典型干扰研究概述


在交流电力传输或配电线路公共走廊中的管道、铁路或通信电缆(这里称为受干扰线路),会吸收电力线周围空气和土壤中的一部分电磁场能量。 这种吸收的能量,通常被称为交流干扰。当人们触摸到受干扰线路或与其相连的金属结构,或者只是站在电力线附近,它可能会导致对人员的电击危险。 此外,当铁路轨道之间、电话线之间或管道壁和其表面涂层之间的电位差过大,可能导致设备的退化或损坏以及管道涂层的击刺,导致腐蚀的加速并且可能损坏绝缘法兰和整流器。 在土壤电位上升很严重的情况下,管道壁本身可能被损坏或穿破。 过高的轨道间电位差可能会影响铁路信号和保护系统的正常运行。 通信电缆中感应的过大电网频率噪声会降低电缆的信号质量。

近年来,由输配电线路对相邻金属设施(如石油,天然气和水管道,铁路和通信电缆)造成的电磁干扰显着增加。 这是由于能源需求的快速增长导致的负载和短路电流水平的急剧增加。 干扰水平增加的另一个原因来自最近的环境问题,这些问题使得各种公用设施有义务共享共同走廊,以尽量减少对野生生物和其他相关自然威胁的影响。

电力线对相邻设施的交流干扰的原因和影响已得到很好的理解,并且已有相关的条例和标准。 已经开发了几种用于分析和计算交流干扰水平的方法和软件工具。 已经广泛实施了将交流干扰水平降低到安全极限的各种缓解技术。 本文描述了进行交流干扰研究的基本方法和步骤。

以下是典型的研究在同一走廊中,由于传输线对邻近一个或多个受干扰线路产生电干扰的相关的目标和内容。

研究目标

干扰研究的主要目标如下:

  • 在最坏的稳态条件下,确定在整个线路走廊内将受干扰线路的电位降低到低于给定的最大电位允许值所需的缓解措施。 该电位通常为15伏,但在某些区域可高达50伏或在其他区域低至10伏。
  • 根据IEC标准479或ANSI / IEEE标准80的安全阈值,设计电位梯度控制导体网,以在故障条件下保护受干扰的连带设施,例如管道阀门站点。 还要保证在最恶劣的稳态条件下,这些装置的接触电压小于15伏。 该要求在NACE标准RP0177和CSA标准C22.3系列 6 - M1991中列出。 1995年的CIGRÉWG36.02第95号技术手册中提供了类似的准则。 对于铁路,应使用AREMA标准或等效标准。 类似的标准适用于其他类型的暴露线。
  • 确定在故障条件下沿着暴露线路产生的最大电压。 这些电压不应超过上述规定的限值。 如有必要,设计缓解措施以降低产生的电压值。

项目内容

缓解干扰设计研究所涉及的内容如下:

项目准备。

数据收集和审查: 在您进行工作之前,应尽快提供研究所需数据的详细说明。

土壤电阻率测量的场地选择。

进行土壤电阻率测量团队的现场培训和相关准备(如有必要): 测量团队要充分了解必须遵循的程序,以获得正确的读数并排除可能出现的任何问题。 他们必须使用特殊设备过滤掉在土壤中流动的50/60 Hz噪声,以及由交流线路周围的磁场在设备引线中感应的噪声。 还必须最大限度地减少引线间耦合及不同设备之间的耦合。 此外,还必须避免裸埋导体的影响。 这需要合适的测试设备,正确的测量技术以及对异常读数的持续监控,以便可以采取快速的补救措施。

土壤电阻率测量(由经过培训的小组或合格的团队)。

进行土壤电阻率测量团队的电话/传真支持: 这在培训后的最初几天尤为重要,在此期间团队可能会有疑问。 在此期间,还应密切监测读数是否有问题。

土壤电阻率测量的解释。

根据土壤电阻率的测量结果将土壤解释为多层结构是很重要的,以便准确地计算来自故障输电线路结构的传导干扰,以成本有效的方式设计必要的安全接地和梯度控制缓解系统。

Right-of-Way 模型。

应创建详细的模型,包括电力线、管道、铁路、电信线路和任何相关设施(例如发电厂和变电站)和接地导体(例如,牺牲阳极和塔/杆接地),以便在确定对受干扰线路的感应和传导干扰水平时考虑与所有这些实体的相互影响。 重要的是包括架空地线、中性导体、及其他附近的金属线或未明确作为研究对象的导体以及连接到架空地线的杆塔拉线。

负载条件下的模拟。

当受干扰线路建成后,在电力线负载条件下,主要的干扰来自于磁场感应干扰:这里关键的问题是要确定受干扰线路的电位(由此而产生的接触和跨步电压以及设备中的电压差)。 在负载条件下的研究中,重要的是要考虑可能的相线不平衡。 如果在稳态条件下线路中有大的谐波电流, 应考虑它的影响。

故障条件下的模拟。

在故障条件下,必须将传导干扰(通过土壤)和感应干扰叠加,以计算受干扰线路的电位,电位差以及接触和跨步电压。 应在整个走廊中以有代表性的间隔模拟故障(如果可能,最好在输电线路的每个杆塔处),并考虑由输电线路杆塔流入到土壤中的电流。 应在整个走廊中有代表性的位置处计算产生的电压和接触电压。

发电厂和变电站模型。

在发生故障时, 为了计算通过土壤传导产生的电压,在建模时可能需要对受干扰线路附近的任何发电厂或变电站的接地系统进行简化。 模型中还必须包括与受干扰线路直接相连的发电厂。

缓解设计:梯度控制线。

该步骤确定沿着受干扰线路所需梯度控制线的范围。 应根据局部的多层土壤模型和干扰水平确定每个区域中所需布置的缓解线,例如, 所需的导线数量以及是否必须重新安置或移除与传输线杆塔接地导体相连接的外延接地导线。

受干扰附属设施的电位梯度控制导体网。

如果在增加电位梯度控制导体网之后,受干扰线路附属设施的接触或跨步电压仍过大,应对接地系统设计进行详细说明。

总结报告。

在完成研究后,应提交一份信函报告或详细的装订的项目总结报告。 包括的关键内容如下:

  • 由多层土壤电阻率分析所得的多层土壤结构列表。
  • 测量的视在土壤电阻率值与由测量数据得出的等效多层土壤结构的比较图表。
  • 在最坏的负载条件下,及有和没有建议的缓解线时,受干扰线路沿着走廊的电位曲线图。
  • 在各种模拟的故障条件下,及有和没有缓解线时,受干扰线路沿着走廊的电位及电压曲线图。
  • 对于有和没有缓解线的情况下,受干扰线路在代表性区域由附近故障传输线杆塔所带来的传导干扰和线路感应干扰而产生的接触电压和电压曲线图。
  • 受干扰附属设施的电位梯度控制导体网相关的接触电压透视图和平面图。

一个典型的常见问题

沿一个500公里长的管道,获取土壤电阻率数据及任何其他现场数据需要多长时间?

另外,有人提到应该以至少100米的间距进行测量,是不是我的理解有误? 沿整个走廊,管道在相当长的距离内,将与200kV和400kV传输线平行或交叉。 该管道还与电力线的附近的许多其他管道交叉。

沿整个 X km 管道,测量所需土壤电阻率数据所需的时间取决于几个因素,包括测量过程中的晴天时间、进入现场的容易程度及天气条件和地形。 我们已经看到一个由两人组成的团队,每天可完成两个测量站点,每个测量站点需要大约15次测量,测量时Wenner电极间距从0.5 m和100 m之间(相邻电极之间)。 选择测量站点的位置时,要考虑选择预计干扰会比较强的地方,受干扰线路附属设施的位置, 及沿公用走廊约2公里的区域间隔,所需的实际测量站点间距还取决于土壤结构沿着公用走廊的均匀程度变化。

请注意,应谨慎选择土壤电阻率测量设备及测量路经,并进行精确测量,以确保获得满意的结果。 SES可以在这方面提供支持。 如果天然气和电力公司提供的图纸和数据完整并且准确,则不需要其他现场数据。 但是,收集数据不应该被低估为一项任务,因为数据经常不完整或不清楚,需要进一步询问甚至是现场检查。 土壤电阻率测量要反应出相当大深度范围内的土壤特性,因为当发生故障时,由传输线杆塔对管道传导干扰而产生的电压会受到深层土壤电阻率的影响,并且长电位梯度控制缓解线的性能也会受到其影响:在以前发送给您的文章中,土壤分层不同会导致传导干扰和缓解性能有数量级差异。 拥有这些数据可以实现精确建模,并最终得到低成本高效益的缓解设计。


计算工具

SES建议使用CDEGS软件包进行与AC干扰研究相关的分析和设计工作。 单击此处 查看正确选择软件包的决策过程。

请注意,ECCAPP是一个由SES为EPRI和A.G.A / PRC开发的,基于旧版本的MALZ / TRALIN / SPLITS工程软件模块(1985版),专门用于研究AC干扰的软件包。 目前,它只能模拟均匀土壤,对非均匀土壤中传导干扰的研究存在严重的局限性(结果可能会有数量级的误差)。

一些工程咨询公司目前使用的其它一些软件包,也基于均匀土壤的假设。 软件包的这些限制应该去除。