[发明专利]特高压交流线路对石油天然气管道影响的确定及防护方法

说明书

技术领域

本发明属于高压输变电工程电磁兼容领域，具体地讲是一种1000kV特高压交流线路对石油天然气管道影响的确定及防护方法。

背景技术

为了满足我国经济社会可持续发展的用电需求，建设以特高压电网为核心的加强电网已成为国家电力建设的战略目标。在采用长距离、大容量输电时，特高压输电能够有效地节省线路走廊、有助于改善网络结构、减少输电瓶颈和实现大范围的资源优化配置，经济和社会效益十分明显。但特高压输电线路和石油天然气管道对于传输走廊的择优原则极为相近，从而使得后建工程不得不与已建工程相邻(平行或相交)，而且在局部地段需要公用走廊。这样，特高压输电线路对石油天然气管道的影响及防护措施问题显得特别重要。SY0007-1999《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》对220kV及以下电压等级交流电力系统的各种接地装置与埋地管道间的水平距离提出了明确的防护要求，对于1000kV特高压线路，还没有防护要求的标准。而且，对于特高压输电线路对邻近石油天然气管道的电磁影响问题研究，国内尚属空白。这不但给工程的路径选择和工程造价增加很多不确定的因素和不必要的困难，而且也可能影响邻近石油天然气管道的正常工作和附近工作人员的人身安全，因此研究1000kV特高压输电线路对石油天然气管道的影响，确定防护距离和提出防护措施显得非常必要。

高压架空输电线路与石油天然气管道相邻，将会对其产生交流电磁影响，主要有两个方面：一是长期存在着的交流电压和电流对邻近石油天然气管道的电磁影响；二是输电线路遭受雷击或系统短路故障时，电流通过感性耦合在邻近石油天然气管道上产生的瞬态感应电压，同时入地电流在大地土壤中产生地电位升，并在金属管道的防腐层上产生电压，两者合成后的总干扰电压可能击穿金属管道的绝缘层，或反击管道阴极保护设备，或威胁管道操作人员的人身安全。

对于输电线路长期正常运行或出现短路故障时对邻近石油天然气管道的综合影响，目前国内在西北330kV张嘉线路曾针对于西气东送天然气管道的平行架设问题做过研究，但对管道腐蚀问题和防护措施还未开展系统的规律性研究，没有提出输电线路与金属管道之间的防护距离和接近距离、平行长度以及安全交叉角度的推荐值，同时尚未考虑输电线路遭受雷击时对邻近管道的综合影响，缺乏相应的计算模型。

发明内容

本发明的目的是从分析交流输电线路对石油天然气管道电磁干扰的产生机理出发，建立采用电磁场理论和多导体传输线理论计算输电线路与金属管道整个复杂导体系统的感性和阻性电压和电流分布模型，从而提供一种1000kV特高压交流线路对石油天然气管道影响的确定及防护方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的方法是：首先采用电磁场理论计算并构造特高压交流输电线路和埋地金属管道所组成的多导体传输线系统等效电路模型，通过广义双侧消去法或矩量法计算输电线路通过感性耦合对管道的干扰影响，进而计算在输电线路发生接地短路故障时输电线路通过阻性耦合对管道的干扰影响，与线路通过感性耦合对管道的干扰影响进行叠加，得出特高压交流线路对埋地金属管道总的干扰影响；再对所建立的输电线路和管道模型，计算分析在输电线路不同情况下影响输电线路对埋地金属管道电磁干扰程度的一些因素，以及交流电流对金属管道的腐蚀影响，同时，对感性耦合和阻性耦合分别进行模拟试验，验证建模计算分析的正确性和准确度，最后综合对上述影响因素的分析，提出有效的防护措施.

其具体步骤是：

第一步骤：通过电磁场理论计算所有接地网的接地电阻，包括输电线路系统杆塔的接地网和金属管道的接地系统，确定所有长导体(包括架空相线、架空地线、埋地金属管道)的自阻抗和互阻抗，建立多导体传输线系统等效电路模型；

第二步骤：采用广义双侧消去法或矩量法求解等效的电路模型，分别得出输电线路和埋地金属管道上的电压、电流，此管道上的电压为输电线路通过感性耦合在管道上产生的干扰电压，在输电线路正常运行时通过阻性耦合在管道上产生的干扰电压忽略不计；

第三步骤：在输电线路遭受雷击或发生接地短路故障时，考虑地线的回流，计算出短路点处真实的入地电流，再用电磁场理论计算短路点附近的地电位升和入地电流在邻近长导体上产生的电压、电流，此电压即为输电线路通过阻性耦合对管道的干扰电压；

第四步骤：进而将输电线路通过感性耦合和阻性耦合对管道引起的干扰部分进行叠加，求出特高压交流线路对埋地金属管道总的干扰影响，确定特高压输电线路与金属管道的允许接近距离、并行长度及交叉角度的推荐值；