联系我们
电话:
手机:
地址: 上海市嘉定区曹胜路699号—淞江集团
燃煤环保锅炉金属软接头:对天然气管道的影响测试分析
浏览: 发布日期:2018-04-12

鱼龙岭接地.单.大地回路电流运行对天然气管道的影响测试分析

谭春波  许明忠  向敏  夏祝福

广东省天然气管网有限公司

 

 
 
 
 
 
 

摘要:高压直流输电线路在输电系统进行调试或发生故障情况下,会处于单.大地回路电流运行方式,以此方式运行时,接地.有几千安培的电流流入流出。本文测试了鱼龙岭接地.单.大地回路运行时,不同大小的接地.入地电流下,对广东省天然气管网有限公司*期天然气管道的影响。通过分析,得到了接地.的入地电流对管道的影响规律,入地电流大小与管道电位的关系,以及入地电流对管道.化电位的影响大小,表明高压直流输电线路单.大地回路运行时,管道存在的人员和设备的风险。同时初步测试了采用站场、阀室接地网作为干扰缓解措施的防护效果。

关键词:高压直流输电线路、杂散电流、天然气管道、接地.、管道电位
 

 

 

随着*民经济迅猛增长,电力系统输送容量不断增大,而我*能源分布又远离负荷中心[1],同时高压直流输电线路与高压交流相比较,输送相同功率时,线路造价低、线路损耗小,因此近年来高压/.高压直流输电系统快速发展。

接地.是直流输电工程中的重要设施,它在单.大地回路和双.运行方式中分别担负着导引入地电流和不平衡电流的重任[2]。直流输电线路采用单.大地回路电流运行方式时,泄放入大地中的电流有数千安培,双.运行方式时,通过接地.泄入大地中的不平衡电流小于额定电流的1%,电流值相对较小。直流输电线路大地回路电流运行或不平衡电流通过直流接地.泄入大地时,必将使附近土壤的地电位发生变化,接地.电流引起的地电位升会使接地.周围的不同地点间产生电压差,这*电压差会在埋地金属构件中产生电流,从而导致地下金属构件产生腐蚀,对于距接地.较近且长度较大的金属构件,产生的腐蚀影响更为明显[3]。

本文在鱼龙岭接地单.大地回路电流运行方式下,研究了接地.泄放电流*大地时,对广东管网天然气管道影响的规律,入地电流大小与管道电位的关系,站场、阀室接地网与管道跨接对干扰的缓解效果,入地电流对管道断电电位电位的影响。

 

1 管道和接地.简介

 

1.1 管道简介

广东省天然气管网天然气管道*期工程包含了广惠干线(广州站*惠州站)约150公里、鳌广干线(鳌头站*广州站)约39公里、鳌肇干线(鳌头站*肇庆站)约163公里、东莞支线约19公里、清远支线约7公里、韶关支线约64公里管道。该管线全线共设置了13座站场、20座阀室。全线采用了3PE防腐层和强制电流阴.保护方式,于管道沿线分输站及分输阀室共设置了6座线路阴.保护系统(鳌头.站、广州分输站、潼湖分输阀室、清远分输阀室、三水分输站、肇庆分输站),干线上共设置10个*缘接头。

1.2 接地.简介

鱼龙岭接地.为云广±800kV、贵广II回±500kV直流输电线路增城穗东换流站和深圳宝安换流站共用接地.[4]。云广±800kV.高压直流输电线路,容量500万千瓦,故障状态下.大入地电流312*;贵广II回±500kV超高压直流输电线路,容量300万千瓦,故障状态下.大入地电流3000A。鱼龙岭接地.位于清远市飞来峡区江口镇鱼龙岭,接地.采用同心双圆环水平铺设布置,内外环直径分别为700米和940米,电.内环采用Φ60钢棒,埋深3.5米,电.外环采用Φ70钢棒,埋深4米。焦炭断面尺寸1.1m×1.1m(外环)、0.7m×0.7m(内环),接地.的形貌见图1。

 

图1 鱼龙岭接地.位置地貌图

 

1.3 管道和接地.相对位置关系

鱼龙岭接地.中心距离广东管网天然气管道的垂直距离约为2.8km,距离鳌头.站的直线距离约为10.1km,距离清城阀室的直线距离约为9.9km。接地.外围圆环距离广东管网管道的垂直.近距离为2.3km,见图2、图3。

 

图2鱼龙岭接地.与管道相对距离示意图

图3鱼龙岭接地.与广东管网管道相对位置示意图

 

2 接地.单.大地回路运行对管道的影响

 

接地.单.大地回路电流运行方式主要出现在以下几种情况:(1)高压直流输电系统投产初期的调试阶段;(2)运行期间进行系统的设备或者线路检修过程中;(3)输电系统的线路出现故障时。

在单.大地回路电流运行方式中,利用*根或两根导线和大地构成直流侧的单.回路,见图4。在该运行方式中,两端换流站均需接地,大地作为*根导线,通过接地.入地的电流即为直流输电系统的运行电流。

图4 高压直流输电系统单.大地回路运行电路图

 

2.1 接地.单.大地回路运行对管道不同位置的影响

在鱼龙岭接地.故障放电时,测试了广东管网*期管道不同位置的管道通电电位,接地.的运行.性为阴.,入地电流为3000A,放电持续时间为33分钟。测试时,鳌头往清远方向出站*缘接头、鳌头往从化方向出站*缘接头、从化进出站*缘接头、广州进站*缘接头均采用固态去耦合器将站外管道与站内接地网进行了电连接、干线上阀室的接地网均与管道直接进行电连接。

 

注:*缘分割点为有干线*缘接头的位置。

 

由表1数据可以看出,接地.运行.性为阴.时,在同**缘管段(两端存在*缘接头的管段)内的管道,靠近接地.位置管道流出杂散电流,管道电位往正方向偏移,如鳌头往从化方向、鳌头往清远方向、鳌头*清城4#桩位置,形成管道的阳.区,管道存在杂散电流腐蚀的风险[4];远离接地.位置杂散电流流入管道,管道电位往负方向偏移,如清远阀室、石角阀室上游,形成管道的阴.区,管道存在阴.剥离和氢脆的风险,杂散电流的流动方向见图5。管道中.正.负的电位值出现在离接地..近的位置和同**缘管段内离接地..远位置。

对比离垂直距离相同两个位置广州出站和石角阀室下游的管道电位,广州出站位置电位远高于石角阀室下游,表明广州出站位置干扰程度大于石角阀室下游位置。两个位置不同点在于广州进站*缘接头采用固态去耦合器将站外管道与站内接地网跨接,接地网接地电阻较管道小,造成此处管道的杂散电流流入增加,使得下游管道的杂散电流流出增大,因此下游管道受干扰程度升高。说明在管道上施加*缘接头,能降低*缘接头下游管道受杂散电流的干扰程度。

不同*缘管段,离接地.越远,受接地.干扰程度越低,见表1石角阀室*三水站段和三水站*永安阀室段管道的电位偏移情况。

 

图5接地.阴.运行时管道电流流向示意图

 

测试结果显示,在受干扰情况下,*缘接头两侧管道的电位的.性是相反的,*缘接头的*侧管道电位往负方向偏移,另外*侧管道电位往正方向偏移,说明两侧分别形成了杂散电流流入流出点,见图6。因此在受到杂散电流干扰情况下,*缘接头位置是*个腐蚀风险点。

 

图6石角阀室*缘接头两侧电位测试结果

 

2.2 接地.入地电流大小和管道干扰电位的关系

本次测试了接地.单.大地回路电流阴.运行1000A、1200A、1350A、1800A、2100A、2250A和3000A电流时,鳌头*清城阀室4#号桩位置的管道电位的变化,见图7。测试结果可以看出管道电位和接地.入地电流成正比。由于接地.放电时,接地.和管道附近的环境不变,整个电流流经的回路电阻不变,因此管道电位随接地.入地电流增加成正比例关系上升。

 

图7管道电位与接地.运行电流关系图

 

2.3 接地.单.大地回路电流运行对管道.化电位的影响

接地.单.大地回路电流运行时,采用.化试片测试管道在杂散电流干扰下管道的.化电位。本次在四个位置进行管道.化电位的测试:(1)鳌头站往清远方向*缘接头外侧管道;(2)从化站*缘接头外侧管道;(3)广州站进站*缘接头外侧管道;(4)鳌头*清城阀室4#号桩。

测试结果显示,在接地.单.大地回路电流运行时,杂散电流流出的位置(1)、(2)、(4),管道的.化电位正向偏移到1V左右,远正于阴.保护的-0.85V准则要求,存在重大的杂散电流腐蚀风险;在电流流入的位置(3),.化电位负向偏移*-1.7V,远负于阴.保护的-1.2V准则要求,处于过保护状态,存在重大的阴.剥离和氢脆的风险。

图8接地.单.大地回路电流运行时管道.化电位测试结果

1鳌头往清远方向、2从化站站外、3广州站站外、4鳌头*清城4#号桩

 

3 采用站场接地网与管道电连接的缓解效果

 

由于接地.单.大地回路电流运行时,造成进出站位置*缘接头两端电位差增大,因此在测试过程中,采用固态去耦合器将*缘接头的外侧管道与站内接地网进行跨接,固态去耦合器的直流隔断阀值为±2V,当*缘接头两端的电压差大于2V时,固态去耦合器导通,站外管道与站内接地网形成了电连接。

在接地.单.大地回路电流运行1000A时,通过断开鳌头去清远方向固态去耦合器,测试断开前后管道电位变化情况。

 

 

鳌头去清远方向跨接断开后,站外管道电位从16V偏移到25V,4#测试桩管道电位从46V偏移到53V,清城阀室电位从-0.4V偏移到-0.2V,表明此段管道表面流出的电流增加;同时源潭阀室、清远阀室、石角阀室上游电位负向偏移量减小,表明此段管道表面吸收的电流减小;石角阀室下游管道正向偏移量减小,流出电流减小。测试结果可以看出,当鳌头去清远方向跨接时,原来从管道表面流出的杂散电流,部分通过站内接地网流出,使得管道的电位正向偏移量减小,对跨接位置的干扰有缓解作用。同时由于接地网与管道跨接后,杂散电流流经的回路电阻降低,靠近接地.段整体流出的杂散电流增加,造成远端管道吸收的电流也增加,使得吸收电流管道的电位负向偏移量增加,增大了阴.剥离和氢脆的风险。

 

4 接地.单.大地回路电流运行时管道存在的风险

 

1)接地.单.大地回路电流运行3000A时,测试到管道.正电位达到140.5V,.负的电位达到-12.5V,管道的.正电位远高于标准规定的人体安全电压35V,管道操作人员存在触电的危险。

2)接地.单.大地回路电流运行时,管道上存在高电压,管道上附属设施和设备存在损坏的风险,阴.保护系统的恒电位仪均无法工作,无法对管道进行有效的阴.保护。

3)接地.单.大地回路电流运行时,在电流流出的位置存在重大的腐蚀风险;在电流流入的位置存在重大的阴.剥离和氢脆的风险。

 

5 结论

 

1)接地.单.大地回路运行的影响范围很广,运行电流为3000A时,管道.正电位达到能140.5V。管道中.正.负的电位值出现在离接地..近的位置和同**缘管段内离接地..远位置。在受干扰的管道中施加*缘接头,能降低*缘接头下游管道受杂散电流的干扰程度,*缘接头两侧管道的电位的.性是相反的,*缘接头的*侧管道电位往负方向偏移,另外*侧管道电位往正方向偏移。

2)管道受干扰电位与接地.入地电流成正比;

3)管道与站场或阀室的接地网进行电连接,能降低跨接位置管道的电位,使得跨接位置管道表面流入流出的电流减小,降低跨接位置管道的腐蚀和氢脆的风险,但是杂散电流通过接地网流入流出,使得管道整体流入流出的电流增加,会造成管道另外*端的杂散电流流入流出增加,增大远端管道腐蚀和氢脆的风险。

4)接地.单.大地回路电流运行,造成管道电位值升高,给管道操作人员带来触电的风险,同时会造成管道上设施或设备发生损坏,使得管道在电流流出的位存在腐蚀风险;管道电流流入的位置存在阴.剥离和氢脆的风险。

 

参考文献:

[1] 李文文,刘超,邹*,袁建生. 高压/.高压直流输电线路对邻近金属管道危险影响暂态分析[c].中*电机工程学会电磁干扰专业委员会.十二届学术会议.武汉:2012.

[2] 陆家榆,鞠勇,薛辰东,庞廷智. 直流接地.测试方法研究[c]. 中*电机工程学会电磁干扰专业委员会.九届学术会议.北京:2004.

[3] 胡毅. 直流接地.电流对输电线路接地构件的腐蚀影响研究[J].中*电力,2000,33(1).

[4] 程明,张平. 鱼龙岭接地.入地电流对西气东输二线埋地钢质管道的影响分析[J]. 天然气与石油.2010,28(5).

  

作者:谭春波,男,工程师,1982年生,现在主要从事管道保护专业方向的研究工作。