输电线路对邻近埋地油气管道的电磁影响分析

输电线路对邻近埋地油气管道的电磁影响分析

陈龙，行晋源

四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都 610041

摘要：针对输电线路对邻近埋地油气管道的电磁影响问题，采用基于矩量法的电磁仿真软件CDEGS程序对建立的输电线路邻近管道仿真模型进行分析，确定交流线路对油气管道的电磁影响。结果表明输电线路在正常运行、单回运行状态下对邻近埋地油气管道均有影响。推荐在满足架线的情况下，工程中控制杆塔接近埋地油气管道距离，并对管道做出相应保护措施。

关键词：输电线路；电磁影响；油气管道

0  引言

伴随着经济发展带来的巨大能源需求，石油、天然气扮演着重要角色，同时随着城市建设的不断推进，用电负荷不断增加，近几年来交直流电网建设也高速发展。但由于城区中土地资源紧张，在实际工程中经常出现埋地油气管道与输电线路交叉、并行共用走廊等情况，为了避免新建输电线路对邻近已建埋地油气管道的影响，保证管道和人身安全，研究输电线路对邻近埋地油气管道的电磁影响是势在必行的。

新建输电线路对邻近埋地油气管道的电磁影响主要包括了感性、阻性和容性三种形式[1]。输电线路处于正常运行、短路故障、雷击故障几种状态下，在管道上耦合产生电压、电流，影响值一旦超过管道能承受的数值范围就会产生安全隐患[2]。

我国新能源送出工程以及输变电工程建设迅猛发展，多条交流输电线路处于已建成和规划建设之中，将会高频率出现输电线路与埋地油气管道的平行接近和交叉跨越的情况[3]。因此，对新建输电线路对埋地油气管道电磁影响进行研究，对油气管道的电磁干扰电压进行预测计算，并通过有效的防护装置来预防重大灾害的发生具有较高的实际工程价值。因此有必要对新建输电线路对邻近埋地油气管道的电磁影响展开研究，探索避免新建输电线路对邻近已建埋地油气管道的影响，保证管道和人身安全的方法。

1  输电线路与邻近油气管道的仿真模型

本文采用基于矩量法的电磁仿真软件CDEGS程序对建立的输电线路邻近管道仿真模型进行电磁影响分析[4]。根据实际工程，新建双回500kV线路，双地线，地线型号为OPGW-150(计算外径15.8mm)，导线型号为JL/G1A-630/45(计算外径33.8mm)。双回500kV线路断面图及断面参数见下图表：

图1 双回500kV线路断面图

表1  双回500kV交流线路断面参数

为了说明本新建双回500kV输电线路建成后对临近油气管道的电磁影响变化，建立本新建线路与油气管道的CDEGS仿真模型。

图2新建500kV线路与油气管道的CDEGS建模示意图

2  输电线路对临近油气管道的电磁影响分析

感性耦合主要是指，交流电流流过的输电线路导线周围产生交变磁场，当交流输电线路和管道靠近时，便将通过电磁感应在油气管道上产生纵向的电动势，由于管道金属及其外敷设的防腐层具有一定电导率，管道与大地之间存在漏电导，纵向电动势作用于管道与大地形成的回路，形成电流流动，并将产生纵向电流和漏电流，其在油气管道的两侧会产生一定的电位差，即会产生感性耦合的影响。阻性耦合，输电线路发生接地短路时，一部分的短路电流会通过接地杆塔流入大地，经由土壤向无穷远扩散。当该电流流经临近的埋地金属管道时，会在管道上产生一定的电位升，称之为输电线路对管道的阻性耦合作用。而输电线路对管道的容性耦合影响是由于输电线路导线上施加有高压，其周围存在很强的电场，由静电感应在管道上感应出对地电位。本工程不考虑输电线路对其的容性耦合作用。

建立本新建线路与油气管道的CDEGS仿真模型，并在HIFREQ模块中进行求解。本新建500kV双回输电线路正常是以双回逆相序运行的，但在一回故障等极少数情况下也会出现单回运行的情况，因此，基于对人身安全和管道安全的考虑，需要针对这两种工况计算管道上产生的干扰电压。新建双回交流线路与油气管道临近段内正常情况下是以双回路同时运行的，而输电线路对管道的交流腐蚀影响是长期效应，应以输电线路双回运行的情况进行计算评价。计算结果见下表：

表2管道干扰电压及管道交流腐蚀

（1）线路双回运行时管道干扰电压及管道交流腐蚀

本新建双回线路在正常双回运行时，其在埋地管道上产生的干扰电压最大不超过9.03V，远低于60V的人身安全限值要求。新建双回500kV输电线路影响下临近油气管道的对地电压和交流电流密度均在交流腐蚀超出了管地电压≤4V，或者管地电压>4V且交流电流密度30A/m2的限值要求。

（2）线路单回运行时管道干扰电压

考虑到双回交流输电线路可能出现的单回运行工况，将本新建涉及的500kV双回线路分为一回线路和二回线路。新建双回500kV输电线路在建成后单回路运行状态下，交流线路综合影响下临近得油气管道的干扰电压最大不超过18.3V，远低于人身安全的60V限值。

3  结论

（1）本研究线路在正常双回运行与单回运行时，管道干扰电压均满足人身安全限值，因此无需相关措施。

（2）本研究假设之前管道上无防护措施的前提下，线路在正常双回运行时，根据仿真结果，无法满足管道交流腐蚀所需要求。

（3）根据仿真结果，提出新建双回建成后需要在管道上加装的相应防腐措施，仅为管道部门对现有防护措施改进提供一定参考。

综上所述，推荐在满足架线的情况下，工程中控制杆塔接近埋地油气管道距离，并对管道做出相应保护措施。

参考文献

[1]齐磊，崔翔.特高压交流输电线路正常运行时对输油输气管道的感性耦合计算模型[J].中国电机工程学报，2010,30(11):121-126.

[2]关添升.交流输电线路短路故障时对输油输气管道的电磁影响研究[D].北京:华北电力大学，2012.

[3]郭剑，曹玉杰，胡士信等.交流输电线路对输油输气管道电磁影响的限值[J].电网技术，2008,30(2):17-20.

[4]王小凤.CDEGS软件在电力系统中的应用[D].浙江大学电气工程学院 浙江大学，2007.