CN100563072C - 用于屏蔽由电力传输线产生的磁场的方法和被这样屏蔽的电力传输线 - Google Patents

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Abstract

一种电力传输线(1)，包括：至少一根电缆(3)，包封所述至少一根电缆(3)并包括底部(5)和盖(6)的铁磁材料制成的管道(2)，以及用于电连接所述底部(5)和所述盖(6)的电接触元件(7)，其中所述电连接元件(7)从由金属熔合连接和适合于刺穿所述铁磁材料的弹性构件构成的组中选择，使得可以提供在底部(5)和盖(6)之间的电磁连续性，以便改善管道(2)的磁屏蔽性能。

Description

用于屏蔽由电力传输线产生的磁场的方法和被这样屏蔽的电力传输线
技术领域
本发明涉及用于屏蔽由电力传输线产生的磁场的方法和被这样屏蔽的电力传输线。
背景技术
一般地说，大功率的电力传输线被设计用于在中压(一般10-60kV)和高压(一般高于60kV)以及数百安培(一般500-2000A)数量级的电流下工作。在这些线路中传输的电力可以达到数百一般400MVA的数量级。一般地说，传输的电流是低频的交流，换句话说一般低于400Hz，典型的为50-60Hz。一般地说，这些线路用于从电站向市中心通过几十千米(一般为10-100km)数量级的距离传送电力。
一般地说，电力传输线是三相线路，其包括被埋在1-1.5m深的电缆沟内的3根电缆。在直接包围着电缆的空间内，磁场H可以达到相当高的值，并且在地平面上(即距离线路1-1.5m的距离)可被测量到高至20-60μT(和这些电缆彼此相对的几何排列有关)的磁感应。
为了避免由于暴露于由低频源(50Hz)产生的这个大小的磁场可能的生物影响，被规定一个“安全门限”，在这个门限之下，生物破坏的可能性被减到最小，即使不被消除。一些国家趋于一致的磁感应的门限是0.2μT，这是一个比由上述的未屏蔽的三相线路产生的磁感应大约小100倍的值。
众所周知，把电力电缆置于屏蔽管道中可以减少其产生的磁场。
P.Argaut，J.Y.Daurelle，F.Protat，K.Savina以及C.A.Wallaert的论文“Shielding technique to reduce magnetic fields from buriedcables”A 10.5，JICABLE 1999研究和比较了由置于电缆上方的截面断开的屏蔽，例如铁磁材料板，和被置于电缆周围的截面闭合的屏蔽，例如铁磁材料制成的矩形截面的管道，提供的屏蔽效果。按照这篇论文，利用截面断开的屏蔽，可以获得大约为5-7的衰减系数，利用截面闭合的屏蔽，可以获得大约为15-20的衰减系数，而当截面闭合的屏蔽非常靠近电缆被形成时(例如由直接包围在三个电缆周围的铁磁材料板构成)，可以获得大约为30-50的衰减系数。
虽然上面报告了闭合的管道提供最好的屏蔽效果，但本申请人注意到，把电缆安装到闭合的管道中是一种困难而成本高的操作，特别是由于需要高的拉力，并且一直考虑使用两件式的管道，尤其是包括底部和盖的管道，以便帮助安装过程。利用两件式的管道，在把底部置于电缆沟道中之后，把电缆敷设在底部中，最后把盖靠置在底部上，使得基本上封闭管道。因而两件式管道允许较大的敷设长度，特别是在曲折的路径中，此时在封闭的(一件式)管道中电缆的拉动将是非常困难的。此外，两件式管道使得能够在敷设之后和敷设期间对电缆进行检查。
不过，本申请人观察到，由于接触表面的不可避免的不平整和波动，两件式管道一般在底部和盖之间的界面具有气隙，并且已经证明，这种气隙的存在可以极大地影响管道的磁屏蔽性能。例如，本申请人通过数字模拟证实，具有1厘米宽的纵向气隙的圆柱形屏蔽管道在2.4米的距离处确定存在大约为使用完全闭合的管道时6倍的磁场。本申请人把这种劣化归因于由气隙的高的电阻率和高的磁阻引起的屏蔽的电和磁的连续性的间断。换句话说，屏蔽局部减少了其磁场限制能力，并具有严重的磁力线泄漏。
本申请人观察到，在实际上，这种气隙的存在是不可避免的，这不仅是因为底部和盖的表面的不完善的平面性，而且还因为一般在现场安装期间带来的氧化物、砂子、污物、松散材料的存在，它们可以阻止或限制在底部和盖之间的紧密的接触。
发明内容
本申请人解决了两件式管道的磁屏蔽性能的改善问题，如上所述，这是一种关于安装的解决方案。
本申请人还发现，两件式管道的磁屏蔽性能可以通过在底部和盖之间提供合适的磁连续性来控制。
具体地说，这种磁连续性可以通过在底部和盖之间提供具有预定的高导电率的、适合于在底部和盖之间能够形成高导电性通路的电连接来获得。
本申请人还发现，两件式管道的磁连续性可以通过在底部和盖之间提供机械的和电气的连接来改善，并且观察到不同的连接方案在改善屏蔽的磁连续性方面可以提供非常不同的结果，取决于在底部和盖之间的气隙的减少和导电通路的形成。
具体地说，本申请观察到，当电连接通过平的表面接触限定时，由于在连接界面处的腐蚀作用和灰尘以及污物积累，这种电连接可能是有缺陷的。
本申请人发现，借助于材料相互渗透的弹性连接，或者借助于局部的金属熔合，连接两件式管道的盖和底部，能够获得有效地屏蔽电缆所需的电磁连续性，具有可以和完全封闭的屏蔽相比的效果。
为了说明本发明，利用“材料相互渗透”指当一个本体经受塑料变形，使得在其边界内接收另一个本体的材料的状态。
此外，为了说明本发明，“局部金属熔合”旨在用于指通过下述方法获得的金属扩散：焊接(连接两件物体的熔合部分是冶金的，并且需要相当的扩散，最好添加有帮助进行焊接的材料)、铜焊(其中青铜金属熔化，但被连接的零件可以不熔化，因而熔合部分一般由有限地在连接部分中扩散的青铜金属构成)、低温焊(其中既不发生连接表面的熔融状态的扩散，也不发生固态的扩散，熔合部分由粘附在每个金属表面上的熔融的焊料确定)、或者类似的方法(例如硬纤焊，这是一种焊接方法，其中借助于加热到427℃以上，并使用其熔点低于基本材料的熔点的非铁填料产生接合，和铜焊的区别在于，在连接处的填料金属中不分布毛细管的吸引作用)。
利用材料的相互渗透实现的弹性连接例如可以通过使用具有尖锐的突出部分的连接件来获得，例如具有尖锐的齿的弹性夹，被施加于底部和盖的叠置的部分上。尖锐的突出部分除去限定电连接点之外，还在施加连接件的期间在连接表面上进行清洁操作，除去在表面的那些点上存在的任何氧化物、污物、砂子或松散材料。
利用材料相互渗透实现的弹性连接，例如由夹子实现的连接，是能够非常简单而迅速地实现的，和金属熔接不同，其不需要本地电源(在敷设现场可能没有本地电源)。
在第一方面，本发明涉及一种电力传输线，包括：
-至少一根电缆；
-包封所述至少一根电缆并包括底部和盖的铁磁材料制成的管道；以及
-用于电连接所述底部和所述盖的电接触元件，其中所述电接触元件从由金属熔合连接和适合于穿入所述铁磁材料的弹性构件构成的组中选择。
所述管道可被置于地下。
优选地，所述电力传输线包括被排列成三叶形构形的三根电缆。
底部和盖有利地具有在管道的两侧上的重叠的部分，并且所述电连接元件优选地施加于所述重叠的部分。所述重叠的部分可以由气隙分开，并最好具有至少大于所述气隙的厚度的5倍的宽度。所述气隙最好最多是所述管道的截面的周长的3％。在底部和盖的重叠部分之间可以设置其导磁率大于空气的导磁率的材料。
所述电连接元件具有优选地最多为50cm，更优选地最多为25cm的相互的纵向距离。按照一个实施例，电接触元件可以是具有借助于使其产生塑性变形而能够穿入所述铁磁材料内的部分的弹性夹。
所述管道有利地包括多个彼此局部重叠的纵向部分，每个所述纵向部分包括底部部分和盖部分。所述底部部分优选地具有基本上呈U形的截面，所述盖部分优选地基本上是平的。
有利的是，所述纵向部分彼此电气相连。例如，纵向部分可被重叠一个最好至少为所述管道的宽度的25％的长度。每个所述纵向部分的盖和底部部分可以彼此沿纵向错开。至少两个所述纵向部分可以沿着不同的方向延伸，并且所述管道可以包括用于连接所述两个管道部分的连接构件，所述连接构件由借助于所述电连接元件电气连接的两个部分构成。
在本发明的第二方面，本发明涉及一种用于屏蔽由包括至少一根电缆的电力传输线产生的磁场的方法，包括以下步骤：
-把所述电缆置于包括底部和盖的铁磁材料的管道中；以及
-提供在所述底部和所述盖之间的电连接，所述电连接具有至少为150西门子/米，优选地至少为500西门子/米，更优选地至少为1500西门子/米的每米长度的电导。
优选地，所述电连接通过局部金属熔接(例如焊接，低温焊，铜焊)制成，或者通过具有材料相互渗透的弹性连接构成。
优选地，把所述至少一根电缆置于管道中包括叠置所述底部和所述盖的各自的侧部，并且所述电气连接所述底部和所述盖包括电气连接所述侧部。
电气连接所述侧部可以包括对所述侧部施加多个能够在弹性的作用下刺穿所述侧部的表面的金属的弹性夹。
把所述至少一根电缆置于管道中的步骤优选地包括把所述底部设置在地下，把所述至少一根电缆敷设在所述底部内，以及把所述盖倚靠在所述底部上，使得基本上封闭所述管道。
有利的是，所述管道包括多个纵向部分，所述方法还包括使所述纵向部分电气相连。
附图说明
由本发明的一些例子的详细说明，可以更清楚地看出本发明的其它特征和优点。下面提供的所述说明和附图有关，这些附图只是以举例的方式提供的，而没有限制的意义，其中：
-图1表示按照本发明的电力传输线的一部分；
-图2a是沿图1的电力传输线的平面II-II取的截面图，图2b是由图2a的虚线包围的部分的放大图，以及图2c是图2b的另一个实施例；
-图3两件式管道的透视图，其是图1的电力传输线的一部分，为了说明的目的其中的盖沿横向移开了；
-图4a是图1的电力传输线的侧视图，图4b是图4a的虚线包围的部分的放大图；
-图5表示按照本发明的电力传输线的一个弯曲的部分；以及
-图6表示实验结果。
具体实施方式
参见图1和图2a，适用于以中功率或高功率进行三相传输的电线1包括由铁磁材料制成的管道2和在管道2内部延伸的三根电缆3。电缆3适用于传输一般包括在50和60Hz之间的频率的交流电流，并且被设置以三叶形结构相互接触(换句话说，具有基本上在等边三角形的顶点的几何中心)。电缆3还可以被敷设在管道2的底部，虽然这种方案可能需要较宽的管道，并且可能增加电缆周围的磁场。
电线1例如是适用于在大约132kV的电压，大约400A的电流下操作的高功率传输线，能够传输高达860A的电流。电线1特别旨在用于地下应用，虽然其屏蔽性能使得其也适用于地上应用。
每根电缆3例如可以包括漆包的Milliken铜导体，其利用挤压的聚合物绝缘例如交链的聚乙烯(XLPE)类的绝缘来绝缘。Milliken导体例如可以具有1600mm2的截面。每个电缆的外表面也可以配备有金属护套，用于保护以防湿气。每个电缆的整个外径一般是100mm。
电缆3可以借助于紧固件或其类似物被捆绑成三叶形构形。或者，通过合适地选择管道2的尺寸，可以把最好木制的一个或几个楔形部件以合适的距离设置在电缆3和管道2的内壁之间，以便沿着线路把电缆3保持为三叶形构形。
此外，三叶形的电缆3可以和管道2的底部直接接触，或者可以相对于所述底部被抬高到靠近管道2的截面的几何中心的位置。为了抬高三叶形的电缆3，可以在管道2和电缆3之间提供薄垫片构件。
未由三叶形电缆3占据的管道2的内部空间可以保留其空气填充状态，或者利用具有低热阻的材料例如在同一申请人的国际专利申请WO9964367A1所述的惰性填料填充。
管道2是一种模块化的管道，其包括多个纵向部分4(图1中只示出了其中的3个)，一般具有几米的长度，端对端地连接而形成延伸的通道。
每个部分的长度按照实际的考虑选择，例如所述部分的重量和敷设管道的方法。例如，在手动进行敷设操作的情况下，每个部分的长度应当使得能够提供可以由相关人员容易地处理的重量。在其它情况下，例如如果采用机器进行敷设操作，则可以选用不同的选择准则。
每个部分4包括两个单独的构件，具体地说即一个底部5和一个盖6，它们被叠置并被彼此相连，从而限定一个基本上封闭的管道。优选地，部分4具有相同的长度，并且每个盖6具有和底部5相应的相同的长度和宽度。此外，底部5和盖6最好具有相同的厚度，优选地最多为10mm，更优选地最多为5mm，再更优选地为最多3mm。
由图2a的截面图可以较好地看出，底部5可以具有基本上U形的截面，盖6可以具有平的矩形滑板的形状。更详细地说，底部5可以具有底壁5a，从底壁5a向外倾斜的两个侧壁5b，以及和底壁5a平行且从侧壁5b的端部向外延伸而形成底部5的各自的“翅”的两个凸缘5c。底部5例如可以通过沿着4个基本上平行的线折叠平的矩形滑板来制造。在使用时，如果正确地进行管道2的挖掘操作和安装，底壁5a和凸缘5c最好应当被水平地平放。
盖6被定位使其横向的边沿和底部5的横向边沿对齐，使得盖6的横向部分6a和凸缘5c重叠。因而在管道2的两侧限定了两个叠置的区域，该区域具有基本上相应于凸缘5c的横向尺寸的宽度。所述宽度最好被包括在10和150mm之间。为了改善管道2的磁场限制性能，叠置区域的宽度和凸缘5c与横向部分6之间的可能的气隙---在图2b中分别标记为w和g---之间的比值应该最好大于5。而且，在管道横截面的总气隙---它是管道每侧的气隙g的二倍---最好低于管道横截面周边(不包括翅5c和盖的相对部分6a)的3％，更好的是低于1％，以允许磁循环。
如在附图2c的变形实施例中所示，底部5和该6之间的气隙可以(至少部分地)填充具有高于空气的导磁率的材料9。例如，在管道2的每侧的底部5和盖6之间插入磁性橡胶的填密件9。替换的，可以使用具有高导磁率的由钢或其他材料制成的刚性填密件。作为另一个变形，可以使用充满具有高导磁率的材料，例如铁末，的树脂或胶。通过增加底部5和盖6之间的导磁率，改善了管道2的磁连续性。有利地，填密件9的材料可以被选择具有低电阻率，以便改善底部5和盖6之间的电连接。替换地，有可能使用具有高电导率和低导磁率的材料，例如铜。底部5和盖6之间的没有填充填密件9的任何剩余的气隙，最好具有前述的最大尺寸。
如果管道2内(没有由三叶形的电缆占用的)的空间中具有装填物，例如有形成分，在安装传输线时应该注意避免该有形成分或类似物在盖6靠在凸缘5c上之前位于凸缘5c上。
底部5和盖6最好由相同的铁磁材料制成，最好是钢。材料的相对导磁率μMAX最好大于1000，更好地大于4000，再更好地大于8000，并且电导率最好大于106西门子/米。底部5和盖6还可以由两种不同的铁磁材料最好是两种不同类型的钢制成，每种具有上述的磁性能和电性能。
底部5和盖6的表面最好借助于电镀和涂焦油被处理。在表1中报告了可用于制造管道2的两种不同类型的钢的成分和电磁性能，其中被标识为“B”和“Q”。
表1
  名称   “B”   “Q”
  类型   Fe 510   ULC(超低碳)
  元素
  铁   97.910   99.668
  碳   0.180   0.010
  锰   1.460   0.190
  硅   0.270   0.030
  硫   0.018   0.011
  磷   0.015   0.005
  铬   0.050   0.013
  镍   0.030   0.025
  钼   0.020   0.005
  铝   0.027   0.027
  铜   0.020   0.016
  电/磁性能
  ρ[Ω.m]   2.16E-07   1.17E-07
  μ<sub>max</sub>   482   4900
  H<sub>μmax</sub>[As/m]   1350   145
在表1中，ρ是电阻率，μmax是相对导磁率的最大值，Hμmax是在μmax下的磁场强度。
至少由于μmax的较高的值，钢Q相对于钢B是优选的。实际上，通过选择具有较高的μmax值的材料，可以利用厚度较小因此重量较轻的管道获得可观的屏蔽性能。减少管道的重量对于减少安装费用是重要的，这是因为所述管道可以由安装人员手动地敷设而不用使用复杂的机器。本申请人已经证实，由钢Q制成的3-4mm厚的管道可以获得和由钢B制成的5-8mm厚的管道相同的屏蔽效果。
其它适合于这种应用的钢例如在欧洲专利申请EP 870848A1中描述了。
优选地，管道2的邻接的部分4沿纵向被叠置，如图3，4a，4b所示，以便避免磁屏蔽的间断。具体地说，两个连续的部分4，4”被重叠一个长度L。借助于其独特的截头锥形，可以进行部分5’和5”之间的重叠。相应的盖6’，6”最好也重叠相同的长度L。不过，每个盖6相对于相应的底部5被有利地移动一个预定的长度，所述移动的长度最好等于重叠的长度L。因而，部分4’的盖6’被定位使得其端部对着后面的一个部分4”的底部5”的端部，如图4b所示。
重叠的长度L优选地大于管道2的最大内部宽度W的1/4(L＞1/4·W)，更优选地大于所述宽度的1/2(L＞1/2·W)，进一步优选地大于所述宽度的3/4(L＞3/4·W)。在任何情况下，叠置的长度最好被包括在10和300mm之间。
底部5和盖6有利地彼此相连，以便增加在其界面处的电磁连续性，因而增加管道2的磁屏蔽性能。按照本发明，底部5和盖6之间的连接借助于局部金属熔接或借助于具有材料相互渗透的弹性连接来实现。因而，管道2配备有连接装置7，其或者是金属熔接的连接，或者是施加的适合于强制材料相互渗透的弹性构件。通过对管道2提供连接装置7，除去把两部分固定在一起并减少在界面处的任何可能的气隙之外，还能够在其间形成确保磁力线的连续的电连接。
其它类型的连接则不能确保相同的磁通连续性，这是因为存在间隙、灰尘与/或腐蚀，这些都妨碍正确的电连接，将大大减少管道的磁屏蔽能力。例如，如果使用带有扁平垫片的螺栓，则在垫片和可能的污物、管道的氧化物覆盖的表面之间的电接触可能较差。
在一个实施例中，如图2a，2b所示，连接装置7是由导电材料最好是钢制成的弹性夹。夹子7具有C形的弹性主体7a，适用于利用弹性力把盖6和底部5夹持并紧固在一起。夹子7还具有有助于固定操作的处置凸缘7b。由7d表示的主体7a的两个相对的臂带有指向主体7a内部的一个或几个齿7c，用于当施加夹子7时浅薄地刺透底部5和盖6的材料。臂7d的端部有利地向上弯曲，使得能够较容易地施加夹子7。材料渗透对于确保连接的稳定性和形成用于提供在盖6和底部5之间所需的电磁连续性的接触区域是重要的。此外，借助于刺穿底部5和盖6的表面，夹子7提供在底部5和盖6之间的更稳定的物理连接。
上述类型的夹子例如由ERICO Inc.，34600 Solon RoadSolon，Ohio 44139 United States生产(型号
Figure C0282973900151
H-Clips)。
利用锤子可以容易而快速地施加夹子7，每个夹子7可以在凸缘7b上被处理，被这样定位，使得臂7d的端部面向盖6和底部5的侧边，并通过锤击被施加，这样使齿7c刺入盖6和底部5的材料内。
夹子7可以有利地作为等距离的连接被施加，如图1所示。作为一个普遍的规则，连接间距越小，在底部5和盖6之间的电磁连接越有效。不过，应当进行折中，以便避免过高的成本。本申请人已经证明，利用50cm的纵向间距的夹子，可以获得大于30％的磁场屏蔽的改进(相对于无连接的情况)，利用25cm的纵向间距的夹子，可以获得大于45％的改进。
在邻接的部分4之间的重叠的区域，如图4b所示，夹子7将夹住3个重叠的部分(5’，5”6’或5”，6’，6”)，其总厚度是一个部分的厚度t的3倍。
如前所述，金属熔融连接代表适合于本领域的另一种类型的连接装置7。具体地说，底部5和盖6可以利用连续的低温焊接、焊接或铜焊、全部或几乎全部延伸管道的长度、或利用点低温焊、点焊或点铜焊实现连接。在相继的金属熔接点之间的距离可以和前面在夹子的情况下所述的一样。金属熔接点相对于夹子连接的优点是，能够在要连接的两个物体之间形成更连续的和均匀的电连接，但是其缺点是，更容易受到腐蚀，并且需要较长的时间，并且需要用于安装的电源。
参见图5，管道2可以有利地包括弯折的或弯曲的部分连接构件8，以便使得电力传输线1的方向能够水平或垂直地改变。连接构件8最好是由和底部5、盖6相同的材料制成的管状构件，具有呈的弯折或弯曲的部分，角α最好在3度和20度之间。优选地，连接构件8的尺寸被这样确定，使得封闭要被连接的两个部分4的端部。或者，连接构件8的尺寸可被这样确定，使得和部分4的内部配合。
连接构件8可以包括相互重叠的两个单独的零件，它们具有基本上相同的截面形状和基本上相同的底部5和盖6的尺寸；这两个元件将被称为连接构件8的底部和盖。
连接构件8被叠置到要被连接的每个部分4上，叠置的长度最好在10和300mm之间，同时相继的连接构件8最好间隔不小于1米，以便避免由于弯曲而在电缆3上存在过大的应力。
连接构件8的底部和盖可以有利地利用用于连接底部5和盖6的相同的夹子7来连接。在连接构件8和部分4之间的重叠的区域，夹子7必须把4个零件(底部5，盖6以及连接构件8的底部和盖)连接在一起，因而具有等于单个零件的4倍的总厚度。
本申请人已经证明，为了获得屏蔽的满意的磁连续性，应当这样选择和间隔连接装置7，使得在底部5和盖6之间提供一个电连接，所述电连接具有至少为150西门子/米的电导，优选地至少为500西门子/米，更有效地至少为1500西门子/米。例如，上述类型的间距为50cm的弹性夹能够提供每米长度大于1500西门子/米的电导。当然，借助于减少连接装置7的间距，可以获得较高值的电导。
底部5和盖6可以具有不同于上述的形状。例如，盖6可以具有半圆形或多边形的截面，例如三角形或四边形的截面；底部5可以具有半圆形的截面或者多边形例如四边形的截面；凸缘5c可以位于不同的平面上；电缆3的三叶形可被倒置，使得一根电缆在下方，两根电缆在上方，并且底部5的侧壁5b被这样倾斜，使得和这种结构配合。当需要时，连接构件8应当被制成相应的形状。
此外，底部5，盖6和连接构件8，代替完全由铁磁材料制成，可以包括由不同的材料制成的层，其中至少一层是铁磁材料。
关于连接部分4之间的连接，用于提供磁屏蔽4的连续性的另一种方案是端对端地定位底部5和盖6，并把它们焊接在一起。还有一个方案是使用由铁磁材料(最好和底部5和盖6的材料相同)制成的直的连接构件，也包括如同连接构件8的底部和盖构件，并且适用于和要被连接的每个部分4重叠一个在10和300mm之间的长度。还有一个可能的方案是对邻接的部分的端部提供横向的法兰，并例如利用夹子将它们相连。
还应当理解，所披露的夹子只是适用于进行具有材料相互渗透的弹性连接的连接装置的可能的例子。更一般地说，连接装置7可以包括任何弹性构件，在其弹性作用下其能够刺穿管道的材料(尤其是钢)，最好是具有如同齿7c的尖的凸起的弹性构件。也可以有利地使用市场上的紧固装置，例如具有锁定齿垫片的自攻螺丝或螺栓与/或螺母(例如扣紧螺母)。
例1
本申请人在几个不同的操作条件下测量了由上述的掩埋电力线在地面上方产生的磁场。
测试电路包括电流发生器，和所述发生器相连的三叶形构形的3根电缆3，含有来自所述发生器的出口的电缆3的50米长的圆柱形钢管道，以及含有来自所述圆柱形管道的端部的电缆的6个纵向部分4。在6个部分4的出口，电缆3被短路。纵向部分4在地下被重叠200mm，间隔1.4米。利用MACINTYRE ELECTRONIC DESIGNASSOCIATES，INC.(485Spring Park Place，Herndon，VA 20170)生产的型号为PLM-100WB Handheld ELF的磁力计在地面上方1米在第三和第四部分之间(即在传输线的中部)测量磁场。
底部构件5的尺寸如下：
高度：215mm
宽度：370mm；
长度：3000mm；
侧壁5b的斜度：8度；
底壁5a的宽度：230mm；
凸缘5c的宽度：40mm；
厚度：5mm。
盖构件6是5mm厚的370mm×3200mm的平板。底部5和盖6由钢Q制成。
电缆3是适用于132kV的传输线，直径为105mm。电缆3被馈以400A rms 50Hz的、平衡对称的3相电流。
磁场在下列不同的条件下被测量：
a)电缆3被直接掩埋(没有屏蔽管道)；
b)电缆3在管道2内部，利用60Kg/m2的力把盖6压在底部5上；
c)电缆3在管道2的内部，借助于夹子7每隔50cm使盖6和底部5相连；
d)电缆3在管道2的内部，借助于夹子7每隔25cm使盖6和底部5相连；
夹子7是由ERICO Inc.，34600 Solon Road Soad Solon，Ohio44139 United States生产的型号为H-
Figure C0282973900181
的夹子。
表2报告了在上述条件下测量的最大磁场。
表2
  条件   最大磁场(μT)
  a)   1.8
  b)   0.15
  c)   0.10
  d)   0.08
可以看出，虽然盖6被简单地压在底部5上(但是不和其连接)相对于直埋电缆可以减少10倍以上的地面上磁场，但是通过利用间隔为50cm的夹子7连接底部5和盖6，可以获得进一步33％的减少。借助于把夹子的间距减少为25cm，可以获得另外20％的改进。实际上，通过由条件a)到条件d)，磁场减少大约为22倍。
例2
本申请人还确定了当测量位置沿着横向(即垂直于管道的方向)改变时，在地面上方1米磁场的改变。管道2的形状、尺寸和材料和例1的相同，并考虑以下的连接条件：
a)在底部5和盖6之间不连接，并借助于在其间插入尼龙板获得其间的良好的绝缘；
b)每隔50cm由夹子7连接；
c)每隔25cm由夹子7连接；
图6表示这个实验的结果。可以看出，曲线呈铃状，在零横坐标点最大，即在管道2的中平面内最大。还可以看出，借助于离开电线1，通过使用夹子7可获得的百分比改善基本上是恒定的。
例3
本申请人还进行了一组新的测量，以便借助于“特别的”参数比较不同的方案的屏蔽效果。这种参数，本文称为“电连续性”，并用符号λ表示：
&lambda; = 100 B n - B i B n
其中Bn是在底部5和盖6之间借助于插入尼龙板而完全电绝缘的条件下在地面上方1米测量的最大磁场(例如利用和例1相同的仪器)，Bi是在特定的操作条件下在地面上方1米测量的最大磁场。参数λ独立于测量距离，因此其是相对于完全的绝缘条件电连续性的增加的一个绝对指标。不过，参数λ依赖于管道材料的特性，具体地说，依赖于所述材料的导磁率。
借助于使用具有和例1相同的形状和尺寸但是由两种不同的钢即Q和B制成的两类管道在下述条件下测量了参数λ：
a)盖6倚靠在底部5上，具有插入的绝缘尼龙板；
b)盖6倚靠在底部5上，没有插入的绝缘尼龙板；
c)盖6倚靠并压在底部5上(60Kg/m2)；
d)底部5和盖6每隔50cm由螺栓相连；
e)底部5和盖6每隔25cm由螺栓相连；
f)底部5和盖6每隔50cm由夹子7相连；
g)底部5和盖6每隔25cm由夹子7相连；
h)底部5和盖6由连续的焊接相连。
表3报告了这些测量的结果。
表3
  条件   钢Q   钢B
  a)   λ＝0％   λ＝0％
  b)   λ＝3％   λ＝0％
  c)   λ＝7％   λ＝0％
  d)   λ＝13％   λ＝1％
  e)   λ＝20％   λ＝2％
  f)   λ＝33％   λ＝4％
  g)   λ＝47％   λ＝5％
  h)   λ＝82％   λ＝10％
由表3的结果可以看出：
借助于夹子7连接，即具有材料渗透的弹性连接，比螺栓连接提供较好的电连续性；
由较高的最大导磁率的材料(钢Q)制成的管道提供较高的磁屏蔽。
例4
进行了进一步的测量来验证在邻接的部分4之间的重叠对测量的磁场的影响。管道2的形状、尺寸和材料和例1的相同，每隔50cm施加夹子7，用于连接底部5和盖6。邻接的部分4之间的相对距离按如下改变：
a)重叠200mm；
b)端对端连接(在底部和盖之间没有纵向移动)；
c)邻接的部分间隔200mm(在底部和盖之间没有纵向移动)。
表4中报告了如同例1那样测量的磁场。
表4
  条件   最大磁场(μT)
  a)   0.10
  b)   0.25
  c)   0.40
这些结果表示，对于提供磁屏蔽的连续性，邻接部分之间的重叠是重要的。
例5
本申请人还根据电连接，相对于常规的螺栓比较了夹子7的性能。
两个钢Q的平板，具有5.8mm的厚度，被叠置，插入尼龙的绝缘板并电气相连。所述钢板是在常规的存储条件下的商业钢板。
首先利用上述类型(由ERICO Inc.生产的型号为H-
Figure C0282973900211
)的一个夹子获得电连接，在施加时不进行表面准备，然后利用商业M4螺栓(由扳手拧紧)连接，在螺栓头和上板之间以及螺母和下板之间配备有垫片。在第一个试验中，要被垫片接触的板的表面保留不经准备；在第二个试验中，所述表面利用砂纸被打磨。通过使用DC发生器和毫伏计利用4接触技术测量了两个板之间的电阻。
在夹子的情况下，检测到的电阻是2.3毫欧，在带有清洁的表面的螺栓的情况下，检测到的电阻是4.2毫欧。
在螺栓接触的区域存在的污物和腐蚀使测量的电阻大约增加了两倍。

Claims (25)

1.一种电力传输线(1)，包括：
-至少一根电缆(3)；
-包封所述至少一根电缆(3)并包括底部(5)和盖(6)的铁磁材料制成的管道(2)；以及
-用于电连接所述底部(5)和所述盖(6)的电接触元件(7)，其中所述电接触元件(7)由金属熔合连接或适合于穿入所述铁磁材料的弹性构件构成，
其中所述底部(5)和盖(6)具有在所述管道(2)的两侧上的重叠的部分(5c，6a)，并且其中所述电接触元件(7)施加于每侧的所述重叠的部分(5c，6a)。
2.如权利要求1所述的电力传输线，其中所述的弹性构件(7)是具有能够穿入所述铁磁材料的部分的夹子。
3.如权利要求1所述的电力传输线，其中所述重叠的部分(5c，6a)由气隙(g)分开，并且所述重叠的部分(5c，6a)具有比所述气隙(g)的厚度至少大5倍的宽度(W)。
4.如权利要求3所述的电力传输线，其中管道横截面的总气隙最多是所述管道(2)的截面的周长除去所述重叠的部分(5c，6a)的3％。
5.如权利要求1所述的电力传输线，其中所述电接触元件(7)相互之间具有最多为50cm的纵向距离。
6.如权利要求5所述的电力传输线，其中所述相互之间的纵向距离最多为25cm。
7.如权利要求1所述的电力传输线，其中所述管道(2)包括多个彼此局部重叠的纵向部分(4)，每个所述纵向部分包括底部部分(5)和盖部分(6)。
8.如权利要求7所述的电力传输线，其中所述纵向部分(4)彼此电气相连。
9.如权利要求7所述的电力传输线，其中每个所述纵向部分(4)的盖部分(6)和底部部分(5)彼此沿纵向错开。
10.如权利要求7所述的电力传输线，其中所述纵向部分(4)被重叠一个至少为所述管道(2)的宽度(W)的25％的长度(L)。
11.如权利要求1所述的电力传输线，其中所述铁磁材料是钢。
12.如权利要求1所述的电力传输线，其中所述至少一根电缆(3)包括被排列成三叶形构形的三根电缆。
13.如权利要求7所述的电力传输线，其中至少两个所述纵向部分(4)沿着不同的方向延伸，其中所述管道(2)包括用于连接所述两个纵向部分(4)的连接构件(8)，其中所述连接构件(8)包括借助于所述电接触元件(7)电气连接的两个部分。
14.如权利要求7所述的电力传输线，其中所述底部部分(5)具有U形的截面，
15.如权利要求1所述的电力传输线，其中所述盖部分(6)基本上是平的。
16.如权利要求1所述的电力传输线，其中所述管道(2)被置于地下。
17.如权利要求1所述的电力传输线，其中在所述底部(5)和盖(6)的所述重叠部分(5c，6a)之间设置一种其导磁率大于空气的导磁率的材料。
18.一种用于屏蔽由包括至少一根电缆的电力传输线产生的磁场的方法，所述方法包括以下步骤：
-把所述电缆置于包括底部和盖的铁磁材料的管道中，叠置所述底部和所述盖的各自的侧部；以及
-提供在所述底部和所述盖的所述侧部之间的电连接，所述电连接具有至少为150西门子/米的电导。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述电导至少为500西门子/米。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述电导至少为1500西门子/米。
21.如权利要求18所述的方法，其中提供在所述底部和所述盖的所述侧部之间的电连接包括通过材料相互渗透弹性地连接所述底部和所述盖。
22.如权利要求18所述的方法，其中提供在所述底部和所述盖的所述侧部之间的电连接包括在所述底部和所述盖之间实现金属熔接。
23.如权利要求18所述的方法，其中电气连接所述侧部包括对所述侧部施加多个能够在弹性的作用下刺穿所述侧部的表面的金属的弹性夹。
24.如权利要求18所述的方法，其中把所述电缆置于管道中的步骤包括把所述底部设置在地下，把所述至少一根电缆敷设在所述底部内，以及把所述盖倚靠在所述底部上，使得封闭所述管道。
25.如权利要求18所述的方法，其中所述管道包括多个纵向部分，并且所述方法还包括使所述纵向部分彼此电气相连。
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