金属管道受入地电流影响的抑制措施研究

直流输电系统处于单极大地回线运行方式时,直流接地极入地电流会导致管道上产生感应电位,在管道的破损点会有电流流进、流出,从而加速管道的腐蚀。从耦合途径、敏感设备两个角度,研究了抑制直流接地极入地电流对埋地金属管道影响的措施。分析了直流接地极与埋地金属管道防护距离对管道干扰电压的影响,研究表明当直流接地极与埋地金属管道防护距离大于一定值时,直流接地极入地电流对管道的影响很小,可以不考虑其影响。着重研究了土壤电阻率对防护距离的影响,发现防护距离受土壤电阻率的影响很大,在一定范围内,防护距离随土壤电阻率增大而增大。对分段绝缘法、旁路排流法、强制阴极电流法三种金属管道自身抑制直流接地极干扰的措施进行了总结。     

高压直流输电接地极电流场相关问题研究

介绍了高压直流接地电流场相关概念,主要阐述了接地、入地电流和跨步电压及其相关指标;指出在接地极设计过程中,应考虑接地极周围土壤电阻率、相关接地参数的计算以及接地极型式选择等方面的问题;阐述了高压直流输电接地极入地电流产生的电流场对变压器和系统交流电网的偏磁影响、接地极装置及地下金属管网的腐蚀以及对电气化铁路的电磁影响,并概述了相应的抑制措施,包括进行变压器及交流电网直流偏磁的治理,地下金属管网及接地装置腐蚀的防护,同时也探讨了共用接地极模式的可行性;最后指出了建立大地二维乃至三维电场模型的重要性,指出只有考虑大地横、纵向差异,更精确地了解大地电性结构,进而准确地计算直流接地极周围地电流场分布,才能更好地满足我国建设超特高压直流输电工程的要求。     

考虑非线性极化时不同土壤电阻率下直流接地极电流对油气管道的腐蚀影响分析EI北大核心CSCD

在特高压直流输电工程接地极对邻近油气管道的腐蚀影响分析和防护设计中,准确计算不同土壤电阻率下管道上的电压电流分布至关重要,然而目前计算中缺乏对油气管道金属-土壤交界面非线性极化影响的考虑。通过试验测量和分析,获得了不同土壤电阻率下X80管道钢–土壤交界面的极化特性,为准确计算管道管地电位差和泄漏电流密度奠定了基础。考虑非线性极化的影响,计算获得了不同土壤电阻率下油气管道上的泄漏电流密度和管地电位差分布、直流接地极与油气管道的防护距离,结果表明,随着土壤电阻率的增大,管道泄漏电流密度最大值呈对数函数增大,管道与接地极间的防护距离呈幂函数增大。对不考虑极化和考虑非线性极化时管道上的电压电流分布、管道与接地极间防护距离进行了对比分析,结果表明,不考虑极化时管地电位差被人为确定为零,与实际物理现象不符,导致直流接地极电流对油气管道的腐蚀程度被错误高估,应用于实际工程时将导致油气管道防护成本显著增大。基于实际工程参数的应用分析表明,与考虑非线性极化影响相比,不考虑极化时将错误地提高油气管道的腐蚀防护要求,不必要地增加防护成本,防护距离或防护措施成本增加量高达30%~40%。研究结果可为特高压直流输电工程接地极和油气管道工程的选址以及干扰防护设计提供技术支撑。     

应对特高压直流接地极电流影响的油气管道大功率阴保系统参数优化配置EI北大核心CSCD

特高压直流输电工程不同工况下接地极电流变化巨大,单极大地回路运行时可高达6.25kA,现有油气管道阴保系统已无法完全应对入地电流的干扰影响,亟需配置具有双向输出功能的大功率阴保系统。分别以管道等效年腐蚀速率和管地电位差进行评估,建立大功率阴保系统参数的优化目标函数;将混沌粒子群优化算法应用于油气管道大功率阴保系统参数优化配置,并基于粒子间的欧氏距离提出粒子群稳定性判据。就典型直流工程与埋地油气管道的干扰问题,对油气管道干扰影响进行评估,并对大功率阴保系统参数进行优化配置。结果表明,以等效年腐蚀速率评估时,需综合考虑直流工程在不同运行工况下的影响;采用优化配置的大功率阴保系统,可满足等效年腐蚀速率限值要求。以管地电位差评估时,采用大功率阴保系统可将管道管地电位差控制在限值范围,但接地极在阴极和阳极不同状态下运行时,优化得到的大功率阴保电源位置不同,需优先保证接地极阴极运行时管地电位差满足限值要求,以有效缓解对管道的腐蚀影响。研究结果为应对特高压直流接地极电流影响的埋地油气管道自适应大功率阴保系统研究提供了参考。     

考虑非线性极化时不同土壤电阻率下直流接地极电流对油气管道的腐蚀影响分析

在特高压直流输电工程接地极对邻近油气管道的腐蚀影响分析和防护设计中,准确计算不同土壤电阻率下管道上的电压电流分布至关重要,然而目前计算中缺乏对油气管道金属-土壤交界面非线性极化影响的考虑。通过试验测量和分析,获得了不同土壤电阻率下X80管道钢–土壤交界面的极化特性,为准确计算管道管地电位差和泄漏电流密度奠定了基础。考虑非线性极化的影响,计算获得了不同土壤电阻率下油气管道上的泄漏电流密度和管地电位差分布、直流接地极与油气管道的防护距离,结果表明,随着土壤电阻率的增大,管道泄漏电流密度最大值呈对数函数增大,管道与接地极间的防护距离呈幂函数增大。对不考虑极化和考虑非线性极化时管道上的电压电流分布、管道与接地极间防护距离进行了对比分析,结果表明,不考虑极化时管地电位差被人为确定为零,与实际物理现象不符,导致直流接地极电流对油气管道的腐蚀程度被错误高估,应用于实际工程时将导致油气管道防护成本显著增大。基于实际工程参数的应用分析表明,与考虑非线性极化影响相比,不考虑极化时将错误地提高油气管道的腐蚀防护要求,不必要地增加防护成本,防护距离或防护措施成本增加量高达30%～40%。研究结果可为特高压直流...     

直流工程接地极入地电流对埋地金属管道的影响

直流输电工程单极大地回线运行时,直流接地极入地电流对管网公司管道造成管道上设备异常和管道腐蚀两方面影响。利用CDEGS软件建立了直流接地极对埋地金属管道电磁影响的仿真计算模型,计算了直流接地极对管网公司管道的影响程度,分析了直流接地极附近管网公司金属管道设备异常原因。结合计算分析结果提出了限制直流输电系统对埋地金属管道影响的措施。     

特高压直流工程接地极对附近油气管线的影响研究

特高压直流输电系统在单极大地或双极不平衡运行方式下产生的入地电流可能对附近油气管线产生腐蚀,其腐蚀程度与电流大小、时间长短、距离远近、土壤电阻率等因素有关。利用晋北—南京±800 kV特高压直流输电工程实测的土壤参数,通过仿真建模,分析计算了在设计寿命时间和实际工程接地极运行时间内,接地极电流对其附近石油管道的影响程度。计算结果与实测结果吻合,计算方法可以为后续工程接地极选址、影响程度预测等提供支撑。     

±1100 kV特高压直流接地极对埋地油气管道直流干扰实测与分析

直流接地极电流会对大范围的埋地油气管道造成腐蚀和危险影响，特别是±1 100 k V特高压直流接地极，额定入地电流大，影响程度更大，影响范围更广。为获得特高压直流接地极对埋地油气管道的影响水平和管道电压分布规律，文中首次在昌吉—古泉±1 100 kV特高压直流输电工程调试期间，对邻近的川气东送管道进行了全面的测试，得到了管道通/断电电位分布、泄漏电流密度、阀室引压管电压和土壤电位梯度。根据现有标准中管道直流干扰的各项评价指标对管道测试结果进行了分析，相关测试结果可为川气东送管道的安全运行维护提供数据支撑，也可为后续直流接地极选址和埋地油气管道路径选择提供参考。     

高压直流输电系统接地极对油气管道影响分析

分析了接地极入地电流对油气管道腐蚀机理,防止管道杂散电流腐蚀措施、以及下一步可研方向,指出重点需解决接地极极址与周边油气管道安全距离的核算,单极大地回线方式下直流杂散电流对周边油气管道影响程度以及直流杂散电流大小、土壤电阻率、接地极与管道距离等参数对腐蚀影响的贡献权重问题,以建立直流接地极的多维度安全性评价体系。     

直流接地极的地电流对埋地金属管道腐蚀影响分析

当直流接地极单极运行且附近埋设有金属管道时,会有部分地电流通过埋地金属管道散流,造成金属管道的电化腐蚀。首先从理论上分析了接地极附近埋地管道的腐蚀原理,得出了管道上的电位分布会影响管道的腐蚀程度。然后,通过建立模型,仿真分析了接地极型式、管道的埋设深度及土层电阻率对埋地金属管道上电位分布的影响。最后,总结了上述三个因素对金属管道腐蚀程度的影响规律。     

降低高压直流入地电流对天然气管道腐蚀的研究

为研究高压直流入地电流对天然气管道的腐蚀机理,提出降低入地电流对天然气管道腐蚀的措施,对接地极附近电场分布情况进行研究,分析电流在均匀土壤以及不同土壤电阻率中的分布情况。并根据法拉第电解定律定量找出与天然气管道腐蚀相关的物理量,据此提出在天然气管道两侧装设接地扁铁,并将接地扁铁用导线连接;在天然气管道靠近接地极一侧装设高电阻率材料;将接地极布置于低电阻率层,天然气管道布置于高电阻率层三种降低天然气管道腐蚀的措施,经过理论分析证明了所提措施的有效性。     

高压直流接地极对埋地油气管道腐蚀影响的等效电流研究

为定量且有效的评估高压直流接地极对埋地油气管道的腐蚀影响程度,需要提出一个兼顾高压直流接地极强电流(单极大地运行方式)和不平衡电流(双极对称运行)运行特性的等效电流。在分析了高压直流接地极入地电流特性的基础上,从腐蚀量的角度,给出了等效电流的确定方法。利用考虑直流极化效应的计算方法,获得了管道破损点处泄漏电流密度与直流接地极入地电流大小、接近距离等物理量之间的函数对应关系,并通过函数拟合,给出了等效电流的计算公式。     

牛从高压直流接地极入地电流限制功能优化控制

为防止牛从高压直流(HVDC)运行过程中接地极入地电流损坏燃气管道,开展了牛从高压直流接地极入地电流优化控制及运行方式的相关研究,主要包括接地极入地电流限制功能及其逻辑优化改进介绍、交直流系统运行控制方式及其稳定性分析,最后通过实时数字仿真系统(RTDS)的仿真试验和现场试验说明了该控制方法的有效性。研究结果表明:采用单回双极功率控制模式能够减少单极闭锁情况下的直流功率损失;单极闭锁后接地极入地电流限制功能能够在3.3 s时间后快速将接地极入地电流限制到1 200 A以内。优化后的接地极入地电流限制功能能够有效防止牛从高压直流运行过程中接地极入地电流损坏燃气管道,确保燃气管网设备安全。     

直流接地极入地电流对附近埋地管道电位的影响

随着我国对能源需求的快速增长,直流输电工程和输送油气管道的建设也在迅速增加。在直流接地极与管道均十分密集的地区,为了减少土地的占用,直流输电工程和输油气管道甚至共用走廊,使得直流输电工程对附近埋地金属管道的影响日益突出。目前,已有研究成果关于直流接地极入地电流对长距离油气管道的影响研究不深入,土壤电阻率横向分区和管道极化效应的研究工作未有效开展,尚不能系统、全面地分析直流接地极入地电流对长距离油气管道的影响机理。提出考虑土壤电阻率的横向分区的计算方法,基于矩量法建立复杂地质条件下考虑管道措施的长距离管道受地中电流影响的仿真模型,并利用实际管道测量数据和小模型管道长期测量数据优化模型参数,从而利用仿真计算模型准确评估入地电流对油气管道的影响程度,提出有效的缓解措施,为管道防护措施的设计和实施提供理论依据。     

高压直流无接地极运行实现方法

接地极为直流输电系统大地回线运行方式提供电流回路,随着直流输电通道的密集增加,由接地极入地电流引起的油气管网腐蚀、变压器偏磁等问题逐渐增多,严重时将影响电网正常运行方式。文中提出了使用站内接地网代替接地极,直流系统以无接地极方式运行的方案,主要通过直流的控制和保护逻辑来实现。以南方电网±800kV普侨特高压直流工程的实际应用为例,分析了高压直流无接地极运行方案的关键技术难点,设计了通过控制保护核心逻辑修改来实现无接地极运行的方法,并利用实时数字仿真(RTDS)系统对方案进行了仿真验证。改进后的控制保护逻辑已在实际工程实施,效果良好。     

改善直流电流地中分布的接地极互联技术研究

直流接地极入地电流会造成附近交流电网变压器偏磁、埋地管道腐蚀等问题,成为直流接地极建设、直流系统运行中的难题之一。将已有临近接地极互联是减小直流接地极入地电流影响的措施之一。文章以南方电网在广东地区的4个已有接地极为例,通过考虑接地极之间地中恒流场的影响,以及地上联络线的等效电路,建立场路耦合计算模型,研究不同接地极连接方式下各接地极的电流分配、地电位升等,由此提出一种通过专设集中汇流点将所有换流站的入地电流汇集在一起,再分配到各接地极,通过优化选择汇流点与各接地极联络线的导线调节电流分配的接地极连接方案。对比分析表明,该方案不但减少了直流系统对交流电网变压器、埋地管线等设施的影响,而且今后的新建直流工程可以直接接入,无须再新建直流接地极,具有可靠、灵活、扩展容易、性价比高的特点。     

特高压换流站接地极线路不平衡电流分析

分双极大地和单极大地两种运行模式,对特高压直流接地极线路产生不平衡电流的机理进行了分析,得出其原因是直流故障产生的故障电流突变在接地极线路上引起过电压,该电压值远远大于接地极线路的设计绝缘,从而导致绝缘对地击穿产生不平衡电流。结合控制保护动作策略,将不平衡电流对直流系统的影响进行了分析,并给出了接地极故障点定位的近似计算方法。以某特高压换流站的实际故障录波数据为例,对理论分析进行了验证。并提出了相关结论和建议,供以后研究和工程参考。     

考虑非线性极化效应时直流接地极电流在油气管道耦合的电压电流建模和计算

准确预测直流输电接地极电流对埋地油气管道的腐蚀影响，并采取合理的防护措施，对能源输送安全至关重要，但现有预测方法缺乏对管道金属与土壤间非线性极化影响的系统研究。该文建立考虑非线性极化效应时直流接地极入地电流对埋地油气管道耦合电压和电流的数学模型；提出矩量法与有限元法结合计算含非线性极化交界面三维电流场的方法，并试验验证该方法的有效性；对不考虑极化、考虑线性和非线性极化时的计算与试验结果进行对比，获得误差分析结果；最后，进行工程应用分析。结果表明：提出的计算方法可有效考虑非线性极化效应的影响，采用不考虑极化或线性极化影响的计算结果进行管道腐蚀评估，将导致腐蚀风险被高估或低估。为准确预测管道电压和电流，管道金属与土壤间的非线性极化效应不可忽略。在管道设计和建设中，考虑非线性极化影响将避免增加不必要的防护和维护成本，或避免预测不足带来的腐蚀风险。     

直流接地极电流干扰下埋地金属管道防护距离影响因素研究

随着直流输电工程建设的快速发展及直流输电工程与埋地金属管道相邻不断增多,接地极极址的选择变得越来越困难。接地极对管道直流腐蚀影响的程度不仅与接地极电流和接近距离有关,还与土壤电阻率、土壤pH值和管道防腐层类型有关。文中在管道电路模型的基础上,建立了考虑管道极化效应的电路模型。通过文中计算方法的计算结果与CDEGS计算结果的对比,验证了文中算法的正确性。获得了典型设计参数下接地极与埋地金属管道的可供工程参考的防护距离,分析了土壤电阻率、土壤pH值、管道防腐层类型对接地极电流干扰下管道防护距离的影响。土壤电阻率和管道防腐层类型对管道防护距离影响较大,土壤pH值几乎不改变管道的防护距离。     

±800kV龙门换流站共用接地极运维风险分析及策略优化

龙门换流站与新东直流东方换流站和牛从甲乙直流从西换流站四回共用田源接地极,接地线路电气设备众多,运维风险未知.结合接地极线路接线方式及主要电气设备,分析存在的入地电流引起换流变中性点直流偏磁、共用接地极导致站内接地网过流保护动作及接地极刀闸地刀联锁关系不完善的运维风险,有针对性地提出了控制入地电流大小及时间、在主变中性点增加隔直装置、金属大地回线方式转化时需明确共用接地极无入地电流等优化策略.