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管道研究

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光伏發電項目與輸氣管道間距設置

來源:《管道保護》2024年第2期 作者:齊文超 時間:2024-3-27 閱讀:

齊文超

國家管網集團西氣東輸甘陜輸氣分公司

 

摘要:結合實例分析論證了光伏發電項目施工與管道的安全距離,對光伏發電項目與管道維檢修作業以及防止電磁干擾對間距設置的要求,提出了相關建議。

關鍵詞:光伏發電;輸氣管道;間距設置;安全管理

 

西北地區光能資源和土地資源較為豐富,光伏發電項目發展前景廣闊。國能潼關秦東200MW農光互補光伏發電項目位于渭南市潼關縣,與西氣東輸二線近距離并行。目前尚無關于光伏發電項目與輸氣管道間距的規范要求。光伏發電項目的混凝土樁基礎屬于構筑物,除了按照《石油天然氣管道保護法》第三十條關于在管道線路中心線兩側各五米地域范圍內,禁止修建建筑物、構筑物的規定以外,還應考慮光伏發電項目設備基礎施工對管道安全的影響、對管道維檢修作業的影響以及雜散電流對管道腐蝕的影響等,以確定光伏發電項目與輸氣管道的間距設置。

1  對管道安全的影響

光伏發電項目安裝在混凝土獨立基礎和樁式基礎,樁式基礎又分為灌注樁、螺旋樁、靜壓樁和振動樁四類,潼關光伏發電項目采用了振動樁施工。

高頻錘振動沉樁是通過偏心回轉激振器產生縱向振動,并利用樁土振動降低樁—土摩擦力和樁端阻力,使樁能輕松沉入土體中。由于高頻振動在土壤中衰減較快,減小了振動波及范圍,對施工周圍影響小,噪聲也較小,F場選擇西氣東輸二線管道上一處安裝于彎頭處的管道應力應變監測裝置,該裝置距離光伏項目打樁點約150米,最近距離為20米。此段區域內從彎頭處起始均為直管段,沒有彎管和彎頭設置。連續監測光伏樁基礎施工時段均未發生明顯附加應力值變化(圖 1)。鑒于X80鋼良好的韌性,可以定量分析出20米(含)外的光伏基礎打樁對管道應力應變的影響可以接受。


1 應力應變裝置在光伏施工期間監測趨勢

應力是在施加的外力影響下物體內部產生的內力和截面積的比值,表達公式為σ=F/A,F為受力,A為截面積。應變是在施加的外力影響下物體伸長量△L和原長L的比值所表示的伸長率或壓縮率,公式為ε=△L/L0。泊松比是指材料在單項受拉或受壓時,橫向正應變與軸向正應變比值的絕對值,μ=﹣ε1/ε2。表 1為管道強度校核計算結果。以西氣東輸二線東段管道為例,X80鋼的最小屈服強度552 MPa,現場的附加應力均未超過計算值。

1 管道強度校核計算結果


2  對管道維檢修作業的影響

按照“后建服從先建”的原則,光伏發電項目與管道的間距必須滿足管道企業開展維檢修作業的需要。以環焊縫隱患治理為例,根據管道加裝B型套筒作業的作業坑開挖要求,分級放坡,每級開挖深度為1~3米,每級加設平臺。平臺寬度根據現場土質地貌、施工方式和風險情況確定,此處根據前述地質條件取0.5米。作業坑底部尺寸為3米×(D+2)米,其中D為管徑。西氣東輸二線管道管徑為1219厘米,故作業坑底部的尺寸為3米×3.2米左右?紤]粉土的巖土力學特性,作業坑的上部開口按照1∶1比例放坡。管道頂部埋深在塬面地貌2.5米~3.5米,按照1219厘米管徑,管道底部埋深即在3.7米~4.7米,放坡按照三級放坡,取4.7米的最大埋深。

經計算,作業坑在管道兩側距離中心線各6米左右(圖 2)?紤]施工作業時人員和機具進場需要預留通道,現場還有指揮部、休息室、物資存放處等,光伏發電項目與管道的間距宜保持在管道兩側中心線各20米。


2 加裝B型套筒作業坑俯視圖

3  對管道陰保系統的影響

光伏系統和大地之間存在寄生電容。當寄生電容—光伏系統—電網三者之間形成回路時,共模電壓會在寄生電容上產生共模電流。當光伏系統配備工頻變壓器時,由于回路中變壓器繞組之間的寄生電容相對較高,可在一定程度上抑制回路中共模電壓產生的共模電流。但是在沒有變壓器的光伏系統中,環路阻抗較低,共模電壓會形成較大的共模電流。該電流通過主線路和地線形成回路,這個電流既是系統漏電流,也稱為系統共模電流,是光伏系統的固有特性之一。高頻共模電流不僅會增加系統損耗,產生并網電流諧波,還會造成電磁干擾等問題。根據孟繁興研究結果,光伏系統電站穩態運行時對管道造成的交直流雜散電流干擾未超出標準規定的限值要求[1]。為此,在光伏電站投產后,應及時開展管道交流干擾和直流干擾的復測,在管道潛在受干擾位置安裝電位自動采集裝置,定期檢測其對地絕緣電阻以及直流電流的泄漏量,避免和減少對管道造成干擾影響。

4  結語

科學設置光伏發電項目與在役管道的間距,對于保障雙方安全運行具有重要意義。運用應力監測設備現場連續監測等手段,結合企業管理經驗,得出對以高頻打樁機方式進行施工的光伏發電項目與在役管道的保護距離控制在20米為宜。由于這是一個新的課題,上述結論還需要經過實踐的進一步檢驗,并通過不斷總結加以完善。

 

參考文獻:

[1]孟繁興.漁光互補光伏發電站對原油管道雜散電流干擾的評估[J].管道保護,2023(3):10-13.


作者簡介:齊文超,1982年生,現任甘陜輸氣分公司潼關作業區主任。聯系方式:13649208626,124661955@qq.com。


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