交通桥梁敷设超高压电缆的电磁环境研究
黄建涛方建
福建省电力勘测设计院，福建福州350001
摘要：随着社会的发展，利用交通桥渠载设超高压电缆在国外已被广泛采用，但国内极少采用该模式，交通部门光为担忧电砸环境影响，因此电力电统的电磁环境影响是目前迫切需要研完的问题.本文对超离压电力电缆环境影响因素进行分析并得 出主要影响因素为工频磁场，同时结合桥境实例建模研究周围工频磁场，最后通过现场的实测数据验证理论计算，结果均表明砸感应强度对人体不构成安全影响，该结果也对后续类似工程的立项研究以及具体设计具有一定的参考意义. 关键词：交通桥梁：超高压桥缆：电砸环境：安全限值.
中国分类号：TM835 文缺标识码：A 文章编号：1671-5519(2016)09-0094-03
Research of ElectromagneticEnvironment ofEHV CableLayingonTheTraffic Bridge
Fang Jian Huang JiantaoFujian Electric Power Survey and Design Institute Fuzhou Fujian 350001
Abstraet: With the development of the society the usage of EHV cable laying on the traffic bridge has been taken widely however so the electromgnetic environment of power cable is the rgent need to studly. This paper analyzed the environmental impact factoes this model is selomly used in China the transpotation sector is particularly amxious about the impact of electromagnetic environment of EHV power cable and came up with the conclusion which the main influencing factor is the power frequency magnetic field and bined with the actual case of cable laying on the bridge to study surunding power frequency magnetic field through theestablishment of the model finally the theoretical calculation was verified by the field measurement data. The results show that the magnetic induction intensity on the human body does not constitute a seurity impact; a the same time it has certain reference alefor the study of setting up the project and the specific design In the subsequent similar projects.
Key words:traffic bridge;EHV cable laying on the bridge;electromagnetic environment; safety limit.
引言
1.3工频磁场限值
目前国内可供参考的标准和资料有目前最具权威性的国际非电高辐射防护协会（ICNIRP）1998版的暴露限值导 则以及美国2002年额布的IEEEStd.C95.6-2002暴露限众暴露限值 值标准等.表1中列出各标准中按24h全身暴露考虑的公
为了充分利用通道资源，节约线路投资，利用大型桥梁敷设高压电缆在世界范围内已被广泛采用.随着社会的发 展，高压输电线路附近的工频电磁场的生态效应对人体和生态环境的影响，越来越被人们所关注，因此电力电缆的电 磁环境影响是目前迫切需要研究的问题.
1电力电续的环境影响因素分析
表1工频电场和磁场公众暴露导出限值（μT）
标准及其般本磁通密度TCENELEC1995 (60Hz) ICNIRP1998 533 100IEEE Std C95. 6-2002 904英国 NBPB-1993 1600澳大利亚 NBC-1989 100德国 DIN/VDE1995 500我国环境标准日JT24-1998 100
1.1电力电缆的结构
要为：电缆导体、导体屏蔽主绝缘层（包括导电层、挤压 超高压电缆一般为单芯结构.电缆结构从里到外分别主交联绝缘层）、金属护套和外绝缘层.交联聚乙烯（XLPE）电缆结构图参见图1所示.
图1超高压电缆的结构图
1.2电磁环境影响因素分析
从表中可见，要求最高的是我国环境标准，其限值（工频磁场100T）低于国际上已见的标准.
磁场、无线电干扰和可听噪声四个方面来讨论电力电缆的电 参照架空线路电磁环境的影响因子，从工频电场、工频磁环境影响因子
2空间工频磁场的模型建立与计算方法
桥梁外壁的桥架上，电缆布置如图2所示. 福建平潭220kV电力进岛通道工程桥缆敷设在平潭大桥
超高压电缆外面的金属屏蔽层是接地的，因此认为电缆对工频电场的影响可以忽略不计，电缆在正常运行时芯线 表面是不会发生电晕的，因此超高压电缆不会产生无线电干扰及可听噪声.
以下通过采用电缆轴线位置的载流细线建立计算模型，将三相电缆在测量点的磁感应强度值矢量叠加.在桥面垂直 于电缆铺设方向上，以桥面边缘到另一侧边缘为x正方向垂直向上方向为y方向，如图3所示建立平面直角坐标系， 计算侧的 3 条电缆坐标分别为 A (2. 5 0) C(3 0) B(3. 5 0) .
超高压电力电缆导体一般采用单芯结构，电缆的金属护套常采用交叉互联接地或一端接地，但在一端接地的情况下对工频磁场没有屏蔽作用.因此电力电缆的电磁环境影响需 考虑工频磁场的影响.
图2电缆布置图（水平排列）
图3平潭大桥220kV电缆平面直角坐标系
设A，B，C三相平衡，电流值分别为式（1）、（2）、（3）.
(1)
(2)
(3)
强度的水平分量、垂直分量值以及合成量分别为式（4）、（5）、 根据毕奥一萨伐尔定律可得，在观测点（x.y）的磁感应(7).
其中观测点到导线i的距离为式（6）：
(6)
观测点（x y）的磁感应强度值为式（7）
(7)
3空间工频磁场的测量及其内容
3.1测量依据
工频磁场的测量方法依照行业标准DL/T998-2005和IEEE Std.644-1994标准的有关规定.
3.2测量仅器
DEXSIL公司生产的Field Star 1000三维工频磁场计.Field 工频磁场的测量采用感应线圈式原理的仪器，美国Star1000三维工频磁场计的主要技术参数如下：
检测量：三维50Hz磁感应强度的真RMIS值：
传感器：3个正交布置全量程内相互干扰小于0.25%的感应线圈：
测量分辨率：0-1T范围内0.004pT，1-1000uT范围内好干满刻度的0.5%；
校准：IEE方法校准，满量程准确度好于1%.
3.3测量内容
在桥面垂直于电缆敷设方向上，以已投运回路电缆一侧的桥面边缘到另一侧边缘为x正方向，测量桥面（h=0）、桥 面上0.5m、1.0m、1.5m的磁感应强度.
4空间工频磁场的理论值与测量值比较
实测值的对比.在测量时间段内线路实时载流量为191A. 本文仅给出了测量阶段输电容量对应的理论计算值与
图4h=0n处计算和测量值的比较
图5h=0.5n处计算和测量值的比较
图6h=1.0n处计算和测量值的比较
小于我国环境标准限定的100uT曝露限值要求，对人体不构成安全影响.
5结论
案例的220kV桥缆线路周围工频电磁场理论研究与现场实测 本文通过对超高压电力电缆环境影响因素分析及实际验证，得出以下结论：
（1）通过对桥上超高压电缆实例的理论建模和数值计算值略高于实测值的原因是理论计算未计及电缆金属护套 算，并与实际测量数据对比，计算值与测量值基本吻合：计以及桥梁中钢筋的屏蔽作用.
不大于45μT，小于我国环境标准限定的100uT哪落限值要求， （2）在各个负荷情况下的桥上超高压电缆的最大值均对人体不构成安全影响.
图7h=1.5m处计算和测量值的比较
参考文献
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图8不同高度上的磁感应强度测量值比较
从图4~图7可以看出，当电缆电流为191A时，桥面上100uT曝露限值要求，且水平方向上，距离越远，电磁场强 任何位置的工频电磁场强度远小于我国环境标准限定的度越小：理论计算与实际测量得到的曲线趋势基本一致，但 由于理论计算未计及电缆金属护套以及桥梁中钢筋的屏蔽作用，因此计算值高于实测值.面从图8可以看出，在桥面 上垂直方向上，高度越高，电缆周围的电磁场强度越小.
（1837A）工况下桥面上的磁感应强度，该计算值约为45uT， 在工程实例电缆线路中最严重的情况为最大载流量
