齊文超

國家管網(wǎng)集團西氣東輸甘陜輸氣分公司

摘要：結合實(shí)例分析論證了光伏發(fā)電項目施工與管道的安全距離，對光伏發(fā)電項目與管道維檢修作業(yè)以及防止電磁干擾對間距設置的要求，提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；輸氣管道；間距設置；安全管理

西北地區光能資源和土地資源較為豐富，光伏發(fā)電項目發(fā)展前景廣闊。國能潼關(guān)秦東200MW農光互補光伏發(fā)電項目位于渭南市潼關(guān)縣，與西氣東輸二線(xiàn)近距離并行。目前尚無(wú)關(guān)于光伏發(fā)電項目與輸氣管道間距的規范要求。光伏發(fā)電項目的混凝土樁基礎屬于構筑物，除了按照《石油天然氣管道保護法》第三十條關(guān)于在管道線(xiàn)路中心線(xiàn)兩側各五米地域范圍內，禁止修建建筑物、構筑物的規定以外，還應考慮光伏發(fā)電項目設備基礎施工對管道安全的影響、對管道維檢修作業(yè)的影響以及雜散電流對管道腐蝕的影響等，以確定光伏發(fā)電項目與輸氣管道的間距設置。

1  對管道安全的影響

光伏發(fā)電項目安裝在混凝土獨立基礎和樁式基礎，樁式基礎又分為灌注樁、螺旋樁、靜壓樁和振動(dòng)樁四類(lèi)，潼關(guān)光伏發(fā)電項目采用了振動(dòng)樁施工。

高頻錘振動(dòng)沉樁是通過(guò)偏心回轉激振器產(chǎn)生縱向振動(dòng)，并利用樁土振動(dòng)降低樁—土摩擦力和樁端阻力，使樁能輕松沉入土體中。由于高頻振動(dòng)在土壤中衰減較快，減小了振動(dòng)波及范圍，對施工周?chē)�影響小，噪聲也較小�，F場(chǎng)選擇西氣東輸二線(xiàn)管道上一處安裝于彎頭處的管道應力應變監測裝置，該裝置距離光伏項目打樁點(diǎn)約150米，最近距離為20米。此段區域內從彎頭處起始均為直管段，沒(méi)有彎管和彎頭設置。連續監測光伏樁基礎施工時(shí)段均未發(fā)生明顯附加應力值變化（圖 1）。鑒于X80鋼良好的韌性，可以定量分析出20米（含）外的光伏基礎打樁對管道應力應變的影響可以接受。

圖 1 應力應變裝置在光伏施工期間監測趨勢

應力是在施加的外力影響下物體內部產(chǎn)生的內力和截面積的比值，表達公式為σ=F/A，F為受力，A為截面積。應變是在施加的外力影響下物體伸長(cháng)量△L和原長(cháng)L的比值所表示的伸長(cháng)率或壓縮率，公式為ε=△L/L0。泊松比是指材料在單項受拉或受壓時(shí)，橫向正應變與軸向正應變比值的絕對值，μ=﹣ε1/ε2。表 1為管道強度校核計算結果。以西氣東輸二線(xiàn)東段管道為例，X80鋼的最小屈服強度552 MPa，現場(chǎng)的附加應力均未超過(guò)計算值。

表 1 管道強度校核計算結果

2  對管道維檢修作業(yè)的影響

按照“后建服從先建”的原則，光伏發(fā)電項目與管道的間距必須滿(mǎn)足管道企業(yè)開(kāi)展維檢修作業(yè)的需要。以環(huán)焊縫隱患治理為例，根據管道加裝B型套筒作業(yè)的作業(yè)坑開(kāi)挖要求，分級放坡，每級開(kāi)挖深度為1～3米，每級加設平臺。平臺寬度根據現場(chǎng)土質(zhì)地貌、施工方式和風(fēng)險情況確定，此處根據前述地質(zhì)條件取0.5米。作業(yè)坑底部尺寸為3米×（D+2）米，其中D為管徑。西氣東輸二線(xiàn)管道管徑為1219厘米，故作業(yè)坑底部的尺寸為3米×3.2米左右�？紤]粉土的巖土力學(xué)特性，作業(yè)坑的上部開(kāi)口按照1∶1比例放坡。管道頂部埋深在塬面地貌2.5米～3.5米，按照1219厘米管徑，管道底部埋深即在3.7米～4.7米，放坡按照三級放坡，取4.7米的最大埋深。

經(jīng)計算，作業(yè)坑在管道兩側距離中心線(xiàn)各6米左右（圖 2）�？紤]施工作業(yè)時(shí)人員和機具進(jìn)場(chǎng)需要預留通道，現場(chǎng)還有指揮部、休息室、物資存放處等，光伏發(fā)電項目與管道的間距宜保持在管道兩側中心線(xiàn)各20米。

圖 2 加裝B型套筒作業(yè)坑俯視圖

3  對管道陰保系統的影響

光伏系統和大地之間存在寄生電容。當寄生電容—光伏系統—電網(wǎng)三者之間形成回路時(shí)，共模電壓會(huì )在寄生電容上產(chǎn)生共模電流。當光伏系統配備工頻變壓器時(shí)，由于回路中變壓器繞組之間的寄生電容相對較高，可在一定程度上抑制回路中共模電壓產(chǎn)生的共模電流。但是在沒(méi)有變壓器的光伏系統中，環(huán)路阻抗較低，共模電壓會(huì )形成較大的共模電流。該電流通過(guò)主線(xiàn)路和地線(xiàn)形成回路，這個(gè)電流既是系統漏電流，也稱(chēng)為系統共模電流，是光伏系統的固有特性之一。高頻共模電流不僅會(huì )增加系統損耗，產(chǎn)生并網(wǎng)電流諧波，還會(huì )造成電磁干擾等問(wèn)題。根據孟繁興研究結果，光伏系統電站穩態(tài)運行時(shí)對管道造成的交直流雜散電流干擾未超出標準規定的限值要求[1]。為此，在光伏電站投產(chǎn)后，應及時(shí)開(kāi)展管道交流干擾和直流干擾的復測，在管道潛在受干擾位置安裝電位自動(dòng)采集裝置，定期檢測其對地絕緣電阻以及直流電流的泄漏量，避免和減少對管道造成干擾影響。

4  結語(yǔ)

科學(xué)設置光伏發(fā)電項目與在役管道的間距，對于保障雙方安全運行具有重要意義。運用應力監測設備現場(chǎng)連續監測等手段，結合企業(yè)管理經(jīng)驗，得出對以高頻打樁機方式進(jìn)行施工的光伏發(fā)電項目與在役管道的保護距離控制在20米為宜。由于這是一個(gè)新的課題，上述結論還需要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的進(jìn)一步檢驗，并通過(guò)不斷總結加以完善。

參考文獻：

[1]孟繁興.漁光互補光伏發(fā)電站對原油管道雜散電流干擾的評估[J].管道保護，2023(3)：10-13.

作者簡(jiǎn)介：齊文超，1982年生，現任甘陜輸氣分公司潼關(guān)作業(yè)區主任。聯(lián)系方式：13649208626，124661955@qq.com。