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直埋金属管道对其内铠装通信电缆的电磁屏蔽计算水泥砌块机

通信电缆砌块机
2022年08月17日

直埋金属管道对其内铠装通信电缆的电磁屏蔽计算

直埋金属管道对其内铠装通信电缆的电磁屏蔽计算 2011年12月09日来源：中图分类号：TM153　　　文献标识码：A文章编号：0258-8013 (2000) 04-0044-06ELECTROMAGNETIC SHIELDING CALCULATION OF THE TELECOMMUNICATION CABLE SURROUNDED BY BURIED PIPELINESZOU Jun， YUAN Jian-sheng， LU Jia-yu， MA Xin-shan(Tsinghua University, Beijing 100084，China)ABSTRACT：A universal model of telecommunication cable surrounded by the buried metal pipeline for calculating their current distribution and shielding effects is presented, which takes the inductive coupling and resistive coupling with each other in the presence of a uniform half space conductive medium(earth) into account. The model is based on the combination of the circuit theory and the electromagnetic field theory. By means of dividing the conductor element using a linear interpolation method, a discrete equation group is constructed to solve the current distribution and then calculate the shielding effect of the underground telecommunication cable system. In fact, the model developed can be generalized easily to solve the current distribution of the multi-conductor system. The validation of the model is verified by a practical problem case.KEY WORDS：power line; telecommunication cable; electromagnetic shielding; dangerous influence; universal model1　引言　　电力线路对地下通信电缆线路的危险影响的分析计算是一项十分有意义的课题。当危险影响超过一定标准时(如电力部规程［1］)，常见的方法是施工时在通信电缆附近安装屏蔽线或在通信电缆外套装金属管道等方法进行电磁屏蔽，以期系统达到规程要求。对于这种同时考虑直埋金属管线、电缆屏蔽层和铠装所构成的多层导体系统的电磁屏蔽计算的方法目前尚未见报道。　　涂有外被层的地下金属管道对地泄漏电流很小，计算电流时一般忽略管道纵向不同部分之间的阻性耦合，此时可根据传输线理论求解［2～5］。对于直埋金属管道和直埋铠装电缆，阻性耦合影响较大，用传输线理论求解困难。加拿大学者Dawalibi博士在分析接地网导体中电流分布时，考虑阻性耦合影响，将导体泄漏电流集中于若干点流入大地［6～9］，这与直埋金属管道、铠装电缆分散接地的特点有较大差异。针对这一特点，本文对直埋导体单元中电流采用线性插值，同时，对管道内的铠装，提出了铠装—管道计算模型。在Sunde理论［10］与现代数值计算技术基础上，建立地下电缆系统电流分布的离散化方程组，求解电流分布，然后进行相应的电磁屏蔽计算。2　计算模型　　图1是架空电力线路和套有金属管道的铠装电缆系统示意图。对电力线路，考虑在故障条件下，线路纵向电流和沿杆塔入地电流对通信电缆的影响。上述相互耦合的多导体系统，采用离散化方法形成相应的电网络模型。为此，作如下假设：(1)屏蔽层、铠装、管道为同轴且均匀的管状圆柱体，在计算分析时，将其作用集中在电缆轴线上，即将均匀管状圆柱体等效为线状导体；(2)屏蔽层与铠装之间忽略横向泄漏电流，即屏蔽层电流沿轴向均匀分布；(3)忽略铠装与管道之间的横向电容电流，只考虑其介质中阻性泄漏电流，进一步假设铠装与管道之间横向泄漏电阻沿轴向均匀。图1　架空电力线路与地下通信电缆系统示意图Fig.1　Diagram of the power line andunderground telecommunication cable system　　基于上述假设，可将管道、电缆铠装视为由若干均匀线段构成的或者说离散化为若干单元，同时保证每一单元为直线段。屏蔽层电流不随距离而变化，可不作离散化处理。离散化单元可分为三类：(1)直接与大地接触的管道、铠装单元，应考虑单元分散接地的特点；(2)管道内的铠装单元，铠装与管道为点接触，由假设(3)介质中泄漏电流可近似认为集中在单元两端；(3)屏蔽层单元电流恒定，其与管道、铠装单元的作用仅为感性耦合。因此，在分析时，可先不考虑屏蔽层电流，待管道、铠装单元离散化后，用外推的方法追加其影响。同时，忽略电缆系统中电流对电力线路的反作用，则电力线路电流是逐段均匀的。2.1　直埋单元的离散化模型(不考虑屏蔽层电流)　　将直埋管道单元与直埋铠装单元统一编号，单元总数为N；电力线路共M段，每段电流为IFm；电力线路入地电流共M＋1个，记为IEn。图2是直埋单元与电力线路示意图，在大地表面建立全局坐标系(x,y,z)，以每单元中点为原点建立局部坐标系(ξ，η，ζ)。