本發(fā)明涉及輸變電工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，更具體涉及一種交流輸電線路對(duì)油氣管道電磁環(huán)境影響確定方法。

背景技術(shù)：
：

在設(shè)計(jì)工程中上，為了節(jié)約土地資源,輸電線路和油氣管道經(jīng)常共用同一走廊。因此,在油氣管道沿線,往往存在與輸電線路交叉或平行的情況。輸電線路的牽引供電系統(tǒng)作為一種基于GIS的特殊形式的不對(duì)稱高壓輸電線路,由于電磁感應(yīng)作用,常常會(huì)對(duì)輸電線路附近的油氣管道及油庫(kù)產(chǎn)生感應(yīng)電壓或感應(yīng)電流,使輸電線路附近的地下金屬管道受到干擾。這種干擾電壓危及管道工作人員的人身安全,引起交流腐蝕并影響陰極保護(hù)設(shè)備的正常工作。

由于輸電線路、油氣管道都是國(guó)家的重要經(jīng)濟(jì)命脈,任何夸大或縮小干擾影響的程度和范圍,都會(huì)使國(guó)家人力、物力大大浪費(fèi)。因此,研究好輸電線路對(duì)油氣管道和油庫(kù)的電磁影響,采取經(jīng)濟(jì)有效的防護(hù)措施,保證油氣管道、油庫(kù)的安全運(yùn)行十分重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種交流輸電線路對(duì)油氣管道電磁環(huán)境影響確定方法，減少計(jì)算誤差，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高設(shè)計(jì)效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種交流輸電線路對(duì)油氣管道電磁環(huán)境影響確定方法，包括以下步驟：

步驟1確定正常運(yùn)行情況油氣管道電磁影響；

步驟2確定短路故障情況油氣管道電磁影響；

步驟3確定雷擊情況油氣管道電磁影響。

所述步驟(1)的影響通過管道最大防腐層電壓確定。

所述管道最大防腐層電壓通過下式確定：

V_max＝k₁k₂k₃I

其中，

式中，V_max為管道最大防腐層電壓；k₁為工程電壓系數(shù)；k₂為電磁場(chǎng)傳播系數(shù)；k₃為無量綱數(shù)，為管道防腐層單位長(zhǎng)阻抗與管道對(duì)地阻抗的比值；I為線路正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷電流；E₀為線路負(fù)荷電流為1kA時(shí)在單位長(zhǎng)管道上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，；γ為傳播常數(shù)；L為管道長(zhǎng)度；Y₁為防腐層單位長(zhǎng)導(dǎo)納；Y₂為大地返回導(dǎo)納。

所述步驟(2)的影響通過3層聚乙烯PE防腐層管道的合成電壓和熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的合成電壓確定；所述聚乙烯PE防腐層管道的合成電壓通過所述聚乙烯PE防腐層管道的感性耦合電壓和所述聚乙烯PE防腐層管道的阻性耦合電壓確定；所述熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的合成電壓通過所述熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的感性耦合電壓和所述熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的阻性耦合電壓確定。

所述3層聚乙烯PE防腐層管道的合成電壓U通過下式確定：

其中，U₁為聚乙烯PE防腐層管道的感性耦合電壓,U₂為聚乙烯PE防腐層管道的阻性耦合電壓。

所述熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的合成電壓U’通過下式確定：

U'＝1.42U₁'-0.002U₁^'2+0.3U₂'-52.8

式中，U₁'為熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的感性耦合電壓；U₂'為熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的阻性耦合電壓。

所述聚乙烯PE防腐層管道的感性耦合電壓U₁通過下式確定：

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防腐層管道的阻性耦合電壓U₂通過下式確定：

U₂＝34.5ρ^0.78D^-0.6-2.24

其中，L為輸電線路與聚乙烯PE防腐層管道的平行長(zhǎng)度；D為輸電線路中心至聚乙烯PE防腐層管道中心的距離；ρ為大地電阻率。

所述熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的感性耦合電壓U₁'通過下式確定：

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

所述熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的阻性耦合電壓U₂'通過下式確定：

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

其中，L’為輸電線路與熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的平行長(zhǎng)度；D’為輸電線路中心至熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道中心的距離；ρ為大地電阻率。

所述步驟(3)中的影響通過管道防腐層電壓峰值確定。

所述管道防腐層電壓峰值通過下式確定：

式中，U_max為管道防腐層電壓峰值；I’為桿塔入地電流幅值；d為管道至桿塔接地體的距離；ρ為大地電阻率，ABC均為無量綱系數(shù)。

和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果

1、本發(fā)明的技術(shù)方案能夠有效地減輕對(duì)鄰近油氣管道、通信線路干擾的影響；

2、本發(fā)明的技術(shù)方案保證設(shè)備或人身安全、維持設(shè)備正常工作；

3、本發(fā)明的技術(shù)方案精確有效的電磁環(huán)境影響計(jì)算在判斷油氣管道電磁干擾防護(hù)措施；

4、本發(fā)明的技術(shù)方案在精確有效的電磁環(huán)境影響計(jì)算在判斷油氣管道 電磁干擾防護(hù)措施同時(shí),大大提高防護(hù)經(jīng)濟(jì)性；

5、本發(fā)明的技術(shù)方案為保證油氣管道和油庫(kù)的安全運(yùn)行做出了貢獻(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明技術(shù)方案的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

本例的發(fā)明提供一種交流輸電線路對(duì)油氣管道電磁環(huán)境影響確定方法，包括：

步驟1確定正常運(yùn)行情況油氣管道電磁影響；

步驟2確定短路故障情況油氣管道電磁影響；

步驟3確定雷擊情況油氣管道電磁影響。

1.正常運(yùn)行情況

V_max＝k₁k₂k₃I

其中，

式中，V_max為管道最大防腐層電壓(管道金屬部分電位與防腐層電位之差的最大值)，V；k₁為系數(shù)，V/(km·kA)、k₂為系數(shù)，km；k₃為無量綱數(shù)，為管道防腐層單位長(zhǎng)阻抗與管道對(duì)地阻抗的比值；I為線路正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷 電流，kA；E₀為線路負(fù)荷電流為1kA時(shí)在單位長(zhǎng)管道上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，V/(m·kA)、γ為傳播常數(shù)(3層PE防腐層管道幅值約0.07-0.14，輻角約40°-47°，F(xiàn)BE防腐層管道幅值約0.2-0.26，輻角約46°-53°)，km-1；L為管道長(zhǎng)度，km；Y₁為防腐層單位長(zhǎng)導(dǎo)納(漏電導(dǎo)和容抗兩部分)；Y₂為大地返回導(dǎo)納。

2.短路故障情況

1)3層PE防腐層管道

感性耦合電壓計(jì)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

阻性耦合電壓計(jì)算：

U₂＝34.5ρ^0.78D^-0.6-2.24

合成電壓計(jì)算：

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

2)FBE防腐層管道

感性耦合電壓計(jì)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

阻性耦合電壓計(jì)算：

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

其中，L’為輸電線路與熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道的平行長(zhǎng)度；D’為輸電線路中心至熔結(jié)環(huán)氧FBE防腐層管道中心的距離；ρ為大地電阻率。

合成電壓計(jì)算：

U'＝1.42U₁'-0.002U₁'²+0.3U₂'-52.8

式中，U₁'為管道感性耦合電壓，V；U₂'為管道阻性耦合電壓，V；U'為管道合成電壓，V；L’為線路與管道的平行長(zhǎng)度，km；D’為線路中心至管道中心的距離，m；ρ為大地電阻率，Ω·m。

3.雷擊情況

式中，U_max為管道防腐層電壓峰值，kV；I’為桿塔入地電流幅值，100kA；d為管道至桿塔接地體的距離，m；ρ為大地電阻率，Ω·m。ABC均為無量綱系數(shù)。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員盡管參照上述實(shí)施例應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。