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高压电缆对地铁信号电缆影响的计算和保护 黄政 秦小安 武汉供电设计院有限公司 X 关注成功！ 加关注后您将方便地在 我的关注中得到本文献的被引频次变化的通知！ 新浪微博 腾讯微博 人人网 开心网 豆瓣网 网易微博 随着城市的发展, 城区内新建的高压线路电力隧道越来越多, 与此同时轨道交通也在迅速发展, 电力隧道内电缆的电磁干扰对地铁信号电缆的影响逐步引起重视, 国家电网工程设计新技术中亦包含了该方面内容。本文通过对实际工程案例的分析, 分享了高压电缆对地铁信号电缆影响计算以及采用相关保护措施的心得。 1 工程概况 现武汉220k V钢关线和110k V关锻船线架空线路位于东湖高新地区同济医院地块内, 根据开发区要求需将架空线路迁改入地。根据电力通道规划, 新建迁改通道为Φ3m圆形顶管隧道, 如图1所示。 图1 顶管隧道断面图 ??下载原图 新建顶管隧道沿武汉市高新区高新大道北侧走线, 在三环线西侧至光谷三路段与在建地铁11号线平行走线, 平行段长2.7km, 距离地铁隧道最小距离18m。 2 高压线路对地铁信号电缆的影响 根据GB6830-86《电信线路遭受强电线路危险影响的容许值》与DL/T5033-2006《输电线路对电信线路危险和干扰影响防护设计规程》中规定:当电力电缆处于正常运行状态时, 信号电缆缆芯上的磁感应电压 (包含磁感应纵电动势和磁感应对地电压) 允许值为60V;当电力电缆处于故障运行状态时, 信号电缆缆芯上的磁感应电压允许值为430V。 110k V及以上三相电力电缆供电回路一般为3根单芯电缆, 电力电缆的不对称运行会对信号电缆产生电磁感应影响。当电力电缆正常运行时, 电力电缆与信号电缆所处的几何位置不完全对称, 由于不对称度小, 电力电缆对信号电缆的影响很小。当电力电缆发生故障时, 电力电缆单相屏蔽层短路故障对信号电缆产生的磁感应纵向电动势最大, 故本文主要研究电力电缆单相屏蔽层短路故障时对信号电缆产生的危险影响, 工程中主要考虑电缆发生单相接地短路故障时对地铁信号电缆的影响。 当地下电力电缆正常运行或通过故障电流时, 在平行敷设的地铁信号电缆中所产生的感应电动势计算公式为: 式中:E———地铁信号电缆上的感应电动势, V; k1———地下电力电缆金属护套的屏蔽系数; k2———地铁信号电缆金属护套的屏蔽系数; k3———地下电力电缆隧道钢筋混凝土屏蔽系数; k4———地铁隧道钢筋混凝土屏蔽系数; I———地下电力电缆通过电流, A; L———地下电力电缆和地铁信号电缆的平行长度, km; d———地下电力电缆与地铁信号电缆间距, m。 2.1 短路电流取值 接入系统如图2所示, 结合电网运行状况并根据计算, 本工程220k V钢关线在与地铁线路平行段单相接地短路电流最大值为15.84k A, 110k V关锻船线与地铁线路平行段单相接地短路电流最大值为13.45k A。 图2 接入系统图 ??下载原图 2.2 地下电力电缆与地铁信号电缆平行长度和间距取值 新建顶管隧道设计内径3.0m, 壁厚0.3m, 埋深约7m, 高新大道段2.7km平行于地铁11号线。由于新建电力隧道与地铁隧道并不完全平行, 采用取样求平均值的方法得到新建电力隧道与地铁隧道的平行距离平均值为42m。地铁盾构隧道设计埋深平均值12.5m;新建电力顶管隧道埋深平均值10m, 新建电力隧道和新建地铁隧道垂直间距2.5m。 本工程新建220k V钢关线和110k V关锻船线电缆线路与地铁信号电缆平行距离取42.1m, 平行长度取2.7km。 2.3 地下电力电缆金属护套屏蔽系数 220k V钢关线皱纹铝护套内半径r1为69mm, 外半径r2为71.6mm;110k V关锻船线皱纹铝护套内半径r1为49.3mm, 外半径r2为51.6mm。电缆隧道的接地网接地电阻0.5Ω, 通过以下公式计算电力电缆的实际屏蔽系数。 电缆理想屏蔽系数: 电缆护套的自阻抗: 电缆护套的自感抗:Lm一般取为2×10H/km 护套两端分别经过电阻R1、R2接地, 电缆的实际屏蔽系数: 电缆实际屏蔽系数计算结果如表1所示。 表1 电力电缆屏蔽系数计算表 ?? 下载原表 本工程220k V钢关线电缆金属屏蔽系数取0.605, 110k V关锻船线电缆金属屏蔽系数取0.601。 2.4 地铁信号电缆金属护套屏蔽系数 地铁线路信号电缆的外护套主要分为铝护套和综合护套2种, 综合护套的屏蔽层为铝带。地铁11号线信号外护套主要为综合护套, 根据信号电缆技术规范书, 综合护套信号电缆的理想屏蔽系数不大于0.8;信号电缆护套接地电阻不大于1Ω, 结合相关文献资料, 本工程地铁信号电缆金属护套屏蔽系数取0.9337。 2.5 隧道屏蔽系数 本工程新建电力隧道和地铁