磁计量站建设中若干干扰源计算问题的探讨.doc

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1、磁计量站建设中若干干扰源计算问题的探讨磁计量站建设中若干干扰源计算问题的探讨【摘耍】为了降低磁测量过程中的干扰，定量计算了儿种典型的干扰源。计算结果表明，高压输电线对弱磁测量的影响最大，欲使1000A的输电线路对磁测量的干扰降低至2nT以下，则磁测量站应距其一百公里甚至更远。对于铁路或者公路交通，在距离其lkm以外基本可以忽略其带来的磁干扰的影响。【关键词】干扰源；磁测量；磁场；高压输电线；铁路交通1.引言为了避开复杂多变的人为磁场干扰，目前，具有世界磁学计量先进水平的国家基准和高水平的弱磁标准建设地址大多选择在偏远的山区、湖边、岛上。例如：俄罗斯的马眼湖、美国的关岛、日本

2、的淡路岛以及我国的北京香山樱桃沟和宜昌执笏山等弱磁计量实验室的选址都体现了这一点［1］。然而干扰源的磁干扰究竟有多大，距离干扰源多远距离处可以忽略其测量的影响，尚未见有文献进行系统的计算。本文给出了计算若干磁干扰的计算方法，并详细计算了这些干扰的量值。2・高压输电线的磁场随着高压输电线路电压等级的不断提高，输电线路走廊的电磁辐射成为高压输电线路需耍考虑的重耍问题之一，在进行磁测量时需耍考虑其所带来的影响。将输电线路简化为无限长直导线时，可以用模拟电流法和模拟电荷法计算其工频磁场，图1为某高压输电线下方的磁感应强度分布［2］。实际上，电流引起的磁场计算可按照简化的公式(1)［

3、3］进行:(1)取电流为1000A,则根据上式可以算出不同距离处的磁感应强度,具体数据见表lo表1屮的数据与图1中的数据是相符的。目前我国地磁台站到输电线路之间的水平距离一般为数十km,其产生的磁干扰大约为数个nT,低于地磁H波动，输电线路的影响基本可以忽略。3.铁路交通线的影响列车由铁磁性物质组成，在地磁场作用下会产生感应磁场。列车运行时将对其附近的磁测量产牛:影响。铁磁体在天然状态下被磁化吋所具有的磁化强度约在73.6A/m的量级水平，由此可知，lm3的铁磁体被自然磁化后产牛•约73.6Am2磁矩[4]。假定列车长1000米，其截面积为30平方米，列车上运输的货物均为钢

4、材，且钢材均被地磁场均匀磁化，可计算出其总感应磁矩为:M二1000X30X73.6=2208000Am2将列车等效为磁偶极子，可知距离其r位置处的磁感应强度为:(2)上式中为测量点与磁矩的夹角，为真空磁导率常量。根据此式可以估算出距离列车不同位置处的磁感应强度数值，详见表2所示。由于地磁场的日变幅值可达土(20〜30)nT,当有磁暴、磁扰时则更大，由计算结果可以看出，当距离铁路为1000米时，列车行驶所产生的磁场影响约为0.22nT,在地磁场Fl变化的干扰背景下已经无法识别。理论上讲，当距离铁路超过1000米时，非屏蔽条件下的其对磁测量的影响基本可以忽略不计了。实际上，上述

5、计算均选取的较大值，实际的应用中列车的尺寸及磁干扰均要小于上述计算结果。4.公路交通线的影响根据恒定弱磁场标准装置的设计要求，汽车引起的磁场变化应不大于地磁场自身变化量的三分之…。地磁场在短时间内的变化一般不大于5nT,所以汽车引起的磁场变化应不大于1.6nT[l]o根据俄罗斯国家弱磁原始标准的要求，弱磁计量实验室离一级以上公路的最小距离为0.5km,与本文计算结果基本一致。实际上，可以按照与列车影响相同的公式来计算公路交通的影响。假定货车连同其运载的纯铁的最大长度为50米，截面积为20平方米，则可计算出其总感应磁矩为:M二50X20X73.6二736000Am2该磁矩约为

6、列车磁矩的1/30,依然按照公式(2),可估算出离公路不同距离处的磁干扰，详见表3所示。表3中的结果与文献5是相符的。理论上讲，当距离公路超过400米吋，货车行驶所产生的磁干扰大约为0.12nT,在地磁场日变化的干扰背景下该信号已经无法识别，因此非屏蔽条件下的其对磁测量的影响基本可以忽略不计。5.结论本文详细计算了高压输电线、铁路列车、公路交通等干扰源对磁场测量的影响o1000A的输电线路在距其5km处产牛:的磁干扰为40nT；长度为1000米的列车在距其5km处产生的磁干扰约为0.02nT；满载100吨钢铁的重型卡车在距其lkm处产生的磁干扰不大于0.InTo高压输电线对

7、弱磁测量的影响最大，欲使1000A的输电线路对磁测量的干扰降低至2nT以下，则磁测量站应距一百公里甚至更远。对于铁路或者公路交通，在距离其lkm以外基本可以忽略其带来的磁干扰的影响。参考文献[1]蔡传真，程华富，周鹰•公路对弱磁计量影响的分析[J]•计测技术，2009,4：17-20.[2]熊兰•输电走廊T频电磁场的测量和解决方案[J]•高压电器,2011,8：97-101.[3]赵旭光•载流直导线的磁场及作用力的研究[J]•齐齐哈尔大学学报，2008,1：80-83.[4]任来平•水下铁磁体的海面磁场计算模型研究