隨著社會經濟的發展,對鐵路運能及環保提出了更高的要求,鐵路的電氣化發展是必然的趨勢。在非GSM-R制式的電氣化區段,長途電纜在區間通話和應急通信等方面仍具有不可替代的作用。由於電氣化鐵路供電迴路的不對稱,將對通信電纜造成干擾影響。
基本介紹
- 中文名：危險影響的計算
- 外文名：The influence of calculating risk
計算規定,感性耦合危險影響計算,案例分析,
計算規定
①輸電線路對鄰近電信線路進行危險影響計算時，宜根據電信線路工作狀態，選擇下列不同的電信迴路工作方式：
a．電信迴路一端是低阻抗接地，而另一端高阻抗接地（開路）。
b．電信迴路兩端是低阻抗接地。
c．電信迴路兩終端的導線與大地間都是高阻抗（開路）。
②輸電線路對電信線路的感性耦合危險影響，在中性點直接接地系統中，應按輸電線路發生一相接地短路故障計算。在中性點不直接接地系統中，對長途電信電纜線路應按輸電線路兩相在不同地點同時發生接地短路故障計算，對其他電信線路不應考慮此項影響。
③當輸電線路與埋地光纜線路接近時，應考慮地電流影響，並按中性點直接接地的輸電線路發生一相接地短路故障時流過輸電線路桿塔接地裝置的短路電流計算。
④輸電線路對埋地光纜線路同時產生感性耦合和阻性耦合兩種影響時，應按兩者平方和的平方根計算合成影響。
⑤中性點不直接接地的輸電線路發生一相接地短路故障時，應計算輸電線路在對地絕緣的電信線路上，因容性耦合引起人體電流產生的危險影響。
⑥計算輸電線路對鄰近電信線路由感性耦合產生的危險影響時，應考慮5～10年電力系統發展的規劃容量。
⑦當有多條輸電線路與電信線路接近時，除考慮故障輸電線路短路電流的影響外，宜同時考慮鄰近非故障輸電線路分布電流的影響。
⑧帶有地線的輸電線路，可考慮地線的返回電流效應。
感性耦合危險影響計算
①電信線路上電磁感應產生的縱電動勢（Es）：
式中，
Es為電信線路上磁感應縱電動勢（V）；
為輸電線路電流的角頻率（rad/s），=2pf，f=50Hz；
Mi為50Hz時輸電線路與電信線路（光纜）間第i段互感係數（H/km）；輸電線路與電信線路的互感係數是與相互接近的情況的不同而不同，如何確定詳見§8.3.3和§8.3.4。
lpi為電線路第i段接近長度（通信光纜線路在高壓線路上的投影長度）（km）。光纜線路遭受輸電線路感性耦合危險影響的計算長度按光纜金屬線對或金屬構件各段的實際長度計算（由於在光纜接頭點金屬構件不作電氣連通，最長為單盤長度）。
Is為輸電線路一相接地或兩相在不同地點同時接地的短路電流，當電信線無法避免與供電線路接近時，線上路勘察時，應注意從供電部門收集短路電流的相關數據。一般應採集正常工作電流和單相接地故障電流。
K50為50Hz時接近段內各種接地導體的電磁綜合禁止係數。綜合禁止係數K50一般是考慮以下三個禁止係數的乘積，即：K50=k1·k2·k3
式中：k1為高壓輸電線禁止係數，最劣的情況為1。
k2為電信線路禁止係數，對於沒有金屬鎧裝的光纜，計算金屬護層的磁感應危險電壓，k2為1，計算金屬加強芯的磁感應危險電壓，由於鋁護層和鋼護層的禁止係數是不同的，可以通過生產廠家取得該值。由於沒有金屬鎧裝的光纜的金屬護層的磁感應危險電壓要比金屬加強芯的磁感應危險電壓高，通常只需計算光纜的金屬護層的磁感應危險電壓。
k3為城市禁止係數，一般取0.7～0.85，郊外取1。
②光纜線路上磁感應對地電壓，根據光纜線路金屬構件終端特性，分為兩端絕緣、一端絕緣另一端接地或兩端接地3種情況進行計算。由於光纜接頭點金屬構件不做電氣連線，不做系統接地，靠近局端哪一段是一端接地、一端絕緣的，正常情況進局端是接地，另一端是絕緣的情況。中間的光纜是屬於兩端絕緣的情況。但是，由於光纜絕緣降低的原因，在不正常的情況下，也可能出現兩端接地的情況。
③交流電氣化鐵道接觸網，在短期故障狀態或正常工作狀態，對接近的通信光纜線路，由電磁感應產生的縱電動勢（E）的有效值。
式中：
E為電信線路上磁感應縱電動勢（V）；
ω為交流電氣化鐵道接觸網電流角頻率（rad/s），=2pf，f=50Hz，我國電氣化鐵路的牽引供電制式是單相工頻（50Hz）25kV交流制。
Mi為第i接近段交流電氣化鐵道接觸網與光纜的互感係數（H/km），取頻率為50Hz時的數值；
Li為第i接近段通信光纜線路在交流電氣化鐵道的投影長度（km）；
Ik為影響電流（A），線上路勘察時，應注意從鐵道部門收集。
k50為50Hz時第i接近段交流電氣化鐵道接觸網與通信光纜線路的綜合禁止係數，綜合禁止係數k50一般是指以下4個係數的乘積。
案例分析
光纜線路接近供電線路的情況。
光纜與輸電線路平行接近距離為10m，假設土壤為黏土，大地電導率取0.02(W·m)−1假定接近段長度為2km，且全程平行接近，查勘中獲得供電局提供的資料：電力線路傳輸功率基準容量為100MVA，電壓等級110kV，正常工作電流I1是68A，單相接地短路故障電流I2是732A，計算光纜線路上縱向磁感應電動勢。光纜絕緣外護套介質強度為不低於直流15kV下2min不擊穿。
計算步驟及過程。
第1步：計算無限長平行接近互感係數。
除確定的參數外，假設土壤為黏土，大地電導率取0.02(W·m)−1，平行接近距離為10m，則：
a==2.81´10-3
=2.81´10−3´10=0.0281<6
ReM0(x)=123.36−1.69x+23.937x2−4.9614x3+0.44212x4−0.01526x5+0.001215ex−200lnx
=123.36−0.0475+0.0189−0.0001+0−0+0.0012−(−714.3971)=837.7296
ImM0(x)=−339+193.67x−49.77x2+6.979x3−0.5243x4+0.01672x5+180.42e−x−0.00146ex−0.274lnx
=−339+5.4447−0.0393+0.0002−0+0+175.4208−0.0015−(−0.9787)
=−157.1964
|M0(x)|=142.5+45.96x−1.413x2−198.4lnx
=142.5+1.2915−0.0011−(−708.6820)=852.4727(mH/km)
第2步：計算有限長平行接近互感係數。
假定接近段長度為2km，且全程平行接近，即lp=2km，lAC=0，lAD=2km，lBC=2km，lBD=0。
=0.0281
lp=lAD=lBC=2´103´2.81´10−3=5.62
lAC=lBD=0
MAB,CD=(837.7296−j157.1964)+(1/5.62)´(−j20−j20−(140−j141)−(140−j141))
=787.9075−j114.1359
|MAB,CD|=796.1314(mH/km)
第3步：取定禁止係數k1、k2和k3。
輸電線禁止係數，架空輸電線是裸露的金屬線，取k1=1；
對於非鎧裝的光纜，光纜金屬護層的禁止係數k2=1；
郊外的環境禁止係數k3=1，如果在城區，環境禁止係數一般取0.7～0.85，這裡按郊外考慮取k3=1。
k50=k1´k2´k3=1´1´1=1
第4步：根據電信線路上磁感應縱電動勢計算公式：，計算電信線路上縱向磁感應電動勢（假定只有1段，則互感係數可用模值計算）。
正常供電情況下的縱向磁感應電動勢（Es1）：
Es1==(2´3.14´50)´796.1314´10−6´2´68´(1´1´1)=34V
強電線路故障狀態時，光纜金屬構件上的感應縱向電動勢（Es2）：
Es2==(2´3.14´50)´796.1314´10−6´2×732´(1´1´1)=366V
第5步：結果。
根據《長途通信光纜線路工程設計規範》的相關要求，強電線路正常運行狀態時，光纜金屬構件上的感應縱向電動勢不大於60V；強電線路故障狀態時，光纜金屬構件上的感應縱向電動勢不大於光纜絕緣外護套介質強度（直流15kV下2min不擊穿）的60%。上述計算結果都小於標準的上限值，滿足要求。
