高壓線路正常運(yùn)行時(shí)，因?yàn)榧芸蛰旊娋€路與大地之間存在一定的電勢(shì)差，所以周圍存在穩(wěn)定、或強(qiáng)或弱的工頻電場。但當(dāng)架空輸電線路跨越高速鐵路時(shí)，由于高鐵材料和結(jié)構(gòu)的特殊性，跨越段線路的空間電場分布會(huì)受到波動(dòng)影響。首先，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，這種瞬時(shí)波動(dòng)會(huì)影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，降低供電的可靠性；其次，對(duì)長期或者短期處在這種環(huán)境的生物產(chǎn)生不可逆的損傷，帶來生態(tài)影響。

目前在研究輸電線路電場時(shí)，國內(nèi)外學(xué)者常用的方法有有限元法、矩量法、模擬電荷法、等效電荷法及鏡像法等。

• 彭湃等人分別基于有限元和模擬電荷的方法，建立輸電線路數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行工頻電場數(shù)值計(jì)算，并對(duì)比兩種方法；
• 王群等人基于模擬電荷法，針對(duì)110kV高壓輸電線路建立模型，進(jìn)行了電磁場數(shù)學(xué)建模計(jì)算，并進(jìn)行了現(xiàn)場電磁場分布測(cè)量且測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果吻合度較高；
• 黃韜等人介紹了矩量法的基本原理，使用基于矩量法的CDEGS軟件計(jì)算某線路的工頻電磁場分布，并進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)測(cè)，誤差不超過10%；
• 朱艷秋等人，針對(duì)220kV輸電線路，采用計(jì)算機(jī)輔助分析軟件，研究了不同因素對(duì)工頻電磁場分布的影響，包括導(dǎo)線排布方式、導(dǎo)線相間距、導(dǎo)線對(duì)地高度等；
• 封滟彥等人，建立了超高壓輸電線路的二、三維電場模型，利用Matlab軟件，編制基于模擬電荷法的計(jì)算程序、進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到了地面附近電場強(qiáng)度的分布規(guī)律；
• 黃俊璞等人，針對(duì)500kV超高壓輸電線路，基于ansoft軟件對(duì)不同障礙物進(jìn)行三維建模仿真，給出了房屋模型、山坡模型的仿真結(jié)果，由于障礙物屬于零點(diǎn)位，所以在靠近障礙物時(shí)電場強(qiáng)度會(huì)加快衰減為零；
• 蘇超等人，仿真分析了房屋對(duì)架空線路空間電場分布的畸變作用，指出架空線路下方金屬導(dǎo)體的感應(yīng)電勢(shì)受放置高度和周圍環(huán)境的影響。

本文借鑒前人的研究，首先采用模擬電荷法計(jì)算輸電線路的二維電場；其次運(yùn)用Maxwell軟件，創(chuàng)新性的建立二維線路-高鐵模型，仿真高鐵對(duì)線路空間電場的畸變作用；再者，分析線路對(duì)地高度和畸變程度的關(guān)系。

圖3 跨高鐵線路示意圖

結(jié)論

本文以跨高鐵220kV高壓輸電線路為例，針對(duì)高鐵是否會(huì)引起線路下方電場分布發(fā)生畸變的問題，建立了二維線路模型，運(yùn)用Maxwell仿真軟件進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，結(jié)果顯示跨高鐵對(duì)架空輸電線路的空間電場擾動(dòng)較大，因此在架設(shè)跨高鐵高壓線路時(shí)，需引起關(guān)注和采取必要措施。

本文主要結(jié)論有：

• 1）高鐵的存在，會(huì)導(dǎo)致線路下方的空間工頻電場發(fā)生畸變?；冏顕?yán)重的位置在線路中心正下方，距線路中心的水平距離為0～5m，且越靠近中心位置畸變?cè)絿?yán)重。
• 2）高鐵導(dǎo)致電場畸變的程度，與測(cè)點(diǎn)的對(duì)地距離有關(guān)，越靠近高鐵畸變程度越大。當(dāng)對(duì)地距離大于16m時(shí)，畸變基本忽略。
• 3）當(dāng)有高鐵時(shí)，輸電線路的對(duì)地距離對(duì)電場分布影響較大，故可以通過增加線路的對(duì)地距離來改善電場擾動(dòng)。