直流输电对输油管道电磁干扰影响及防护措施
5页1、直流输电对输油管道电磁干扰影响及防护措施摘要: 就特高压直流输电线路正常运行、单极运行短路故障和雷击时对埋 地油气管道电磁干扰的影响机理和安全限值进行了研究,提出了削减电磁干扰影 响的防护措施,可为加强输油管道安全管理工作提供参考。关键词:直流输电;油气管道;影响机理;安全限值;防护措施直流输电线路与埋地油气管道相邻时,对管道可能造成的电磁干扰有三个方 面:一是输电线路正常运行时谐波电流对管道产生的交流感应电压影响;二是输 电线路单极大地回线运行时接地极对管道产生的直流干扰腐蚀影响;三是输电线 路发生单极接地故障时的短路电流以及杆塔遭受雷击时的冲击电流,对管道防腐 层及人身安全的影响。如果上述影响的数值超过所允许的安全限值,则可能会对 管道安全运行造成隐患 1,2 。对电磁干扰的影响机理、安全限值进行研究分 析,提出削减电磁干扰影响的防护措施,对于保障油气管道安全运行具有积极作 用。1 电磁干扰影响因素直流输电线路对埋地油气管道的电磁干扰影响因素可分为容性耦合、感性耦 合、阻性耦合三类。1.1 容性耦合直流输电线路导线上有电压,其周围存在电场,由于静电感应作用,管道上 产生感应电压。对
2、于正在建设或者维修时管道可能裸露在地面的情况,通过对管 道进行分段接地,同样可能消除容性耦合影响。1.2 感性耦合直流输电线路导线上存有不同频率的谐波电流,会在周围产生交变磁场,当 直流输电线路与管道邻近时,交变磁场通过电磁感应,在管道上产生感应电压。 直流输电线路正常运行或单极运行时,都会对埋地管道产生感性耦合影响。管道 交流干扰电压的大小,跟管道与输电线路位置关系,输电线路电流大小及频率, 管道防腐层电阻率、土壤电阻率等有关。管道的防腐层不可能是绝对绝缘的,此 感应电压通过管道纵向阻抗、对地阻抗及大地构成的回路产生对地泄漏电流,从 而产生交流腐蚀。1.3 阻性耦合直流输电线路的杆塔设有接地装置,当输电线路出现短路故障或者遭受雷击 时,一部分电流 I G 会从铁塔的接地装置(接地阻抗为 Z G )流入大地,此时 铁塔电位为U Gmax = I G X Z G。电流通过大地向远处扩散,周围地表电位 会产生一定的电位升 U G ,从而使经过的管道对地电位升高。图 1为铁塔附近 地表电位的衰减示意图,由此可见,当杆塔接地距离管道较近时,短路故障或者 遭受雷击时管道电位大幅上升,可能击穿管道
3、防腐层或者对在管道上进行测量或 维修作业的人员造成不利影响。图1 铁塔附近地表电位的衰减示意图直流输电线路会定期切换成单极大地运行模式进行线路检修。此时电流通过 接地极向土壤无穷远扩散,从而形成回路,接地极处入地电流会达到几千安培。 当经过油气管道时,电流可能从管道防腐层或者场站阀室接地进出管道,从而使 管道发生直流杂散电流干扰腐蚀,会造成绝缘接头或法兰故障。2 电磁干扰影响安全限值为确保管道作业人员人身安全、防止管道防腐层击穿、减小管道腐蚀,在线 路路由选择和建设运行中,必须将各种影响控制在安全限值内。2.1 人身安全电压限值输电线路正常运行时,主要考虑谐波电流在管道上的感应电压。参照GB 6830 1986电信线路遭受强电线路危险影响的允许值,选取针对职业人员的 60 V 作为人体长时间安全电压限值。在输电工程设计时通过加拿大模拟软件计 算感应电压值或在输电线路建成后直接使用万用表测试,得出的数值可与60 V 相比较。输电线路出现短路故障时,作用时间一般很短且发生的概率较小,有管道工 作人员在测试电位或者维修作业的几率更小,参照DL/T 5340 2006输电线路 对电信线路危险和
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