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我国的能源分布西多东少,而东部发达省份的用电负荷量大,与能源丰富的西部相隔上千公里,需要将西部地区的清洁电力能源和油气资源通过输电线路和油气管道向东部的发达地区输送以缓解资源紧缺的问题。随着输电线路和埋地管道里程的增加,加之其对走廊路径的择优原则极为相似,导致了管道与输电线路的长距离平行和交叉的情况不断发生。输电线路遭受到雷电的侵害时,强大的雷电流会通过杆塔的接地装置入地,对附近埋地管道的防腐层造成危害。因此有必要对其展开研究。本文主要从雷击输电线路时防腐层及绝缘接头电压的影响因素、管道典型防腐层的雷电冲击耐压特性和干扰防护措施这三方面进行了研究,主要工作如下:
首先,在CDEGS软件中建立了考虑土壤电阻率频变效应的雷击输电线路对埋地油气管道防腐层电压影响的计算模型,并基于此模型,研究了土壤电阻率、管道与输电线路间距、管道长度、防腐层电气参数和管道与输电线路的交叉角度等因素对涂层电位、金属电位、防腐层及绝缘接头电压的影响。结果表明:考虑了土壤电阻率频变效应后,管道涂层电位、金属电位和绝缘接头电压均有明显的降低而防腐层电压无明显变化;随着土壤电阻率的增加,防腐层电压先快速增加而后趋于稳定;防腐层电压与间距成反比,间距越大防腐层电压越小;随着管道长度的增加,管道防腐层上产生的电压逐渐增加并趋于稳定;当防腐层面电阻率一定时,管道半径越小防腐层电压越大;防腐层电压与防腐层厚度和面电阻率呈正相关,防腐层电压随面电阻率的增加而增加并趋于饱和,随防腐层厚度的增加以近似线性的趋势增加。
然后,对埋地油气管道典型防腐层3PE和FBE的雷电冲击击穿特性进行了试验研究。试验前对管道试验样品的击穿路径进行了分析,提出将样品放置在变压器油中进行试验的方案,有效地避免了沿面放电的发生。试验结果表明,防腐层的击穿电压具有一定的分散性,整体而言,随着防腐层厚度的增加,防腐层的雷电冲击耐压值也会随之增加但分散性并未减弱,且击穿为不可逆的并会对防腐层的完整性造成破坏。
最后,基于试验得到的防腐层最低冲击击穿电压和各影响因素对防腐层电压的影响规律,计算得到了不同规格的管道在不同土壤电阻率条件下与输电线路的安全距离。仿真分析了并联裸铜排和改变接地装置型式对防腐层电压的影响,计算结果表明,并联铜排会很大程度的缓解管道防腐层上产生的电压,而合理地改变杆塔接地装置型式也可以起到良好的防护效果。
首先,在CDEGS软件中建立了考虑土壤电阻率频变效应的雷击输电线路对埋地油气管道防腐层电压影响的计算模型,并基于此模型,研究了土壤电阻率、管道与输电线路间距、管道长度、防腐层电气参数和管道与输电线路的交叉角度等因素对涂层电位、金属电位、防腐层及绝缘接头电压的影响。结果表明:考虑了土壤电阻率频变效应后,管道涂层电位、金属电位和绝缘接头电压均有明显的降低而防腐层电压无明显变化;随着土壤电阻率的增加,防腐层电压先快速增加而后趋于稳定;防腐层电压与间距成反比,间距越大防腐层电压越小;随着管道长度的增加,管道防腐层上产生的电压逐渐增加并趋于稳定;当防腐层面电阻率一定时,管道半径越小防腐层电压越大;防腐层电压与防腐层厚度和面电阻率呈正相关,防腐层电压随面电阻率的增加而增加并趋于饱和,随防腐层厚度的增加以近似线性的趋势增加。
然后,对埋地油气管道典型防腐层3PE和FBE的雷电冲击击穿特性进行了试验研究。试验前对管道试验样品的击穿路径进行了分析,提出将样品放置在变压器油中进行试验的方案,有效地避免了沿面放电的发生。试验结果表明,防腐层的击穿电压具有一定的分散性,整体而言,随着防腐层厚度的增加,防腐层的雷电冲击耐压值也会随之增加但分散性并未减弱,且击穿为不可逆的并会对防腐层的完整性造成破坏。
最后,基于试验得到的防腐层最低冲击击穿电压和各影响因素对防腐层电压的影响规律,计算得到了不同规格的管道在不同土壤电阻率条件下与输电线路的安全距离。仿真分析了并联裸铜排和改变接地装置型式对防腐层电压的影响,计算结果表明,并联铜排会很大程度的缓解管道防腐层上产生的电压,而合理地改变杆塔接地装置型式也可以起到良好的防护效果。