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对油气管道交直流干扰问题的认识

来源:《管道保护》2023年第4期 作者:窦宏强 时间:2023-7-25 阅读:

窦宏强

中国石油天然气管道工程有限公司

 

油气长输管道、高压输电线路、电气化铁路、地铁系统等均属于大型的线性工程,因此在空间上常常出现相互交叉或近距离并行的情况。钢质管道由于其金属特性也导致了在与高压输电线路、电气化铁路和地铁系统邻近时,不可避免的受到电磁感应的影响。

对于高压交流输电线路或电气化铁路这种交流干扰源而言,对邻近钢质油气管道的影响主要表现为电容耦合、电感耦合和电阻耦合。经过多年的理论研究和工程实践,以GB/T 50698―2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》的发布实施和以西气东输二线固态去耦合器大量成功、有效的应用为标志,表明油气长输管道的交流干扰防护问题已经得到了基本解决。

高压直流输电线路换流站的接地极或地铁系统产生的直流干扰,其防护技术的发展稍慢一些, 2014年发布了GB 50991―2014《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》。新国标推荐的直流干扰排流保护方案不再以铁轨作为主要排流渠道,改为“干扰源负回归网络或排流接地体”两种形式。这些新理念和新想法从根本上解决了原行标可操作性差的缺点,使新国标真正具有了直流干扰防护的指导作用。


虽然目前交直流干扰防护技术已经取得了长足的进步,但仍然存在一些亟待解决的问题。

(1)固态去耦合器问题。 GB/T 50698―2011提出“固态去耦合器接地”这种新接地排流方式,得到了相关使用单位的青睐,但对这一重要设备目前仅有国家管网集团发布的国家管网集团设计与工程建设准则DEC-OTP-S-AC-002《油气储运工程固态去耦合器技术规格书》(原中石油CDP文件)对其性能指标进行了规定,尚未形成国家标准,从而导致市场上生产的一些固态去耦合器性能五花八门,发生了与使用环境不匹配、甚至烧毁的现象。对此,应由权威单位、检测机构或质量监督部门等对现有固态去耦合器性能和质量进行甄别,同时应尽快将DEC文件升级为行标或国标,扩大适用范围。

(2)人身安全电压阈值问题。GB/T 50698―2011中虽然对故障电流和雷击电流的阻性耦合干扰推荐了接地防护方案,但却没有明确接地防护方案所应满足的防护效果或验收指标。考虑到故障电流和雷击电流的主要危害是对人身安全的威胁和对设备设施的损害方面,目前国内和国际上已经发布了很多与人身安全相关的标准规范,给出了不同的人身安全电压阈值,但这些阈值都是基于各自行业的应用场景、应用范围和受众人员的特点而确定,油气管道行业应根据自己的运行管理要求和受众人群给出本行业的人身安全电压阈值。

(3)高压直流输电线换流站接地极干扰问题。国家应急管理部发布的AQ/T 3055―2019《陆上油气管道建设项目安全设施设计导则》中,将高压直流输电线路换流站接地极对管道的干扰作为审查的重点。对于这种电流泄漏量巨大(数千安培)、影响范围极广(数十千米,甚至数百千米)、持续时间较短(数小时)的直流干扰而言,GB 50991―2014推荐的常规直流干扰防护方法已无法取得理想的防护效果。对此,建议一方面应继续开展防护技术的研究和实践,另一方面也应考虑这种极端工况下评判准则的更新。

(4)其他方面还存在电压等级超500 kV后的超规范问题、高压直流输电线路塔基的雷电流冲击问题、埋地敷设的高压交流输电线路的电磁干扰问题、光伏发电场内泄漏电流的直流干扰问题,以及高压直流输电线路接地极和地铁系统直流干扰防护方案的可行性、适用性问题。这些问题不论是以前早已存在的,还是技术发展后引起的,在干扰形成机理、干扰防护理论和干扰防护方法已经基本解决的基础上,后续更应关注这些成果如何上升为标准规范和有效协调机制,为修订法律法规提供依据,从而找出理想的实践解决方案。

(根据作者在2023年5月31日油气管道和输电线路安全保护研讨班上的发言整理)


作者简介:窦宏强,中国石油天然气管道工程有限公司专家,高级工程师,主要从事油气管道、输氢管道、储罐等的防腐设计和完整性评价工作。联系方式:13932682442。


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