淺析長(zhǎng)輸管道受高壓直流接地極干擾時(shí)的安全影響及防護(hù)

1、<p>　　淺析長(zhǎng)輸管道受高壓直流接地極干擾時(shí)的安全影響及防護(hù)</p><p>　　摘要：高壓直流輸電工程的接地極將對(duì)附近的長(zhǎng)輸管道造成直流干擾。結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，本文對(duì)其安全影響及防護(hù)措施進(jìn)行探討分析，指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：直流干擾，安全影響，防護(hù)措施。 </p><p>　　Abstract: Ground electrode

2、of HVDC Transmission Project will cause the DC interference to the nearby long-distance pipeline。Based on the relevant standards，discuss the impact on safety and the mitigation measure，to guide engineering design. </p

3、><p>　　Key words: DC interference，impact on safety，mitigation measure. </p><p>　　中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2013） </p><p><b>　　一：概述 </b></p><p>　　高壓直流輸電

4、是近年發(fā)展的新技術(shù)，國(guó)內(nèi)已有數(shù)個(gè)高壓直流輸電工程已建成。最近幾年，隨著工程建設(shè)的發(fā)展，高壓直流輸電工程的直流接地極對(duì)輸油（氣）管道的影響開始日益突出，尤其在建設(shè)用地緊張的區(qū)域。直流接地極對(duì)管道的影響程度和對(duì)管道安全帶來的威脅更甚于交流干擾，目前對(duì)此尚無豐富的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和成熟的解決方案。 </p><p>　　現(xiàn)以正在建設(shè)中的某輸氣管道為例，就超高壓直流輸電系統(tǒng)接地極對(duì)長(zhǎng)輸管道的影響進(jìn)行分析。該輸氣管道管徑為&

5、;Oslash;813mm，干線長(zhǎng)度約219.3km，在干線第二標(biāo)段與±800Kv直流輸電工程接地極靠近，最小凈距約800m。 </p><p>　　二：直流接地極對(duì)長(zhǎng)輸管道的安全影響 </p><p>　　高壓直流輸電系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，通過電力線路傳輸直流電。此時(shí)，高壓直流輸電系統(tǒng)的接地極有不平衡電流入地，對(duì)附近的床輸管道造成持續(xù)直流干擾。而當(dāng)高壓直流輸電系統(tǒng)在單極大地回線工況

6、運(yùn)行時(shí)，大地相當(dāng)于直流輸電系統(tǒng)的一根導(dǎo)線，直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行電流通過大地在送端接地極與受端接地極之間流動(dòng)[1]。此時(shí)，直流輸電系統(tǒng)的接地極有大量直流電流入地。在本工程案例中，直流接地極的額定雙極不平衡電流為50A，單極大地回線工況額定入地電流為5000A。 </p><p>　　當(dāng)接地極電流入地時(shí)，由于埋地管道為地電流傳導(dǎo)提供了比周圍土壤導(dǎo)電性能更強(qiáng)的導(dǎo)電特性。由于埋地管道的集流效應(yīng)，埋地管道的一側(cè)匯集了土壤中的

7、雜散電流，因此管道上的電流密度更大，埋地管道的另一側(cè)又將電流釋放到土壤中。雜散電流從管道上流出位置為陽極區(qū)，會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕；而雜散電流流入管道的區(qū)域，為陰極區(qū)，雖不會(huì)發(fā)生腐蝕，但常伴隨著出現(xiàn)管/地電位負(fù)偏移過大，有超出管道防腐層析氫電位，產(chǎn)生過保護(hù)的可能。見下圖： </p><p>　　直流接地極的干擾特點(diǎn)如下： </p><p>　　1）直流干擾腐蝕速率較大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。管道上1A的電

8、流流出將帶來9.1kg/年的腐蝕，對(duì)陽極區(qū)1A/m2的電流密度等同于1.1mm/年的腐蝕速率[2]。直流接地極正常工作時(shí)流出的雙極不平衡電流會(huì)對(duì)管道造成持續(xù)干擾； </p><p>　　2）直流輸電線路單極大地回線運(yùn)行時(shí)，干擾時(shí)間短，但入地電流巨大，電位偏移劇烈； </p><p>　　3）直流輸電線路的單極大地回線運(yùn)行工況（故障或檢修期）具有時(shí)間不確定的特點(diǎn)； </p>&

9、lt;p>　　4）接地極正常工作時(shí)的極性具有隨機(jī)性，正極接地時(shí)對(duì)管道產(chǎn)生陰極干擾，負(fù)極接地時(shí)對(duì)管道產(chǎn)生陽極干擾。 </p><p>　　因此，若不采取有效措施對(duì)長(zhǎng)輸管線進(jìn)行直流干擾排流保護(hù)，管線將受到直流接地極的持續(xù)直流干擾并會(huì)不定時(shí)的遭受短時(shí)強(qiáng)干擾。在陰極保護(hù)方面，將會(huì)造成管線的陰極保護(hù)電位偏移，無法達(dá)到陰極保護(hù)效果；在腐蝕方面，將會(huì)造成管線提前腐蝕穿孔，將對(duì)管線的安全運(yùn)營(yíng)造成嚴(yán)重危害。 </p&g

10、t;<p>　　三：長(zhǎng)輸管道的直流排流防護(hù) </p><p>　　對(duì)于直流接地極產(chǎn)生的干擾，最好的防護(hù)措施是使長(zhǎng)輸管道遠(yuǎn)離直流接地極，使長(zhǎng)輸管道與直流接地極的間距（d）大于長(zhǎng)輸管道的長(zhǎng)度（L），或保持10Km以上的間距[3]。但是，由于增加間距會(huì)造成管道距離增加，從而造成投資費(fèi)用大幅度增加、重新選線報(bào)批等問題，因此，本案例中難以用此方式保證管道與直流接地極之間的間距。因此，應(yīng)對(duì)無法滿足間距要求的長(zhǎng)輸

11、管道進(jìn)行直流排流保護(hù)。 </p><p>　　由于長(zhǎng)輸管道所受的直流干擾與管道長(zhǎng)度密切相關(guān)，因此在本案中，首先在間距合適的站場(chǎng)、閥室設(shè)置干線絕緣接頭，進(jìn)行直流雜散電流分段隔離。其次，根據(jù)SY/T 0017中推薦的直流排流防護(hù)方式，采用以一定間距設(shè)置鋅陽極直接排流的方式進(jìn)行排流保護(hù)（嚴(yán)重影響區(qū)每500m設(shè)置1處，并控制鋅陽極接地電阻≤1Ω；波動(dòng)影響區(qū)每1Km設(shè)置1處，鋅陽極接地電阻≤2Ω）。該方式具有排流效果好，不

12、對(duì)管道產(chǎn)生負(fù)面影響的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是會(huì)使管道斷電電位難以測(cè)量，需另行敷設(shè)埋地鋼質(zhì)檢查片或極化探頭對(duì)管道的陰極保護(hù)水平進(jìn)行評(píng)估。 </p><p>　　除此之外，在干線上受干擾較強(qiáng)的管段上（接地極50km范圍內(nèi)）額外設(shè)置數(shù)個(gè)陰極保護(hù)站，利用恒電位儀在對(duì)管道提供陰極保護(hù)的同時(shí)，進(jìn)行管地電位糾偏。并要求在施工中，嚴(yán)格注意防腐層的質(zhì)量控制，盡全力保證防腐層的完整性。 </p><p>　　由于工程仍在

13、建設(shè)中，所設(shè)計(jì)的直流防護(hù)措施能否達(dá)到排流目標(biāo)尚待建成后實(shí)測(cè)驗(yàn)證。因此，應(yīng)在工程整體建成后，再對(duì)管線的受干擾水平進(jìn)行實(shí)測(cè)，并針對(duì)性的進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)。通過加密直流排流點(diǎn)的設(shè)置、降低排流點(diǎn)接地電阻等方法，最終使管道免受直流干擾的危害。 </p><p><b>　　四：結(jié)論 </b></p><p>　　超高壓輸電系統(tǒng)的接地極會(huì)對(duì)近距離內(nèi)的長(zhǎng)輸管道帶來嚴(yán)重干擾，在正常運(yùn)行時(shí)造

14、成持續(xù)干擾，在單極大地回線運(yùn)行時(shí)造成短時(shí)強(qiáng)干擾。避免此類干擾的最佳方法是保持管線與接地極之間的間距。 </p><p>　　采用分段隔離、加強(qiáng)防腐層完整性、鋅陽極直接排流等措施可有效降低直流接地極帶來的干擾。對(duì)于此類直流干擾，單次排流防護(hù)設(shè)計(jì)難以一蹴而就，應(yīng)在工程完成之后根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)，確保管線的運(yùn)營(yíng)安全。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b>

15、</p><p>　　[1] 嚴(yán)羽，朱偉江，劉皓，等.葛南直流輸電系統(tǒng)中大地回線和金屬回線轉(zhuǎn)換的研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2005，29(21)：1-4. </p><p>　　[2] 曹阿林，朱慶軍，侯保榮，等.油氣管道的雜散電流腐蝕與防護(hù)[J].煤氣與熱力，2009，29(7)：B06-B09. </p><p>　　[3] DL/T 5224-2005高壓直流輸電