齐文超

国家管网集团西气东输甘陕输气分公司

摘要：结合实例分析论证了光伏发电项目施工与管道的安全距离，对光伏发电项目与管道维检修作业以及防止电磁干扰对间距设置的要求，提出了相关建议。

关键词：光伏发电；输气管道；间距设置；安全管理

西北地区光能资源和土地资源较为丰富，光伏发电项目发展前景广阔。国能潼关秦东200MW农光互补光伏发电项目位于渭南市潼关县，与西气东输二线近距离并行。目前尚无关于光伏发电项目与输气管道间距的规范要求。光伏发电项目的混凝土桩基础属于构筑物，除了按照《石油天然气管道保护法》第三十条关于在管道线路中心线两侧各五米地域范围内，禁止修建建筑物、构筑物的规定以外，还应考虑光伏发电项目设备基础施工对管道安全的影响、对管道维检修作业的影响以及杂散电流对管道腐蚀的影响等，以确定光伏发电项目与输气管道的间距设置。

1  对管道安全的影响

光伏发电项目安装在混凝土独立基础和桩式基础，桩式基础又分为灌注桩、螺旋桩、静压桩和振动桩四类，潼关光伏发电项目采用了振动桩施工。

高频锤振动沉桩是通过偏心回转激振器产生纵向振动，并利用桩土振动降低桩—土摩擦力和桩端阻力，使桩能轻松沉入土体中。由于高频振动在土壤中衰减较快，减小了振动波及范围，对施工周围影响小，噪声也较小。现场选择西气东输二线管道上一处安装于弯头处的管道应力应变监测装置，该装置距离光伏项目打桩点约150米，最近距离为20米。此段区域内从弯头处起始均为直管段，没有弯管和弯头设置。连续监测光伏桩基础施工时段均未发生明显附加应力值变化（图 1）。鉴于X80钢良好的韧性，可以定量分析出20米（含）外的光伏基础打桩对管道应力应变的影响可以接受。

图 1 应力应变装置在光伏施工期间监测趋势

应力是在施加的外力影响下物体内部产生的内力和截面积的比值，表达公式为σ=F/A，F为受力，A为截面积。应变是在施加的外力影响下物体伸长量△L和原长L的比值所表示的伸长率或压缩率，公式为ε=△L/L0。泊松比是指材料在单项受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变比值的绝对值，μ=﹣ε1/ε2。表 1为管道强度校核计算结果。以西气东输二线东段管道为例，X80钢的最小屈服强度552 MPa，现场的附加应力均未超过计算值。

表 1 管道强度校核计算结果

2  对管道维检修作业的影响

按照“后建服从先建”的原则，光伏发电项目与管道的间距必须满足管道企业开展维检修作业的需要。以环焊缝隐患治理为例，根据管道加装B型套筒作业的作业坑开挖要求，分级放坡，每级开挖深度为1～3米，每级加设平台。平台宽度根据现场土质地貌、施工方式和风险情况确定，此处根据前述地质条件取0.5米。作业坑底部尺寸为3米×（D+2）米，其中D为管径。西气东输二线管道管径为1219厘米，故作业坑底部的尺寸为3米×3.2米左右。考虑粉土的岩土力学特性，作业坑的上部开口按照1∶1比例放坡。管道顶部埋深在塬面地貌2.5米～3.5米，按照1219厘米管径，管道底部埋深即在3.7米～4.7米，放坡按照三级放坡，取4.7米的最大埋深。

经计算，作业坑在管道两侧距离中心线各6米左右（图 2）。考虑施工作业时人员和机具进场需要预留通道，现场还有指挥部、休息室、物资存放处等，光伏发电项目与管道的间距宜保持在管道两侧中心线各20米。

图 2 加装B型套筒作业坑俯视图

3  对管道阴保系统的影响

光伏系统和大地之间存在寄生电容。当寄生电容—光伏系统—电网三者之间形成回路时，共模电压会在寄生电容上产生共模电流。当光伏系统配备工频变压器时，由于回路中变压器绕组之间的寄生电容相对较高，可在一定程度上抑制回路中共模电压产生的共模电流。但是在没有变压器的光伏系统中，环路阻抗较低，共模电压会形成较大的共模电流。该电流通过主线路和地线形成回路，这个电流既是系统漏电流，也称为系统共模电流，是光伏系统的固有特性之一。高频共模电流不仅会增加系统损耗，产生并网电流谐波，还会造成电磁干扰等问题。根据孟繁兴研究结果，光伏系统电站稳态运行时对管道造成的交直流杂散电流干扰未超出标准规定的限值要求[1]。为此，在光伏电站投产后，应及时开展管道交流干扰和直流干扰的复测，在管道潜在受干扰位置安装电位自动采集装置，定期检测其对地绝缘电阻以及直流电流的泄漏量，避免和减少对管道造成干扰影响。

4  结语

科学设置光伏发电项目与在役管道的间距，对于保障双方安全运行具有重要意义。运用应力监测设备现场连续监测等手段，结合企业管理经验，得出对以高频打桩机方式进行施工的光伏发电项目与在役管道的保护距离控制在20米为宜。由于这是一个新的课题，上述结论还需要经过实践的进一步检验，并通过不断总结加以完善。

参考文献：

[1]孟繁兴.渔光互补光伏发电站对原油管道杂散电流干扰的评估[J].管道保护，2023(3)：10-13.

作者简介：齐文超，1982年生，现任甘陕输气分公司潼关作业区主任。联系方式：13649208626，124661955@qq.com。