[发明专利]一种高压交流输电线路对埋地钢质管道影响的模拟方法

说明书

技术领域

本发明是一种高压交流输电线路对埋地钢质管道影响的模拟方法。涉及管道系统技术领域。

背景技术

近年来，随着高压交流输电网和油气管道的高速建设，高压输电线路与埋地油气管道的交叉、平行的现象越来越多，能源“公共走廊”越来越普遍。但高压输电线路的电磁场环境、异常工况运行和接地设置等都会对其邻近的埋地钢质管道造成杂散电流干扰，在一些区域引起的杂散电流干扰已经造成埋地管道的阴极保护系统无法正常运行，甚至造成管道腐蚀失效和电击管道操作人员，严重威胁着其邻近埋地管道的安全和正常运行。由于现场采用的直接测试方法只能测出输电线路在测量时刻运行工况下在管道上方的形成电磁场，对管道上形成的感生电压和电流难以实时测量。

目前对该影响的研究方法有两种：一种是通过数值模拟方法进行计算，另一种是先在高压交流输电线路附近的埋地钢质管道测量管道交流电位，然后在实验室用现场测量的管地交流电位作为交流电压值施加到室内模拟管道上评价其对管道的影响。前一种方法需要获取高压交流输电线路的详细结构（包括接地）、运行工况参数、沿线土壤结构，以及埋地管道的腐蚀电化学数据，上述数据获取难度很大，并且数值模拟结果与现场测量结果的吻合情况受以上参数的影响较大，使得两者之间通常偏差较大，导致难以准确评价管道遭受的干扰危害。后一种方法存在如下不足：一是现场测量值通常不是恒定值，受人为因素影响大；二是难以确定引起管道杂散电流干扰的主要因素（是电磁场还是接地系统，或者其他）；三是就电磁场对埋地管道影响进行室内模拟研究难度很大。CN102435877A公开了一种高压交流架空送电线路对埋地金属油气管道影响的干扰确定方法，但它不能对交流电产生的电磁干扰进行精确调节。因此，现有的研究方法难以有效分析和评价高压交流输电线路对埋地钢质管道的影响。

发明内容

本发明的目的是发明一种实现不同电压等级的高压交流输电线路对埋地管道干扰的模拟、实现三根漏磁增强电缆三相传输排列方式变化和埋地管道与电缆之间的交叉角度的精确地控制的高压交流输电线路对埋地钢质管道影响的模拟方法。

其主要原理是利用漏磁增强电缆的电流磁感应耦合（电磁场感应）来模拟高压输电线路传输工频电压对埋地钢质管道的影响，通过改变漏磁增强电缆的磁场强度和空间位置来模拟高压输电线路在不同工况、线路结构和位置对其附近埋地管道的影响。

本发明所采用的技术方案是：通过绝缘支架将三根漏磁增强电缆按高压交流输电线路三相传输方式排列来模拟高压输电线路的三相交流电，并布设在室外的埋地管道上方来模拟高压输电线路，绝缘支架的托架支撑由步进电机控制，可实现三相漏磁增强电缆与埋地管道以任何角度交叉或平行。其交叉角度的大小由步进电机精确控制，漏磁增强电缆的架空高度由支架调节。采用交流电流作为干扰激励源，通过调节流经电缆的交流电流大小来调整三相漏磁增强电缆所产生的磁场强度。

本发明所用装置的构成如图1所示，埋设的管道系统1按典型的埋深进行埋设，并施加阴极保护系统；在埋设的管道系统1上方的地面上设置交流激励电源4，从由计算机软件控制的交流激励电源4（图1中的4）的三个交流激励电源I输出端a、交流激励电源II输出端口b、交流激励电源III输出端口c分别与连接导线Ⅰ5、连接导线Ⅱ6、连接导线Ⅲ7的一端相连，连接导线Ⅰ5、连接导线Ⅱ6、连接导线Ⅲ7的另一端分别与架设于漏磁增强电缆及绝缘支架系统3上的模拟A相的漏磁电缆15、模拟B相的漏磁电缆16、模拟C相的漏磁电缆17的一端相连，模拟A相的漏磁电缆15、模拟B相的漏磁电缆16、模拟C相的漏磁电缆17的另一端分别与图1中的连接导线Ⅳ8、连接导线Ⅴ9、连接导线Ⅵ10的一端相连，连接导线Ⅳ8、连接导线Ⅴ9、连接导线Ⅵ10的另一端分别与交流激励电源4的三个返回接口交流激励电源返回端口Id、交流激励电源返回端口IIe、交流激励电源返回端口IIIf相连。

所述漏磁增强电缆及绝缘支架系统3包括绝缘支架11、调节支撑结构Ⅰ12、调节支撑结构Ⅱ13和调节支撑结构Ⅲ14；模拟A相的漏磁电缆15置于框架网格上，该框架网格由调节支撑结构Ⅰ12与绝缘支架11支撑连接；模拟B相的漏磁电缆16置于框架网格上，该框架网格由调节支撑结构Ⅱ13与绝缘支架11支撑连接；模拟C相的漏磁电缆17置于框架网格上，该框架网格由调节支撑结构Ⅲ14与绝缘支架11支撑连接；

所述交流激励电源4选用由计算机软件控制的交流激励电源。