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          管道研究

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          新建高壓輸電線路雜散電流對管道干擾的防治措施

          來源:《管道保護》2023年第2期 作者:王紅波 徐小東 時間:2023-4-18 閱讀:

          王紅波1 徐小東2

          1.國家管網集團北方管道秦皇島輸油氣分公司;2.中海油安全技術服務有限公司

           

          摘要:根據最新的交流雜散電流干擾標準,預測分析了新建輸電線路對在役埋地輸油管道的雜散電流干擾影響,并提出相應的干擾防護措施和施工管理要求,為行業類似案例提供參考。

          關鍵詞:交流干擾;模擬計算;輸油管道;防護措施

           

          隨著經濟發展,油氣管道和輸電線路發生交叉伴行的可能性逐漸增多,特殊情況下可能共用同一走廊。由于電磁感應效用,高壓輸電線路所產生的雜散電流對管道干擾風險越來越高,如不及時采取適當的排流緩解措施,將威脅管道安全平穩運行。本文以輸油管道周邊新建220 kV交流輸電線路為例,探討管道雜散電流干擾預防,并提出對輸電線路工程的管理要求。

          1  基本情況

          某成品油輸送管道長87 km,管徑406.4 mm,材質L415,設計壓力9.5 MPa。新建交流輸電線路電壓等級220 kV,設計最大負載電流2519 A,線路總長111.35 km。兩者交叉并行間距約50 m,伴行長度約10 km,交叉角度分別為61°、64°,詳見圖 1。


          圖 1 輸電線路與管道交叉伴行位置

          2  交流干擾的可接受準則

          交流干擾腐蝕機理還在研究階段,各國關于交流腐蝕的評判標準也不統一。根據實踐經驗和研究成果,我國最新出臺的關于交流干擾的評估標準,分別是國標GB/T 40377―2021《金屬和合金的腐蝕 交流腐蝕的測定 防護準則》和石油行業標準SY/T 0087.6―2021《鋼質管道及儲罐腐蝕評價標準 第6部分:埋地鋼質管道交流干擾腐蝕評價》。兩部標準綜合考慮了交流干擾電壓、交流電流密度和管道陰極保護電位等因素,對交流干擾腐蝕的可接受準則為同時滿足條件1和條件2:

          條件1:管道平均交流電壓應降到15 V以下;

          條件2:滿足①和②其中之一。①平均交流電流密度低于30 A/m2;②在平均直流電流密度低于1 A/m2或極化電位正于﹣1.15 VCSE,且極化電位負于﹣0.90 VCSE時,平均交流電流密度可大于或等于30 A/m2且小于100 A/m2。

          3  現場檢測

          現場每隔1 km,對管道沿線的土壤電阻率進行測試,其平均值為14 Ω·m,小于20 Ω·m,土壤腐蝕性為強,易發生交流干擾腐蝕。同時,對交叉伴行管段的陰極保護電位進行了監測,管道的通電電位平均值﹣1.14 V~﹣1.24 V,斷電電位平均值﹣0.75 V~﹣1.175 V。管道陰保電位無法穩定在﹣0.9 V~﹣1.15 V之間。保守選擇平均交流電流密度低于30 A/m2作為交流干擾的可接受標準。

          4  仿真預測

          按照標準要求,針對新建高壓輸電線路干擾源,計算管道交流電壓預估值。根據預估值大小,采取相應的交流干擾緩解措施,以降低交流干擾腐蝕的可能性。委托中海油安全技術服務有限公司采用專業仿真計算軟件進行預估分析。

          (1)交流干擾程度預測。以輸電線路最大設計負載電流作為干擾源進行仿真計算,得出輸油管道的交流干擾電壓最大值約6.66 V。按照土壤電阻率14 Ω·m計算,交流干擾電流密度107.2 A/m2,遠大于30 A/m2,交流干擾影響程度為強,如圖 2所示。同時,監測結果表明管道陰極保護電位不在﹣0.9 VCSE~﹣1.15 VCSE,需要采取交流干擾排流緩解措施,使管道全線交流干擾電流密度小于30 A/m2。


          圖 2 預測的交流干擾電壓曲線(緩解前)

          (2)緩解措施。采用“梯度控制線”法,即在管道周圍平行埋設一根或多根裸鋅導體與管道相連,為管道提供良好接地,使管道與附近大地之間的電壓差達到可接受水平。

          經多次模擬計算,采取“鋅帶+固態去耦合器”交流干擾緩解措施,交叉伴行管段增設9處鋅帶,排流點位置選取與伴行段接近和遠離位置,如圖 3所示。計算結果表明:在采取緩解措施后,管道交流干擾電壓有效降低,預測管道交叉伴行段交流干擾電流密度小于 30 A/m2,滿足可接受準則要求,如圖 4所示。


          圖 3 預設的排流緩解點


          圖 4 預測的交流干擾電壓曲線(緩解后)

          5  管理要求

          基于上述評估結果,依據相關法律法規和集團公司相關管理規定,對電力建設方提出如下安全管理要求。

          (1)按照《石油天然氣管道保護法》第三十五條規定,輸電線路施工單位事先應到所在地管道保護主管部門辦理申請手續經安全評審后方可施工。

          (2)輸電線路建設單位應出資并配合管道方,按照相關技術要求提前實施交流干擾緩解措施。輸電線路投運后,應立即開展交流干擾專項檢測,對緩解措施效果進行測試評定。

          (3)遠期輸電線路負載如發生重大調整,電力運行方應及時告知管道運行方,并重新開展管道交流干擾腐蝕評價,配合落實相應交流腐蝕緩解措施。

          (4)雙方簽訂管道保護協議,按照“后建服從先建”的原則,明確輸電線路建設方在工程建設期、運行期的責任和義務。

          6  結論

          (1)管道企業應從輸電線路工程項目規劃建設階段提前介入,預估交流干擾程度,采取措施緩解交流干擾影響,從源頭降低輸電線路建設對輸油管道安全運行帶來的風險。

          (2)雙方提前簽訂管道保護協議,約定輸電線路建設方在交流干擾事前預估、緩解措施事中實施、緩解效果事后檢測等工作中的責任和義務。

          (3)采用最新的管道交流干擾可接受標準,能進一步提高交流干擾評估的可靠性。


          作者簡介:王紅波,1982年生,工程師,燕山大學畢業,本科,現任秦皇島輸油氣分公司寶坻作業區副主任,從事管道相關工作15年。聯系方式:15033559060,wanghb@pipechina.com.cn。

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