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交流电气化铁路杂散电流对埋地管道干扰规律研究

作　者: 陈绍凯
导　师: 李自力
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气储运工程
关键词: 交流电气化铁路杂散电流埋地管道干扰管地电位实验软件
分类号: TE988.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

我国社会经济的飞速发展对交通和能源等基础设施建设的需求越来越多。近年来,随着既有铁路电气化率的提高和多条客运专线的开通,我国电气化铁路已接近3万公里,位居世界第二位。与此同时,为满足各地不断增长的能源需求,我国油气管道的里程也与日俱增。由于地理位置的限制,在油气管道与电气化铁路的设计建设过程中,不可避免的出现并行或交叉穿越敷设的情况,埋地油气管道将会受到杂散电流的干扰腐蚀,若处理不当,将会形成很大危害。因此探索电气化铁路杂散电流对管道的干扰规律,降低电气化铁路对埋地金属管道的干扰影响,对保证油气管道的安全、平稳运行,有着十分重要的意义。本文从研究交流电气化铁路杂散电流干扰模拟原理出发,结合现场实际情况,建立实验装置,模拟现场进行实验,得出在电气化铁路与金属管道并行、交叉斜接近或穿越等不同工况下,电气化铁路杂散电流对管道的干扰规律。同时,依据电场基本理论,进行电气化铁路杂散电流干扰的理论推导,得出不同干扰条件下埋地管道的对地电位计算公式,以管地电位的大小作为腐蚀干扰程度的判据。此外,还确定管道交流参数、钢轨交流参数、牵引网阻抗等基本参数的计算公式,并在分析对比理论计算值和实验测得值的基础上,修正理论模型,编制干扰预测软件,实际判断在电气化铁路杂散电流干扰下管道上任一点管地电位的大小,用于预测管道受干扰腐蚀的程度,为如何进行杂散电流的防护以及排流提出理论和实践依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-18
  1.1 研究目的和意义  8-9
  1.2 研究现状及发展趋势  9-17
    1.2.1 杂散电流概述  11-13
    1.2.2 杂散电流对埋地管道的危害及特点  13-14
    1.2.3 杂散电流对埋地管道腐蚀的判断  14-16
    1.2.4 管道中杂散电流的测试  16-17
  1.3 研究内容  17-18
第二章电气化铁路供电系统概况  18-27
  2.1 电气化铁路牵引供电方式  18
  2.2 电气化铁路牵引网简介  18-19
  2.3 牵引网阻抗计算  19-27
    2.3.1 阻抗基本计算公式推导  19-21
    2.3.2 直供方式牵引网阻抗计算  21-25
    2.3.3 带回流线的直供方式牵引网阻抗计算  25-26
    2.3.4 自耦变压器直供方式牵引网阻抗计算  26-27
第三章交流电气化铁路杂散电流干扰原理及理论研究  27-37
  3.1 交流电气化铁路对埋地管道的耦合干扰原理  27-28
  3.2 电场基本理论  28-30
    3.2.1 点电极周围大地的电位  28-29
    3.2.2 半球形电极在周围大地中形成的电位  29-30
  3.3 杂散电流在大地中及埋地金属管线上的电位分布  30-33
    3.3.1 电气化铁路泄露杂散电流在周围大地中形成的电位  30-32
    3.3.2 集中电流入地在埋地金属管线上产生地电位的情况  32-33
  3.4 交流电气化铁路泄露杂散电流对埋地金属管线的干扰  33-35
    3.4.1 对临近并行金属管线的影响  33-34
    3.4.2 对交叉穿越或斜接近金属管线的影响  34-35
  3.5 管道和钢轨交流参数的确定  35-37
    3.5.1 “管道—大地”回路传播常数和特性阻抗的确定  35-36
    3.5.2 “钢轨—大地”回路传播常数的确定  36-37
第四章交流电气化铁路杂散电流干扰的实验研究  37-64
  4.1 实验简介  37-38
  4.2 交流杂散电流对临近并行埋地管道的干扰实验  38-47
    4.2.1 实验内容概述  38
    4.2.2 电极间距5m 呈不对称布置在不同平行间距下对管地电位的影响  38-42
    4.2.3 电极间距4m 呈对称布置在不同平行间距下对管地电位的影响  42-44
    4.2.4 电极间距2m 呈对称布置在不同平行间距下对管地电位的影响  44-46
    4.2.5 小结  46-47
  4.3 交流杂散电流对交叉穿越埋地管道的干扰实验  47-64
    4.3.1 实验内容概述  47
    4.3.2 交叉点位于电极中点处，交叉位置和角度对管地电位的影响  47-55
    4.3.3 交叉点位于接近电极一侧处，交叉位置和角度对管地电位的影响  55-62
    4.3.4 小结  62-64
第五章软件介绍  64-78
  5.1 软件简介  64-69
    5.1.1 软件功能介绍  64
    5.1.2 软件主界面及操作  64-66
    5.1.3 软件结果  66-69
  5.2 软件预测数据与实际数据的对比分析  69-78
    5.2.1 软件预测数据与实验数据的对比  69-76
    5.2.2 软件预测数据与现场数据的对比  76-78
结论  78-80
参考文献  80-83
攻读硕士学位期间取得的学术成果  83-84
致谢  84

交流电气化铁路杂散电流对埋地管道干扰规律研究

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