置導(dǎo)入大地時(shí)，使短路接地點(diǎn)范圍內(nèi)電位升高，在光纜金屬護(hù)套與金屬回線、無金屬護(hù)套光纜金屬回線（金屬加強(qiáng)芯）間形成電位差。高壓輸電線路接地故障電流作用于通信線纜的感性耦合影響，可用感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)及地電位來表示。

高壓輸電線路短路接地狀態(tài)下，作用于通信線纜上的磁感應(yīng)電壓指標(biāo)應(yīng)符合以下要求：

（1）電壓允許值：高壓交流輸電線路為650V。

（2）高壓輸電線路短路故障持續(xù)時(shí)間的人身安全允許電壓值見表1。

表1 人身安全允許值

（3）在交流輸電線路故障狀態(tài)下，對(duì)于有金屬線對(duì)光纜，應(yīng)考慮金屬線對(duì)上的感應(yīng)電壓；對(duì)內(nèi)部無金屬線對(duì)的金屬光纜，需考慮金屬光纜上的感應(yīng)電壓；對(duì)于非金屬光纜，可不考慮危險(xiǎn)影響。

1.2 磁感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)

一般通信線路與輸電線路的位置關(guān)系由平行、傾斜或交叉組成，其接近距離呈現(xiàn)曲折變化的復(fù)雜接近，如圖1所示。

圖1 高壓架空線路與通信線路相對(duì)位置圖

在計(jì)算感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)數(shù)值時(shí)可將全部線路分成許多個(gè)平行、交叉的等效接近段來代替實(shí)際通信線路做等效近似，單個(gè)接近段上的感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)數(shù)值求和即可得到在通信線路故障電流感應(yīng)產(chǎn)生的縱電動(dòng)勢(shì)，其計(jì)算式為

式中E為通信線路上的磁感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)（V），ω為電力系統(tǒng)角頻率（rad/s），Isi為第i段影響電流（A），lpi為第i段接近長度（km），K50為綜合屏蔽系數(shù)，Mi為第i段高壓輸電線與通信線路互感系數(shù)（H/km）。

1.3 磁感應(yīng)對(duì)地電壓

高壓架空輸電線路作用于周圍通信線路的磁感應(yīng)對(duì)地電壓，可依據(jù)通信線路阻抗特性，通過通信線路回路電流的不同方向列回路方程計(jì)算得到，現(xiàn)考慮通信線路兩端經(jīng)低阻抗接地，表示為如圖2所示的等效電路。

圖2 線路保護(hù)等效電路圖

當(dāng)輸電線路為雙端供電時(shí)，Ip為磁感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)作用在通信線路與地回路上產(chǎn)生的電流，根據(jù)節(jié)點(diǎn)電壓方程式，兩接地點(diǎn)間通信線路對(duì)地電壓ux為：

ux為兩接地點(diǎn)間高壓輸電線路故障點(diǎn)附近通信導(dǎo)線磁感應(yīng)對(duì)地電壓（v），l1、l2為通信線路兩端局到輸電線路故障點(diǎn)的距離（km），E1、E2為作用于l1、l2兩段通信線路上的磁感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)（v），R1、R2為通信線路兩端避雷器接地電阻（Ω）。U1、U2為通信線路兩端避雷器接地電阻電壓降（v）。

1.4 地電位升

輸電線路發(fā)生單相或相間短路接地故障時(shí)，短路故障電流通過接地裝置與大地形成回路，因接地點(diǎn)不屬于金屬性接地且大地土壤電阻率的存在，使得短路電流回路上各點(diǎn)產(chǎn)生電位差，在高電阻率地區(qū)電位差數(shù)量級(jí)可達(dá)千伏，人員活動(dòng)在短路故障點(diǎn)附近易發(fā)生產(chǎn)生安全威脅的跨步電壓。

輸電線路發(fā)生接地故障時(shí)，通過接地裝置流動(dòng)的短路電流，在地埋電纜、光纜的屏蔽層與芯線之間產(chǎn)生電位差，當(dāng)它們的工頻耐受電壓低于此電位差時(shí)，線路及其與之相連的設(shè)備將發(fā)生絕緣破環(huán)。

2 影響防護(hù)措施

通信線路受高壓架空輸電線路的影響超出相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可根據(jù)不同輸電線路等級(jí)、周圍土壤電阻率、系統(tǒng)短路故障電流大小、接地網(wǎng)情況及通信線路類型采取不同針對(duì)性防護(hù)措施?？稍谳旊娋€路或通信線路單方面采取防護(hù)措施，也可兩者兼而有之，對(duì)于共享電力塔線路主要通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，在通信線路方面采取以下防護(hù)措施：

（1）采用專用屏蔽線、屏蔽電纜，布置與電纜平行的銅絞線與接地網(wǎng)相連以保護(hù)屏蔽線等提高電纜屏蔽效應(yīng)的措施。

（2）地埋電纜、光纜接地點(diǎn)與輸電線路鐵塔接地網(wǎng)保持一定距離或設(shè)置消弧線圈，架空電纜、光纜采取多段間距式接地，光纜線路接頭處金屬構(gòu)件作電氣斷聯(lián)處理或采用無金屬光纜。