Advanced Analysis of HVDC Electrodes Interference on Neighboring Pipelines

This paper focuses on advanced analysis techniques and design considerations of DC interference generated by HVDC electrodes during normal bipolar and temporary monopolar operations on neighboring metallic utilities, with a special emphasis on buried gas and oil pipelines. This study examines the level of pipeline corrosion, the safety status in the vicinity of exposed appurtenances and the impact of DC interference on the integrity of insulating flanges and impressed current cathodic protection (ICCP) systems. Computation results obtained for different soil models show that different soils can lead to completely different DC interference effects. The results and conclusions presented here can be used as a reference to analyze the severity of DC interference on pipelines due to proximate HVDC electrodes.

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

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。

电渗法加固软土地基试验研究

在自制的电渗固结装置上,进行轴对称工况软黏土不同初始条件及通电条件下的电渗试验。通过监测电渗过程中的电流、电势、排水量、抗剪强度、含水率和沉降,对比分析不同条件下的土体电渗固结性状,并得出以下结论:(1)电渗法对软黏土地基处理效果良好,可达到减少土体含水率、提高土体抗剪强度、减小土体工后沉降等目的;(2)高电压及高含水率土体的电渗效果好于低电压及低含水率的土体;(3)含水率及电压相同条件下,间歇通电时的土体电能利用率较高,且电渗后土体的整体差异性较小;(4)电渗也会造成一定的电极腐蚀,低电压及间歇通电条件下,电极的腐蚀相对较小。

钢电极检测土壤电位梯度的实验研究

文中研究用钢制电极测量土壤中杂散电流形成的电位梯度的可行性。设计了室内模拟装置:在水池内放置排列的钢电极和可控制干扰电场。实验研究干扰电场方向、强度和钢电极间距等对测量电位梯度的影响。此外,还验证了电位梯度计算公式,并讨论钢电极电位波动造成误差的影响。

土壤理化性质对铝电极电位的影响

本文系统研究了土壤的某些主要理化性质对铝电极电位的影响。结果表明，土壤水分、土壤松紧度、土壤盐分及土壤ｐＨ对铝电极电位都有明显影响。在土壤饱和水后和饱和水前的一定含水量范围内，电位随含水量的增大变化不明显，但在土壤水饱和点附近的一定含水量范围内，则出现一个很大的电位突降。在同一含水量情况下，电位与土壤容重呈明显的线性反相关。土壤盐分浓度的增高能导致电位的负偏，同时在不同土壤中，盐分的作用也各不相同。可变电荷土壤中盐分的加入对电位的影响比较明显。从土壤ｐＨ的影响可以区分出三个不同的影响范围：酸性区、偏酸和中性区、碱性区。在酸性区和碱性区，铝电极电位随ｐＨ升高而变负，两者呈显著的线性关系；在偏酸和中性区，电位呈现一个平台，ｐＨ的变化不能明显改变铝的电极电位，同时，不同土壤出现电位平台的ｐＨ范围也各不相同。

直流接地极与大地中金属管道的防护距离

针对直流输电工程接地极对地下金属构件的腐蚀问题,对电腐蚀的特性进行了分析,确定了大地金属构件腐蚀的限值。因海岸与陆地直流接地极计算模型不同,考虑到海洋面积远大于陆地面积,且海水的电阻率远小于大地土壤电阻率,对附近大地电位的分布影响较大,因此海岸直流接地极应根据周围的地质环境建立计算模型。考虑到海洋对大地电位的影响,对大地土壤电位梯度进行了计算,预估了海岸直流接地极与地下金属构件的防护距离。

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。

土壤异质性对模拟直流场环境下X70钢的腐蚀行为影响

通过模拟直流接地极不平衡电流场,研究了X70钢在四川宜宾±800 kV复龙特高压直流换流站接地极附近土壤中的腐蚀行为。结果表明,土壤性质对埋地金属的腐蚀性影响较大。其中,土壤pH值对X70钢在直流接地极附近土壤中的腐蚀速率有影响显著,腐蚀速率与土壤酸碱性的关系为酸性>中性>碱性;同时,土壤总含盐量越大,金属腐蚀速率越大。该研究为评估直流接地极附近埋地金属设施的腐蚀影响和新建特高压直流工程接地极的设计规划选址提供一定的依据。