一种基于地中屏障的埋地管网入地电流防护方法
阅读说明：本技术 一种基于地中屏障的埋地管网入地电流防护方法 (Underground barrier-based ground current protection method for buried pipe network ) 是由 郭磊 寇晓适 鲁海亮 董曼玲 李纯 丁国君 张科 李元杰 刘阳 姚伟 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于地中屏障的埋地管网入地电流防护方法,将平板型的屏障垂直布置在埋地管道与杆塔接地装置之间的土壤,屏障的位置靠近杆塔接地体或埋地管道。提出了屏障只布置在杆塔接地体侧,或只布置在埋地管道侧,或同时布置在杆塔接地侧和埋地管道侧三种布置方案。当电网发生接地故障或遭受雷击时,由于屏障的存在,可避免土壤中的放电通道发展到达管道处,减小流向管道侧的电流,降低电网对管道的影响。(The invention discloses a ground current protection method for a buried pipe network based on an underground barrier. The three arrangement schemes that the barrier is only arranged on the side of the tower grounding body, or only arranged on the side of the buried pipeline, or simultaneously arranged on the side of the tower grounding body and the side of the buried pipeline are provided. When the power grid has a ground fault or is struck by lightning, the discharge channel in the soil can be prevented from being developed and reaching the pipeline due to the existence of the barrier, the current flowing to the pipeline side is reduced, and the influence of the power grid on the pipeline is reduced.)
技术领域
本发明属于输变电技术领域，具体涉及一种基于地中屏障的埋地管网入地电流防护方法。
背景技术
雷击架空输电线路时，可能会造成绝缘子闪络。通常情况下，闪络是一个沿绝缘子表面的电离通道，该通道会与杆塔和接地基础相连，最终流经土壤，将雷电流释放到杆塔和接地基础附近的浅表层土壤。雷电流在土壤中释放时，如果冲击电流很大，将存在击穿土壤，在土壤中形成电弧的可能性。电弧路径终点可能是附近的地下水位，但更可能是土壤中布置的水管、下水管道、市政天然气管道、输油管道、埋地通信电缆与光缆和/或电力电缆等。在雷击引起的闪络电流后会有工频续流，若土壤在雷电冲击作用下放电击穿，并形成电弧通道，那么工频续流会以电弧形式在雷电通道上流过，并最终止于埋地的金属管道表面。当金属管道和杆塔接地装置距离较近时，在输电线路发生接地故障的情况下，故障电流也可能直接由接地装置流向金属管道，对金属管道造成威胁。
另一方面，入地电流会引起管道附近的地电位升高，而管道金属与远方的低电位相连，因此管道的防腐层上会承受较高的电压，可能会被击穿。
发明内容
本发明提供了一种埋地管网入地电流防护方法，当输电线路遭受雷击或发生接地故障时，对埋地管网进行防护。
为达到上述目的，本发明所述一种基于地中屏障的埋地管网入地电流防护方法，在埋地管道和杆塔接地装置之间设置屏障，所述屏障包括绝缘板，所述绝缘板上安装有导体。
进一步的，屏障中的导体安装在绝缘板的一侧，且导体的直径小于绝缘板的宽度，长度小于绝缘板的长度。
进一步的，屏障的下沿位置低于杆塔接地装置和埋地管道的下沿。
进一步的，导体布置在埋地管道轴心同一深度处。
进一步的，在安装屏障时，将屏障有导体的一侧面向埋地管道。
进一步的，屏障的长度大于接地装置的对角线长度，高度大于埋地管道在地中的最大深度。
进一步的，绝缘板由环氧树脂材料制成。
进一步的，导体为石墨导体。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
本发明将平板型的屏障垂直布置在埋地管道与杆塔接地装置之间的土壤中，当电网发生接地故障或遭受雷击时，由于屏障的存在，既可避免土壤中的放电通道发展到达埋地管道处，又可减小流向埋地管道侧的电流，还可平衡管道和杆塔附近的地电位升，降低电网对管道的影响，以实现对埋地管网的防护。
进一步的，屏障中的导体安装在绝缘板的一侧，且导体的直径小于绝缘板的宽度，长度小于绝缘板的长度，避免杆塔接地装置直接对屏障中的导体放电。
进一步的，导体布置在埋地管道轴心同一深度处，提高屏障的保护效果。
进一步的，屏障的长度大于接地装置的对角线长度，高度大于埋地管道在地中的最大深度，提高屏障的保护效果。
进一步的，绝缘板由环氧树脂制成，环氧树脂的绝缘性能和耐热性能优良，能保证保护效果，且使用寿命长。
进一步的，导体为石墨导体，避免导体被腐蚀。
附图说明
图1为本发明提出的屏障布置示意图；
图2为屏障的具体结构示意图；
图3为实施1中安装屏障前后；
图中：1、杆塔接地装置；2、屏障；3、埋地管道；21、绝缘板，22、导体。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本发明的技术解决方案是，一种基于地中屏障的埋地管网入地电流防护方法，在埋地管道3和杆塔接地装置1之间的区域中，在距离埋地管道3为1m的位置安装一个屏障2，为了减小施工难度，屏障2采用平板型且竖直布置。
屏障2的结构见图2，屏障2由绝缘板21和导体22组成。绝缘板21中心位置安装有导体22，导体22为棒状。绝缘板21可以防止杆塔接地装置1对埋地管道3放电，阻断放电通道的生成，同时绝缘板21改变了地中电流的散流路径，减小流向埋地管道3方向的电流；屏障2中的导体22则可以平衡埋地管道3或杆塔接地装置1附近的地电位升。
优选的，为了避免杆塔接地装置1直接对屏障2中的导体22放电，在电流的热效应下，烧坏绝缘板21。屏障中的导体22只安装在绝缘板21的一侧，且导体22的直径小于绝缘板21的宽度，长度小于绝缘板21的长度。在安装屏障2时，有导体22的一侧面向埋地管道3，没有导体22的一侧面向杆塔接地装置1。
安装屏障2后，电弧通道到达屏障2附近时，具有强烈的热效应，绝缘板21需同时具备优良好的绝缘性能和耐热性能，所以绝缘板21选择环氧树脂材料。
金属导体材料在土壤中存在腐蚀的问题，导体22优选石墨导体。
为了保障屏障的效果，屏障2的长度应大于接地装置1的对角线长度，高度应大于埋地管道3在地中的最大深度，导体22布置在埋地管道3轴心同一深度处，导体22长度取绝缘板21长度的一半。
实施例2
一种基于地中屏障的埋地管网入地电流防护方法，在埋地管道3和杆塔接地装置1之间，距离接地装置2m的位置竖直安装一个屏障2，屏障2由绝缘板21和导体22组成。绝缘板21中心位置安装有导体22。绝缘板21可以防止杆塔接地装置1对埋地管道3放电，阻断放电通道的生成，同时绝缘板21改变了地中电流的散流路径，减小流向埋地管道3方向的电流；屏障2中的导体22则可以平衡埋地管道3或杆塔接地装置1附近的地电位升。
屏障2中的导体22仅安装在绝缘板21靠近埋地管道3一侧，且导体22的直径小于绝缘板21的宽度，长度小于绝缘板21的长度。以避免杆塔接地装置1直接对屏障2中的导体22放电，在电流的热效应下，烧坏绝缘板21。
实施例3
本实施中，在埋地管道3和接地装置1之间布置有两个屏障2，一个屏障2和埋地管道3的距离为2m，另一个个屏障2和接地装置1的距离为1m，两个屏障2采用平板型且竖直布置，以减小施工难度。
屏障2包括绝缘板21和导体22。导体22安装在绝缘板21中心处，导体22为棒状。绝缘板21用于防止杆塔接地装置1对埋地管道3放电，阻断放电通道的生成，同时改变了地中电流的散流路径，减小流向埋地管道3方向的电流；导体22则可以平衡埋地管道3或杆塔接地装置1附近的地电位升。
优选的，为了避免杆塔接地装置1直接对屏障2中的导体22放电，在电流的热效应下，烧坏绝缘板21。屏障中的导体22只安装在绝缘板21的一侧，且导体22的直径小于绝缘板21的宽度，长度小于绝缘板21的长度。在安装屏障2时，有导体22的一侧面向埋地管道3，没有导体22的一侧面向杆塔接地装置1。
安装屏障2后，电弧通道到达屏障2附近时，具有强烈的热效应，绝缘板21需同时具备优良好的绝缘性能和耐热性能，所以绝缘板21选择环氧树脂材料。
导体22为石墨导体，以避免金属导体材料在土壤中存在腐蚀。
为了保障屏障的效果，屏障2的长度大于接地装置1的对角线长度，高度大于埋地管道3在地中的最大深度，导体22布置在埋地管道3轴心同一深度处，导体22长度取绝缘板21长度的一半。
需要说明的是：屏障2的数量和位置，根据现场施工的实际情况灵活选取，其中优选在管道侧和杆塔侧同时布置；其次，选择只在管道侧布置；最后，选择只在杆塔侧布置。
实施例4
以接地电阻为10Ω的杆塔接地装置为例，杆塔接地装置为方框加射线型，方框的边长为15m，射线的长度为20m，接地装置的对角线长度约为61m，接地装置的埋深为0.8m。
接地装置附近有30km的埋地金属管道，埋地金属管道与接地装置的最近距离为6m，管道外径1016mm，壁厚22mm，防腐层为3mm厚度的3PE材料，管道轴心埋深为1.5m，管道在地中最大深度约为2m。
同时在埋地管道侧和接地装置侧1m处均布置一个屏障2，屏障2的长度取61m，宽度取2m，屏障中的导体22采用直径30mm的石墨。
当接地装置流过50kA的2.6/50μs雷电流时，安装屏障2前后，埋地金属管道涂层的最大电压见图3。安装屏障前涂层的电压峰值为85.5kA，安装屏障后涂层的电压峰值为74.1kA，由此可见，屏障使涂层最大电压降低了13.3%。
以上内容是对本发明所做出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
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