基于边界元法的站场区域阴极保护设计

站场埋地管网众多,干扰和屏蔽现象严重;庞大接地网的存在使阴极保护电流流失严重。针对这些问题,建立埋地管道阴极保护电位分布的数学模型,并采用边界元算法进行离散。设计实验,测试埋地管道阴极极化曲线,并采用分段线性法进行处理。采用基于边界元法的大型数值模拟软件BEASY对某一区域站场进行阴极保护设计,考虑了3种阴极保护方式:牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护、牺牲阳极和外加电流联合阴极保护。研究结果表明:边界元算法是解决埋地管道阴极保护问题的有效工具。采用牺牲阳极和外加电流联合阴极保护可以有效地解决2个问题;采用牺牲阳极保护所需阳极数量太多,工程上难以实施;采用外加电流阴极保护使得整个埋地管网电位分布不均匀。     

埋地管道受地铁杂散电流干扰的缓解方法及效果数值模拟

埋地管道受地铁杂散电流干扰影响而在电流流出管段存在腐蚀风险,为有效缓解此类干扰,构建了具有多个牵引区间、排流网、地铁接地系统的地铁系统以及与其交叉的埋地管道及其阴极保护系统模型,选取了典型的以轨道泄漏杂散电流干扰为主和以局部集中接地泄漏杂散电流干扰为主的干扰情形主要缓解对象,分别设计了埋地管道侧、管轨连接方式以及地铁系统侧常见缓解方法的细化方案,基于数值模拟方法采用专业软件计算获得了不同缓解方案下埋地管道电位分布变化、地铁系统泄漏杂散电流分布等.基于此,分析总结了不同缓解方案的缓解效果.结果表明:设计的缓解方案均可有效缓解轨道泄漏杂散电流造成的干扰,而难以有效缓解局部集中接地泄漏杂散电流造成的干扰,应配合采取有效措施严格限制此类干扰累计出现时间,以满足埋地管道防护要求.     

HVDC接地极基本特性分析

高压直流输电接地极是高压直流输电工程中的重妻组成部分,对直流接地极基本特性的分析是整个接地极设计的理论基础。分析了高压直流输电接地极的基本特性,主要包括：接地极的接地电阻;接地极的电流分布;当外加电动势时,在直流接地极附近及其表面的电位分布以及接地极的温度分布。     

直流输电线路接地极形状对地电场观测干扰水平的影响

为解决特高压直流输电线路对地震台地电场观测的干扰影响问题,根据地电场观测仪器的工作原理,分析直流输电线路干扰地电场观测的原因,认为线路接地极入地电流使土壤的电位分布发生了变化,从而改变了埋设在土壤中的地电场观测仪器电极处的电位.针对直流线路接地极不同形状,考虑大地为水平分两层的土壤模型,根据等值复数镜像法推导出单一垂直接地体、水平双环接地体和多个垂直接地体的入地电流在土壤中的电位计算公式,计算并分析了多种情况下直流线路对地电场观测的干扰水平.结果表明,采用水平双环形接地极可减小50%左右的干扰值,采用8个垂直接地极可减小87%左右的干扰值.     

关于消除电网系统主变压器直流偏磁问题的分析

1直流偏磁产生的原因与现状 1．1背景 广东电网的±500kV西电东送和天广直流线路输电在近年相继投产,单极一大地运行方式是直流输电的运行方式之一,在这种运行方式下,直流接地极作为直流工作电流的返回通道,是直流输电系统的重要组成部分,将会影响接地极周围变电站接地网地电位的变化。当直流接地极电流引起变电站接地网地电位升高时,若两个变电站接地网之间存在电位差,直流接地极电流将有一部分流经变压器中性点、变压器绕组及输电线路。     

直流输电线路对地电阻率的观测干扰

直流输电线路对地震台地电阻率观测的干扰影响是目前亟需解决的问题。根据地电阻率观测仪器的工作原理,分析了直流输电线路干扰地电阻率观测的原因。针对直流线路接地极不同形状,考虑大地为水平分两层的土壤模型,基于等值复数镜像法推导出单一垂直接地体、水平双环接地体、多个垂直接地体入地电流在土壤中的电位计算公式,计算并分析了多种情况下直流线路对地电阻率观测的干扰水平。计算结果表明,采用水平双环形接地极可减小50%左右的干扰值,采用4个垂直接地极可减小75%左右的干扰值。     

基于ICCP埋地管道腐蚀防护工程的应用研究

埋地管道的腐蚀防护工程对处于长期不间断运行状态的多段线长距离管道至关重要,以外加电流阴极保护(ICCP,Impressed Current Cathodic Protection)为主的腐蚀防护方案在埋地管道工程中的应用广泛,能有效抑制金属构件在土壤中的腐蚀削弱。针对ICCP在埋地管道工程中的应用进行理论分析,主要涉及金属腐蚀原理及管道防腐蚀基本方法、腐蚀检测过程分析、管道锈蚀后的再保护、外加电流法在管道工程中的应用以及局限性分析、保障管道防护工程安全性和完整性的针对措施,并对ICCP的管道工程应用要点进行了归纳总结。     

芦潮港-嵊泗直流工程预选极址的接地极计算和分析

以芦潮港－ 嵊泗跨海直流供电工程中的接地极为例，计算和分析了在多层介质中的直流接地极的本体溢流分布，介质中的电流密度、场强、电位的分布以及跨步电压、接地电阻和安全距离等．结果表明，沿接地极方向的值比垂直于接地极方向大．所以从管道的安全距离方面考虑，接地极沿海岸线布置较有利，而且接地极本体的端部溢流值很大，为使接地装置在整体上均匀消耗，宜按溢流倍数相应加粗．计算中应用了点匹配法、镜像法和金属管道的传输线等值模型方法，并对传输线等值模型法进行了改进．     

穿越走滑断层埋地管道应变特性的试验研究

穿越断层的埋地管道在地震等外力作用下会发生屈曲、断裂等破坏,研究走滑断层作用下埋地管道的应变特性,对管道工程的设计和防护等具有重要意义.借助前期设计的场地变形组合试验装置,针对走滑断层的作用特点,模拟穿越此断层的埋地管道受力情况,测得随断层错动管道的应变分布及管道周边土体压力变化,分析管径变化对应变和管周土压力的影响,得出管道变形区域的范围.试验结果表明:断层面附近的管道在断层走滑错动过程中受到轴向拉力或压力的作用,其变形沿断层面与管道交点近似呈中心对称;距离断层较远的管道随土体一起运动,不会产生变形,即管道变形在断层附近的一定区域内;管径越大,受断层运动影响的管道变形区域越小;随断层错动位移量的增大,断层附近管道周围土压力和管道的轴向应变都增大,且随管道直径的增大管周土压力和轴向应变减少.     

管道参比电位动态跟踪阴极保护装置的研发

针对油气管道在所处埋地环境中的电化学腐蚀问题,研发了一种对管道参比电位动态跟踪的优化阴极保护装置.该阴极保护装置通过采集参比电位以及程控电源电压、电流,对管道参比电位实时反馈,并通过对数据进行比对与处理,实现对程控电源动态优化的离散区间控制,向管道输出适合的电压、电流,使管道参比电位持续保持在有效保护范围,达到管道防腐...     

接地极电流分布的一种简化计算方法

针对直流接地板和杆塔接地板上电流分布不均匀的问题,提出了计算电流分布的一种简化方法．根据电流场和静电场的等效性,将接地板等效为有限长的线电荷模型,并由力学平衡计算了模型上的电荷分布,由此得到入地电流沿接地板轴线的分布规律．结果表明,接地极端部电流密度是中间部位的数倍,倍数随着接地极长度的增加而增大,对于并联的垂直接地极,电流分布的不均匀度随着接地板根数的增加而增大,导体的利用率也随之降低．这是导致接地板的利用率低,部分部位过热或过早腐蚀等问题的原因．     

埋地管道牺牲阳极阴极保护中a和E0的确定

通过对埋地煤气管线实施牺牲阳极阴极保护的大量测试数据,经系统整理分析,得出电位衰减系数α与修正系数γ和涂层电导之间的关系,以及通电点管地电位偏移量E_0的计算公式。     

阴极保护检查片评估西气东输苏浙沪管段的保护效果

依据2004年美国国家标准学会(ANSI)和腐蚀工程师协会(NACE)联合发布的阴极保护检查片新技术标准,于2005-2006年在西气东输管道苏浙沪管段沿线,开展检查片评估阴极保护效果的现场试验.经过检查片设计、试验方案实施以及数据处理分析,得到了管道沿线阴极保护度和土壤腐蚀性分布;获得该地区IR降误差的统计值为170mV,并修正了管道保护电位准则(以-1.02V替代-0.85V).研究结果表明:受杂散干扰的马鞍山、芜湖附近管道受到良好保护;东桥、无锡处管道保护电位衰减过快,存在接地的可能;该阴极保护系统容量至少覆盖试验中大、小检查片的面积变化;利用危险性矩阵可以分析管道外腐蚀危害的风险等级、危险来源等.     

基于BLT方程的埋地管道电磁脉冲响应规律

高空核爆电磁脉冲(HEMP)会在埋地油气管道上产生感应电流和感应电压,可能对油气管道的测量监控装置及阴极保护系统产生影响。为研究HEMP对埋地金属管道的电磁影响,利用合成电压波的思想,推导了可用于分析不均匀传输线响应的BLT超矩阵方程;通过与链参数方法的计算结果进行比较,验证了该方法的正确性和有效性。建立了埋地管道的分段串联传输线模型,应用BLT超矩阵方程计算了管道特性阻抗连续时管道参数和管道折角对管道上电流、电压的影响;将入射仰角、入射方位角和场源方位角作为随机变量,计算了入射波状态对响应电流影响的统计信息。针对大地电导率横向差异引起的特性阻抗不连续情况,计算分析了管道电流电压的响应情况。研究结果可为油气管道的电磁脉冲防护提供相关参考。     

基于BLT方程的埋地管道电磁脉冲响应规律研究

高空核爆电磁脉冲(HEMP)会在埋地油气管道上产生感应电流和感应电压,可能对油气管道的测量监控装置及阴极保护系统产生影响。为研究HEMP对埋地金属管道的电磁影响,本文利用合成电压波的思想推导了可用于分析不均匀传输线响应的BLT超矩阵方程,通过与链参数方法的计算结果进行比较,验证了该方法的正确性和有效性。建立了埋地管道的分段串联传输线模型,应用BLT超矩阵方程计算了管道特性阻抗连续时管道参数和管道折角对管道上电流、电压的影响,将入射仰角、入射方位角和场源方位角作为随机变量,计算了入射波状态对响应电流影响的统计信息;针对大地电导率横向差异引起的特性阻抗不连续情况,计算分析了管道电流电压的响应情况;研究结果可为油气管道的电磁脉冲防护提供相关参考。     

哈密—郑州高直流输电对地磁场观测的影响分析

哈-郑高压直流输电影响沿途经过的13个地磁台的观测,对地磁观测的影响尤为突出,通过分析线路周边所有地磁台观测资料,结合多台对比的方法发现,高压直流输电主要对地磁场观测中的Z分量和F分量影响较大,在线路两侧的地磁场数据干扰形态相反,干扰幅度与距离高压输电线的远近成反比,其干扰时段具有一致性。在换流站附近的地磁场会形成接地极和线路磁场相互叠加,影响到地磁场各要素都会有复杂的干扰变化。由于地磁场具有区域相同的特性,高压直流输电对地磁场观测过程中的干扰数据,可以通过多台资料差值对比分析来进行准确的预处理。     

轨道交通检修基地杂散电流测试分析

随着城市轨道交通系统的迅速发展,其产生的杂散电流问题日趋严重.检修基地作为车辆停放检查、维修的特殊场所,内部电气设施复杂、轨道多地面敷设,对杂散电流防护相对较差,应被重点关注.以上海市某轨道交通检修基地及其附近燃气管道为研究对象,进行了详细的轨地电位、土壤电位梯度以及管地电位等参数测量,对所测数据之间的关联性进行了分析,确定了该基地附近杂散电流的流动路径.结果表明:正线列车运行时,基地地面轨道与过渡段正线轨道绝缘节前后电位差异明显,电流由正线轨道侧流出,从基地地面轨道侧流入.检修基地成为杂散电流"汇流点",附近燃气管道受到严重干扰,需加强防护.     

基于行波耦合原理的高压直流输电系统接地极引线故障测距

提出一种基于平行双导线行波耦合原理的接地极引线故障测距方法,推导接地极引线线模波和地模波传播等效参数及耦合规律.该方法建立在接地极引线分布参数模型基础上,采取接地极引线并行线路同时刻注入同极性脉冲的方式,通过脉冲发射和初始线模波时间差计算故障距离.该方法能够消除无故障时脉冲行波在接地极引线上反复传播的不利影响,计算简单,录波量小,定位精度高.仿真结果表明,该方法可以实现高压直流输电系统接地极引线全线范围内故障点的快速、准确测距.     

逆断层作用下埋地管道局部屈曲行为研究

为研究断层作用下埋地管道的局部压溃和起皱行为,以黄土地层埋地管道为例,建立了管土耦合数值计算模型,分析了逆断层作用下埋地管道的变形及局部屈曲过程,研究了内压、径厚比及地层位错量对管道局部屈曲模式的影响规律。结果表明,随着地层位错量增大,断层面两侧管道出现应力集中,并逐渐演化为局部屈曲,埋地管道变形曲线由S形变为Z形,断层面两侧的管道变形并非呈对称或反对称分布,上盘区的管道屈曲现象较下盘区更为严重;地层位错量大于3倍管径时,管道轴向应变迅速增大;无压管道和低压管道的局部屈曲模式为压溃,而随着内压的增大,管壁屈曲模式由压溃变为起皱,且管道起皱幅度随着内压的增大而增大;上盘区管段屈曲部位与断层面之间距离受内压、径厚比影响较小,而压溃模式下下盘区屈曲部位与断层面之间的距离随着内压的增大而减小,起皱模式下二者之间的距离随着内压的增大而增大;不同地层位错量作用下,管道最大轴向应变随径厚比的变化呈现出不同变化规律。     

磁暴作用下管道漏点对地磁感应电流和管地电位分布的影响

随着我国能源需求的快速增长,我国的能源进口日益扩大。其中,管道运输是一种重要的能源运输方式。埋地金属管道由于工艺、运输和安装等问题,常常存在着漏点,而漏点对管道的腐蚀以及管道的防护又有着重要的影响,因此研究管道漏点的影响对研究地磁暴侵害埋地管道系统具有重要的意义。本文通过分析漏点的物理模型,建立了管道漏点的数学模型,并通过ANSYS软件仿真进行对比,验证了管道漏点模型的正确性。将漏点模型与管道的分布参数模型相结合,通过仿真分析,初步分析了管道漏点对地磁暴侵害管道系统时管道上地磁感应电流（geomagnetic induced current,GIC）以及管地电位（pipe-soil potential,PSP）分布的影响。通过仿真结果数据表明,即使是遭受中、小型地磁暴侵害,管道漏点对管地电位的分布也很有影响,管道漏点处的泄露电流密度也远远超过正常情况下的杂散电流密度,会对管道的绝缘层以及保护系统产生较大的影响。