研究高壓電線地下管道的交流電干擾防護(hù)措施,應(yīng)用物理學(xué)論文

研究高壓電線地下管道的交流電干擾防護(hù)措施,應(yīng)用物理學(xué)論文隨著我們國(guó)家電氣化運(yùn)輸系統(tǒng)、電力工業(yè)的跨越式發(fā)展及近年來(lái)長(zhǎng)輸油氣管道的大規(guī)模建設(shè)，在局部區(qū)域構(gòu)成了的公共走廊內(nèi)的管道，遭到鄰近管道、高壓輸電系統(tǒng)、電氣化運(yùn)輸系統(tǒng)的雜散電流的干擾影響，日益引起相關(guān)研究學(xué)者以及工程操作人員的關(guān)注。從雜散電流的性質(zhì)，能夠?qū)⑵浞譃橹绷麟s散電流和溝通雜散電流，華而不實(shí)，溝通雜散電流可由溝通電氣化運(yùn)輸系統(tǒng)，以及高壓輸電系統(tǒng)產(chǎn)生。然而根據(jù)作者親身的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試經(jīng)歷體驗(yàn)，在正常情況下，由高壓輸電系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾較小；而就現(xiàn)有的文獻(xiàn)調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于電氣化運(yùn)輸系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾的研究也相對(duì)較多。然而，需要注意的是，由于高壓輸電線運(yùn)行管理經(jīng)過(guò)中，在發(fā)生雷擊、短路等故障情況下，非常高的瞬時(shí)電壓可能穿越土壤，并構(gòu)成電弧熔蝕管道防腐層、擊穿絕緣墊而導(dǎo)致絕緣法蘭失效等；嚴(yán)重時(shí)故障電流可能危及管道生產(chǎn)操作人員的人身安全，甚至可能燒熔管壁發(fā)生爆炸起火等安全事故。因而，對(duì)于高壓輸電線對(duì)埋地管道的溝通雜散電流干擾問(wèn)題也是需要引起重視的。1、干擾的調(diào)查和測(cè)試從高壓輸電系統(tǒng)的干擾情況看來(lái)，如此圖1-1,欲要對(duì)受高壓輸電系統(tǒng)干擾的埋地管道進(jìn)行具有針對(duì)性的保衛(wèi)，需要從整個(gè)干擾體系的三部分〔干擾源、被干擾體，及其埋地管道所處環(huán)境〕入手，得悉整個(gè)體系的雜散電流信息。1.1高壓輸電系統(tǒng)信息高壓輸電系統(tǒng)作為雜散電流干擾源，對(duì)其信息的把握，是得悉干擾強(qiáng)度的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)意義上以為，假如管道與鄰近干擾源之間的距離大于1000m,一般可不作進(jìn)一步的調(diào)查測(cè)試；而當(dāng)高壓輸電系統(tǒng)與埋地管道的距離小于1000m時(shí)，需要進(jìn)行一下幾個(gè)方面的調(diào)研?！?〕導(dǎo)線相序圖〔A、B、C三相布置〕；〔2〕導(dǎo)、地線、OPGW光纜機(jī)械參數(shù)、對(duì)地距離〔桿塔的詳細(xì)外形參數(shù)和弧垂〕、相對(duì)位置關(guān)系〔A、B、C三相相間距、導(dǎo)地線距離〕；〔3〕桿塔塔圖；〔4〕變電站接地電阻；〔5〕變電站的位置；〔6〕線路故障類型；〔7〕電壓、電流正常運(yùn)行時(shí)的大小〔考慮電壓升〕。〔8〕最大單相短路故障電流和持續(xù)時(shí)間；〔9〕最大相間短路故障電流和持續(xù)時(shí)間；〔10〕本工程及附近其他桿塔接地電阻值等。1.2埋地管道鄰近土壤環(huán)境信息土壤環(huán)境作為高壓輸電系統(tǒng)與埋地管道之間的主要媒介，其對(duì)溝通雜散電流分布情況影響較大，華而不實(shí)以土壤電阻率的作用最為明顯，因而，借助于測(cè)試儀器〔工程實(shí)際中以四電極電阻測(cè)試儀為主〕對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)中，土壤電阻率的分布情況進(jìn)行調(diào)研也是特別重要的。1.3埋地管道信息埋地管道作為雜散電流的直接受體，相關(guān)參數(shù)也直接影響著溝通雜散電流的作用強(qiáng)度，華而不實(shí)主要包括下面幾個(gè)方面：〔1〕埋地管道與高壓輸電系統(tǒng)的相對(duì)位置關(guān)系〔工程實(shí)際中，埋地管道的路由主要通過(guò)RD-4000/6000,或者PCM及其相關(guān)升級(jí)設(shè)備測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)〕；〔2〕管道絕緣層電阻及鋼管的電阻；〔3〕接地系統(tǒng)的類型，及與管道的距離等。1.4管道雜散電流干擾程度直接測(cè)試對(duì)于1.1-1.3中測(cè)試手段，能夠得悉雜散電流干擾體系中的若干相關(guān)參數(shù)，其在間接反映雜散電流對(duì)埋地管道干擾程度的同時(shí)，可以以代入相關(guān)模擬計(jì)算軟件來(lái)得悉雜散電流對(duì)埋地管道的干擾強(qiáng)度，例如，利用CDEGS軟件可計(jì)算不同管徑、管道壁厚、導(dǎo)線高度、運(yùn)行電流、土壤電阻率、線路與管道并行長(zhǎng)度、并行間距以及管道與高壓線穿插角度等因素下的，管道感應(yīng)電勢(shì)、防腐層電勢(shì)和管道的電流等雜散電流干擾信息。同時(shí)，可以以借助于溝通管地電位測(cè)試，以及管中電流測(cè)試〔工程實(shí)際中大都借助RD-SCM來(lái)實(shí)現(xiàn)〕，來(lái)更為直接的了解干擾情況，然而由于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作的冗雜，該方式很難知足距離較長(zhǎng)的管道的干擾程度信息的得悉；因而，基于間接信息的調(diào)研，通過(guò)分段處理，借助于相關(guān)軟件對(duì)干擾信息進(jìn)行求解，并結(jié)合相關(guān)規(guī)范，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行干擾評(píng)估。2、溝通雜散電流干擾的防護(hù)措施綜合1中分析，對(duì)于由于高壓輸電系統(tǒng)引起的溝通雜散電流，其保衛(wèi)應(yīng)該結(jié)合土壤環(huán)境，從高壓輸電系統(tǒng)和埋地管道兩方面著手。從高點(diǎn)輸電線路一側(cè)來(lái)看，盡可能減小雜散電流的大小，而從埋地管道一側(cè)來(lái)看，盡量減少其受干擾電流的影響。2.1控制雜散電流干擾源控制雜散電流是從根本上解決雜散電流腐蝕干擾問(wèn)題最有效的辦法。對(duì)電氣化鐵路系統(tǒng)，能夠采取減小機(jī)車取流電流、合理設(shè)置變電所、回流走行軌降阻、采用絕緣套等方式來(lái)減少雜散電流的產(chǎn)生。而對(duì)于對(duì)稱輸電高壓線可減少中心點(diǎn)接地?cái)?shù)目，限制短路電流或經(jīng)電阻、電抗接地，增加屏蔽和導(dǎo)線換位等；220kV高壓線，為減少幾何不對(duì)稱構(gòu)成的干擾電壓，經(jīng)歷體驗(yàn)建議采用貓形鐵塔。2.2調(diào)整雜散電流被干擾體2.2.1管道安裝絕緣法蘭絕緣法蘭對(duì)于減緩雜散電流影響的原理，在于其電絕緣性能。其能有效地截?cái)嚯s散電流在管道中的流通。絕緣法蘭分為比壓密封型和自嚴(yán)密封型兩種，如此圖2-1所示即為比壓密封型。2.2.2電屏蔽法電屏蔽法的原理，即為通過(guò)在管道沿線設(shè)置屏蔽電極，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)雜散電流的屏蔽減緩。就工程實(shí)際看來(lái)，電屏蔽對(duì)雜散電流的干擾防護(hù)具有一定的作用，但是效果并不是很明顯；究其原因，除了屏蔽電極無(wú)法徹底杜絕雜散電流干擾外，其參數(shù)設(shè)計(jì)與布置，也是其作用效果無(wú)法得以很好具體表現(xiàn)出的重要原因。因而，選擇適宜的數(shù)學(xué)模型，對(duì)整個(gè)雜散電流干擾體系進(jìn)行電場(chǎng)模擬，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)屏蔽電極的合理優(yōu)化，是個(gè)方式方法的重要發(fā)展方向。2.2.3排流方式方法排流方式方法用絕緣電纜將被保衛(wèi)管道與排流設(shè)備連接，再與雜散電流源負(fù)極〔回歸線〕相連，進(jìn)而將雜散電流引回雜散電流源的方式方法，該方式方法是一種積極有效的防護(hù)方式方法。對(duì)于高壓輸電線對(duì)埋地管道的溝通干擾，不能使用雜散電流源作為回流點(diǎn)，因而可采用接地式排流，即采用人工接地地床代替雜散電流源負(fù)極。接地式排流方式方法主要包括直接排流法、隔直排流法、負(fù)電位排流法，分別如此圖2-2、2-3、2-4.針對(duì)于高壓輸電線溝通干擾影響，三種排流法比擬如表2.1.2.2.4管道雜散電流智能排流裝置綜合以上中所述現(xiàn)有針對(duì)于高壓輸電線產(chǎn)生溝通干擾影響的防護(hù)措施，不難發(fā)現(xiàn)，排流方式方法固然相對(duì)積極有效，但是，牽涉理論復(fù)雜，排流點(diǎn)的選擇以及排流量確實(shí)定等問(wèn)題都是需要在操作使用前得以解決，因而，在采用適宜的排流雙系統(tǒng)，是使得排流效果到達(dá)最佳的關(guān)鍵。通過(guò)2.2.3有關(guān)排流方式方法的介紹，對(duì)于有陰極保衛(wèi)的油氣管道，采用鉗位排流法，即不會(huì)毀壞管道陰極保衛(wèi)的保衛(wèi)電壓，還能夠使部分干擾電壓作陰極保衛(wèi)電壓使用。自行研究設(shè)計(jì)的管道雜散電流智能排流裝置的排流工作電路采用鉗位排流的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)排流電路進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)管道雜散電流的智能化控制。以模擬高壓輸電系統(tǒng)產(chǎn)生溝通干擾的管道為試驗(yàn)管道，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，接入排流裝置后，各個(gè)排流點(diǎn)處管道電位有不同程度的降低，并且管道各處電壓有趨于相等的趨勢(shì)。然而，就現(xiàn)有的研究看來(lái)，管道雜散電流智能排流裝置實(shí)際應(yīng)用效果難以確定，因而，怎樣基于現(xiàn)有的研究軟件，綜合考慮雜散電流分布，以及排流裝置參數(shù)等多種因素的前提下，建立合理的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行溝通管地電位分布的求解，對(duì)于智能排流裝置的參數(shù)設(shè)置，以及位置優(yōu)化，具有特別重要的意義。除了以上四種雜散電流防護(hù)措施，接地墊〔梯度控制墊〕以及分布式陽(yáng)極也有工程應(yīng)用實(shí)際案例，但是由于該兩種方式方法由于其在原理上的缺陷，會(huì)對(duì)未施加陰極保衛(wèi)的構(gòu)造物或者接地系統(tǒng)的電阻有著較大的負(fù)面影響，因而，其工程實(shí)際應(yīng)用在一定程度上遭到限制。3、總結(jié)本文以高壓輸電系統(tǒng)產(chǎn)生溝通雜散電流干擾為研究對(duì)象，從干擾情況、檢測(cè)內(nèi)容、防護(hù)措施等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析，并得到下面結(jié)論：〔1〕正常情況下，高壓輸電系統(tǒng)產(chǎn)生溝通雜散電流干擾輕度較低，但是由于故障情況等產(chǎn)生的瞬時(shí)影響較大，因而，對(duì)于該種干擾，需要引起足夠重視，弄主要從現(xiàn)場(chǎng)信息調(diào)研與防護(hù)措施設(shè)計(jì)方面入手；〔2〕高壓輸電系統(tǒng)與埋地管道干擾體系中，測(cè)試與防護(hù)都應(yīng)從高壓輸電系統(tǒng)、土壤環(huán)境〔主要為電阻率〕、埋地管道三者入手；〔3〕間接具體表現(xiàn)出干擾強(qiáng)度的調(diào)研數(shù)據(jù)，能夠作為