研究高壓電線地下管道的交流電干擾防護措施,應用物理學論文

研究高壓電線地下管道的交流電干擾防護措施,應用物理學論文隨著我們國家電氣化運輸系統(tǒng)、電力工業(yè)的跨越式發(fā)展及近年來長輸油氣管道的大規(guī)模建設，在局部區(qū)域構成了的公共走廊內(nèi)的管道，遭到鄰近管道、高壓輸電系統(tǒng)、電氣化運輸系統(tǒng)的雜散電流的干擾影響，日益引起相關研究學者以及工程操作人員的關注。從雜散電流的性質，能夠將其分為直流雜散電流和溝通雜散電流，華而不實，溝通雜散電流可由溝通電氣化運輸系統(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)場測試經(jīng)歷體驗，在正常情況下，由高壓輸電系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾較?。欢同F(xiàn)有的文獻調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，對于電氣化運輸系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾的研究也相對較多。然而，需要注意的是，由于高壓輸電線運行管理經(jīng)過中，在發(fā)生雷擊、短路等故障情況下，非常高的瞬時電壓可能穿越土壤，并構成電弧熔蝕管道防腐層、擊穿絕緣墊而導致絕緣法蘭失效等；嚴重時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，對于高壓輸電線對埋地管道的溝通雜散電流干擾問題也是需要引起重視的。1、干擾的調(diào)查和測試從高壓輸電系統(tǒng)的干擾情況看來，如此圖1-1,欲要對受高壓輸電系統(tǒng)干擾的埋地管道進行具有針對性的保衛(wèi)，需要從整個干擾體系的三部分〔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，對其信息的把握，是得悉干擾強度的重要內(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,一般可不作進一步的調(diào)查測試；而當高壓輸電系統(tǒng)與埋地管道的距離小于1000m時，需要進行一下幾個方面的調(diào)研?！?〕導線相序圖〔A、B、C三相布置〕；〔2〕導、地線、OPGW光纜機械參數(shù)、對地距離〔桿塔的詳細外形參數(shù)和弧垂〕、相對位置關系〔A、B、C三相相間距、導地線距離〕；〔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、電流正常運行時的大小〔考慮電壓升〕?！?〕最大單相短路故障電流和持續(xù)時間；〔9〕最大相間短路故障電流和持續(xù)時間；〔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，其對溝通雜散電流分布情況影響較大，華而不實以土壤電阻率的作用最為明顯，因而，借助于測試儀器〔工程實際中以四電極電阻測試儀為主〕對工程現(xiàn)場中，土壤電阻率的分布情況進行調(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，相關參數(shù)也直接影響著溝通雜散電流的作用強度，華而不實主要包括下面幾個方面：〔1〕埋地管道與高壓輸電系統(tǒng)的相對位置關系〔工程實際中，埋地管道的路由主要通過RD-4000/6000,或者PCM及其相關升級設備測試來實現(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試對于1.1-1.3中測試手段，能夠得悉雜散電流干擾體系中的若干相關參數(shù)，其在間接反映雜散電流對埋地管道干擾程度的同時，可以以代入相關模擬計算軟件來得悉雜散電流對埋地管道的干擾強度，例如，利用CDEGS軟件可計算不同管徑、管道壁厚、導線高度、運行電流、土壤電阻率、線路與管道并行長度、并行間距以及管道與高壓線穿插角度等因素下的，管道感應電勢、防腐層電勢和管道的電流等雜散電流干擾信息。同時，可以以借助于溝通管地電位測試，以及管中電流測試〔工程實際中大都借助RD-SCM來實現(xiàn)〕，來更為直接的了解干擾情況，然而由于現(xiàn)場檢測工作的冗雜，該方式很難知足距離較長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，通過分段處理，借助于相關軟件對干擾信息進行求解，并結合相關規(guī)范，對分析結果進行干擾評估。2、溝通雜散電流干擾的防護措施綜合1中分析，對于由于高壓輸電系統(tǒng)引起的溝通雜散電流，其保衛(wèi)應該結合土壤環(huán)境，從高壓輸電系統(tǒng)和埋地管道兩方面著手。從高點輸電線路一側來看，盡可能減小雜散電流的大小，而從埋地管道一側來看，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題最有效的辦法。對電氣化鐵路系統(tǒng)，能夠采取減小機車取流電流、合理設置變電所、回流走行軌降阻、采用絕緣套等方式來減少雜散電流的產(chǎn)生。而對于對稱輸電高壓線可減少中心點接地數(shù)目，限制短路電流或經(jīng)電阻、電抗接地，增加屏蔽和導線換位等；220kV高壓線，為減少幾何不對稱構成的干擾電壓，經(jīng)歷體驗建議采用貓形鐵塔。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。其能有效地截斷雜散電流在管道中的流通。絕緣法蘭分為比壓密封型和自嚴密封型兩種，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，即為通過在管道沿線設置屏蔽電極，繼而實現(xiàn)對雜散電流的屏蔽減緩。就工程實際看來，電屏蔽對雜散電流的干擾防護具有一定的作用，但是效果并不是很明顯；究其原因，除了屏蔽電極無法徹底杜絕雜散電流干擾外，其參數(shù)設計與布置，也是其作用效果無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)學模型，對整個雜散電流干擾體系進行電場模擬，繼而實現(xiàn)對屏蔽電極的合理優(yōu)化，是個方式方法的重要發(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)管道與排流設備連接，再與雜散電流源負極〔回歸線〕相連，進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方式方法。對于高壓輸電線對埋地管道的溝通干擾，不能使用雜散電流源作為回流點，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、負電位排流法，分別如此圖2-2、2-3、2-4.針對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)有針對于高壓輸電線產(chǎn)生溝通干擾影響的防護措施，不難發(fā)現(xiàn)，排流方式方法固然相對積極有效，但是，牽涉理論復雜，排流點的選擇以及排流量確實定等問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最佳的關鍵。通過2.2.3有關排流方式方法的介紹，對于有陰極保衛(wèi)的油氣管道，采用鉗位排流法，即不會毀壞管道陰極保衛(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。自行研究設計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行設計，并對排流電路進行控制，進而實現(xiàn)對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管道，通過室內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn)，接入排流裝置后，各個排流點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。然而，就現(xiàn)有的研究看來，管道雜散電流智能排流裝置實際應用效果難以確定，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)學模型進行溝通管地電位分布的求解，對于智能排流裝置的參數(shù)設置，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措施，接地墊〔梯度控制墊〕以及分布式陽極也有工程應用實際案例，但是由于該兩種方式方法由于其在原理上的缺陷，會對未施加陰極保衛(wèi)的構造物或者接地系統(tǒng)的電阻有著較大的負面影響，因而，其工程實際應用在一定程度上遭到限制。3、總結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象，從干擾情況、檢測內(nèi)容、防護措施等幾個方面進行了分析，并得到下面結論：〔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)生的瞬時影響較大，因而，對于該種干擾，需要引起足夠重視，弄主要從現(xiàn)場信息調(diào)研與防護措施設計方面入手；〔2〕高壓輸電系統(tǒng)與埋地管道干擾體系中，測試與防護都應從高壓輸電系統(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)出干擾強度的調(diào)研數(shù)據(jù)，能夠作為