一种交流输电线路对油气管道电磁环境影响确定方法与流程

本发明涉及输变电工程设计领域，更具体涉及一种交流输电线路对油气管道电磁环境影响确定方法。

背景技术：
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在设计工程中上，为了节约土地资源,输电线路和油气管道经常共用同一走廊。因此,在油气管道沿线,往往存在与输电线路交叉或平行的情况。输电线路的牵引供电系统作为一种基于GIS的特殊形式的不对称高压输电线路,由于电磁感应作用,常常会对输电线路附近的油气管道及油库产生感应电压或感应电流,使输电线路附近的地下金属管道受到干扰。这种干扰电压危及管道工作人员的人身安全,引起交流腐蚀并影响阴极保护设备的正常工作。

由于输电线路、油气管道都是国家的重要经济命脉,任何夸大或缩小干扰影响的程度和范围,都会使国家人力、物力大大浪费。因此,研究好输电线路对油气管道和油库的电磁影响,采取经济有效的防护措施,保证油气管道、油库的安全运行十分重要。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种交流输电线路对油气管道电磁环境影响确定方法，减少计算误差，提升设计质量，提高设计效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种交流输电线路对油气管道电磁环境影响确定方法，包括以下步骤：

步骤1确定正常运行情况油气管道电磁影响；

步骤2确定短路故障情况油气管道电磁影响；

步骤3确定雷击情况油气管道电磁影响。

所述步骤(1)的影响通过管道最大防腐层电压确定。

所述管道最大防腐层电压通过下式确定：

V_max＝k₁k₂k₃I

其中，

式中，V_max为管道最大防腐层电压；k₁为工程电压系数；k₂为电磁场传播系数；k₃为无量纲数，为管道防腐层单位长阻抗与管道对地阻抗的比值；I为线路正常运行时负荷电流；E₀为线路负荷电流为1kA时在单位长管道上产生的感应电动势，；γ为传播常数；L为管道长度；Y₁为防腐层单位长导纳；Y₂为大地返回导纳。

所述步骤(2)的影响通过3层聚乙烯PE防腐层管道的合成电压和熔结环氧FBE防腐层管道的合成电压确定；所述聚乙烯PE防腐层管道的合成电压通过所述聚乙烯PE防腐层管道的感性耦合电压和所述聚乙烯PE防腐层管道的阻性耦合电压确定；所述熔结环氧FBE防腐层管道的合成电压通过所述熔结环氧FBE防腐层管道的感性耦合电压和所述熔结环氧FBE防腐层管道的阻性耦合电压确定。

所述3层聚乙烯PE防腐层管道的合成电压U通过下式确定：

其中，U₁为聚乙烯PE防腐层管道的感性耦合电压,U₂为聚乙烯PE防腐层管道的阻性耦合电压。

所述熔结环氧FBE防腐层管道的合成电压U’通过下式确定：

U'＝1.42U₁'-0.002U₁^'2+0.3U₂'-52.8

式中，U₁'为熔结环氧FBE防腐层管道的感性耦合电压；U₂'为熔结环氧FBE防腐层管道的阻性耦合电压。

所述聚乙烯PE防腐层管道的感性耦合电压U₁通过下式确定：

U₁＝p₁+p₂lnρ+p₃lnD+p₄(lnD)²

式中，

p₁＝-65448+2472L+832274/L-39L²-3804720/L²+0.2L³

p₂＝-2334+86.5L+30806/L-1.4L²-144180/L²

p₃＝29827-1077L-382713/L+16.8L²+1751400/L²

p₄＝-1401+64L+6264/L-L²+148645/L²-1249644/L³

所述聚乙烯PE防腐层管道的阻性耦合电压U₂通过下式确定：

U₂＝34.5ρ^0.78D^-0.6-2.24

其中，L为输电线路与聚乙烯PE防腐层管道的平行长度；D为输电线路中心至聚乙烯PE防腐层管道中心的距离；ρ为大地电阻率。

所述熔结环氧FBE防腐层管道的感性耦合电压U₁'通过下式确定：

U₁'＝p₁'+p₂'lnρ+p₃'(lnρ)²+p₄'lnD'+p₅'(lnD')²

式中，

p₁'＝-2469.6+150L'+54554.7/L'-2.9L'²-347607.6/L'²+0.02L'³

p₂'＝2449.4-89.3L'-27249.5/L'+1.5L'²+109662.8/L'²-0.01L'³

p₃'＝5.2-1.4L'+0.07L'²-0.001L'³+8.3L'⁴+1.5L'⁵

p₄'＝14-26184/L'+761454/L'²-10115585/L'³+49370911/L'⁴

p₅'＝-21+3238/L'-113147.5/L'²+1676976/L'³-8434911.5/L'⁴

所述熔结环氧FBE防腐层管道的阻性耦合电压U₂'通过下式确定：

U₂'＝0.25ρ^0.6-907.8D'^-0.74+168.3ρ^0.6D'^-0.74

其中，L’为输电线路与熔结环氧FBE防腐层管道的平行长度；D’为输电线路中心至熔结环氧FBE防腐层管道中心的距离；ρ为大地电阻率。

所述步骤(3)中的影响通过管道防腐层电压峰值确定。

所述管道防腐层电压峰值通过下式确定：

式中，U_max为管道防腐层电压峰值；I’为杆塔入地电流幅值；d为管道至杆塔接地体的距离；ρ为大地电阻率，ABC均为无量纲系数。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明的技术方案能够有效地减轻对邻近油气管道、通信线路干扰的影响；

2、本发明的技术方案保证设备或人身安全、维持设备正常工作；

3、本发明的技术方案精确有效的电磁环境影响计算在判断油气管道电磁干扰防护措施；

4、本发明的技术方案在精确有效的电磁环境影响计算在判断油气管道 电磁干扰防护措施同时,大大提高防护经济性；

5、本发明的技术方案为保证油气管道和油库的安全运行做出了贡献。

附图说明

图1为本发明技术方案的方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

本例的发明提供一种交流输电线路对油气管道电磁环境影响确定方法，包括：

步骤1确定正常运行情况油气管道电磁影响；

步骤2确定短路故障情况油气管道电磁影响；

步骤3确定雷击情况油气管道电磁影响。

1.正常运行情况

V_max＝k₁k₂k₃I

其中，

式中，V_max为管道最大防腐层电压(管道金属部分电位与防腐层电位之差的最大值)，V；k₁为系数，V/(km·kA)、k₂为系数，km；k₃为无量纲数，为管道防腐层单位长阻抗与管道对地阻抗的比值；I为线路正常运行时负荷 电流，kA；E₀为线路负荷电流为1kA时在单位长管道上产生的感应电动势，V/(m·kA)、γ为传播常数(3层PE防腐层管道幅值约0.07-0.14，辐角约40°-47°，FBE防腐层管道幅值约0.2-0.26，辐角约46°-53°)，km-1；L为管道长度，km；Y₁为防腐层单位长导纳(漏电导和容抗两部分)；Y₂为大地返回导纳。

2.短路故障情况

1)3层PE防腐层管道

感性耦合电压计算：

U₁＝p₁+p₂lnρ+p₃lnD+p₄(lnD)²

式中，

p₁＝-65448+2472L+832274/L-39L²-3804720/L²+0.2L³

p₂＝-2334+86.5L+30806/L-1.4L²-144180/L²

p₃＝29827-1077L-382713/L+16.8L²+1751400/L²

p₄＝-1401+64L+6264/L-L²+148645/L²-1249644/L³

阻性耦合电压计算：

U₂＝34.5ρ^0.78D^-0.6-2.24

合成电压计算：

U＝-11+U₁-7.7×10^-3U₁²+0.17U₂-1.4×10^-4U₂²

2)FBE防腐层管道

感性耦合电压计算：

U₁'＝p₁'+p₂'lnρ+p₃'(lnρ)²+p₄'lnD'+p₅'(lnD')²

式中，

p₁'＝-2469.6+150L'+54554.7/L'-2.9L'²-347607.6/L'²+0.02L'³

p₂'＝2449.4-89.3L'-27249.5/L'+1.5L'²+109662.8/L'²-0.01L'³

p₃'＝5.2-1.4L'+0.07L'²-0.001L'³+8.3L'⁴+1.5L'⁵

p₄'＝14-26184/L'+761454/L'²-10115585/L'³+49370911/L'⁴

p₅'＝-21+3238/L'-113147.5/L'²+1676976/L'³-8434911.5/L'⁴

阻性耦合电压计算：

U₂'＝0.25ρ^0.6-907.8D'^-0.74+168.3ρ^0.6D'^-0.74

其中，L’为输电线路与熔结环氧FBE防腐层管道的平行长度；D’为输电线路中心至熔结环氧FBE防腐层管道中心的距离；ρ为大地电阻率。

合成电压计算：

U'＝1.42U₁'-0.002U₁'²+0.3U₂'-52.8

式中，U₁'为管道感性耦合电压，V；U₂'为管道阻性耦合电压，V；U'为管道合成电压，V；L’为线路与管道的平行长度，km；D’为线路中心至管道中心的距离，m；ρ为大地电阻率，Ω·m。

3.雷击情况

式中，U_max为管道防腐层电压峰值，kV；I’为杆塔入地电流幅值，100kA；d为管道至杆塔接地体的距离，m；ρ为大地电阻率，Ω·m。ABC均为无量纲系数。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。