天然气长输管道与高压输电线塔并行及穿越时的安全隐患治理

段先猛

陕西燃气集团工程有限公司 （陕西 西安 710016）

天然气长输管道与高压输电线塔并行及穿越时的安全隐患治理

段先猛

陕西燃气集团工程有限公司 （陕西 西安 710016）

天然气长输管道与高压或特高压输电线路同为国家重要能源输送动脉，但在天然气长输管道与高压输电线路的设计与施工过程中，会经常遇到两者交叉或并行的情况，对彼此正常的生产运行埋下安全隐患。以汉安线与中贵线联络线输气管道工程为例，通过引用国家及行业规范中对天然气管道与高压输电线路安全距离的相关要求，介绍了固态去耦合器屏蔽强电流及使用石墨接地带改进接地两种方法，解决天然气管道与高压输电线距离较近时的安全隐患问题，为同类问题的解决提供有效参考。

天然气长输管道；高压输电线；固态去耦合器；石墨接地带

由于天然气长输管道具有长距离、高压的特点，一旦泄漏就会易燃易爆，因此，其设计线路一般都是避开人口稠密区，沿农田、戈壁、山地敷设。另外，天然气管道埋设处的土层必须稳定、牢固，不易被流水冲刷，在山区，管道一般都是沿山脊敷设。这与高压输电线路选址原则基本相同，天然气长输管道与高压、特高压输电线路在设计和施工过程中经常出现近距离并行或交叉的情况。

1 高压输电线路的分类及与天然气管道的安全距离

1.1 高压输电线路分类

根据输电线路的电压承载量，一般称220 kV及以下的输电电压叫做高压输电，330～765 kV的输电电压叫做超高压输电，1 000 kV及以上的输电电压叫做特高压输电。

1.2 高压输电线路设施与埋地天然气管道的安全距离

根据GB 50251—2015《输气管道工程设计规范》中表4.3.13和GB/T 50698—2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》中表5.1.5的要求[1-2]，管道距离500kV交流输电线路杆塔接地极的最小间距为7.5m。根据GB/T 21447—2008《钢质管道外腐蚀控制规程》第7.2.3条规定[3]，埋地钢质管道距离输电线路杆塔和边导线的距离应大于杆塔高度。

2 汉安联络线工程概况及与高压输电线的安全隐患

2.1 工程概况及位置关系

汉安线与中贵线联络线输气管道工程设计线路全长127.9 km，线路起于中贵线甘肃康县陇南分输站，经汉中市略阳县、勉县，最终到达陕西省天然气股份公司的勉县分输站。管道规格为Φ406 mm×8.3 mm，年设计输气能力为10×108m3/a。管道在设计选线阶段就发现已建成的国家电网陕西电力公司的德宝±500 kV超高压输电线路，但由于必须躲避压覆矿产和地质灾害点，线路几经优化仍至少和德宝±500 kV超高压输电线路有两处交叉，管道距离塔腿最近处分别为13 m和10.5 m，其位置关系如图1所示。

图1 汉安联络线输气管道与高压输电线塔位置示意图

2.2 天然气长输管道与高压输电线的安全隐患

1）德宝线高压输电线塔的防雷接地采用逐级环网带放射线型式，接地网放射线长度15 m，当高压输电线塔遭遇雷击或发生故障时，强电流通过接地网流入大地，极可能会将管道防腐层击穿，造成管道加速腐蚀，或者管道因某种原因发生泄漏，遇见电火花极易发生爆炸。

2）高压输电线塔接地体的杂散电流长期作用于管道，会加速管道腐蚀。

3）高压输电线塔因不可抗力，如遇到像2008年的严重冰灾天气发生倒塌，可能砸坏天然气管道。

4）管道距离高压输电线塔过近，管道巡线及检修人员有遭受电击伤害风险。

5）管道一旦泄漏爆炸，会直接影响输电线路运行安全。

3 安全隐患治理措施

在施工过程中，天然气管道与德宝线±500 kV输电线路的两个交叉处线塔塔腿的距离分别为13 m和10.5 m,即位于高压电线塔接地线正下方，不符合最小安全距离≥7.5 m的要求，必须采取有效措施消除安全隐患。

3.1 屏蔽法

依据GB 15599—2009《石油与石油设施雷电安全规范》第4.7.3条[4]，在天然气管道与高压线塔接地体临近处安装固态去耦合器+锌带接地体，可有效防护屏蔽强电流冲击管道，且能有效防止雷击电流和杂散电流对管道防腐层、金属本体及阴极保护设施造成的危害。

3.1.1 固态去耦合器的主要技术参数

固态去耦合器的主要技术参数要求根据现场实际安装环境和管道输送介质，所用固态去耦合器的主要技术参数见表1[5]。

表1 固态去耦合器主要技术参数表

3.1.2 固态去耦合器的安装方法

固态去耦合器的安装方法如图2、图3所示。

3.1.3 具体安装要求

1）固态去耦合器要安装在管道与高压输电线杆塔接地体临近处，作为强电冲击屏蔽防护点，每处屏蔽防护点安装两台固态去耦合器，与管道最近处的杆塔接地体宜位于两台去耦合器中间的接地材料外侧，且接地材料与杆塔接地线的最小间距不应小于2 m。固态去耦合器宜安装在管道正上方，安装空间不足时，安装在管道顺气流方向左侧。

2）接地材料与电缆连接采用铜连接管钳接，并用热熔胶、电缆热缩式附件对连接点进行密封防腐。

3）固态去耦合器的安装应在排流接地体下沟后进行，接线时，先将接地体电缆与固态去耦合器连接，然后再将管道电缆与固态去耦合器连接。

3.2 加设混凝土钢板法

高压输电线塔倒塌对天然气管道的安全隐患可采用在管道上方加设混凝土盖板的方式，以避免杆塔倒塌砸坏管道。

图2 强电冲击屏蔽防护接线图

图3 强电冲击防护安装图

3.2.1 钢筋混凝土盖板安装

钢筋混凝土盖板安装图如图4所示。

图4 加盖混凝土盖板示意图

3.2.2 钢筋混凝土盖板制作要求

1）盖板要求采用C30混凝土制作,规格为1 000 mm×500 mm×200 mm。具体设置在高压输电线塔塔腿与管道垂直处，两边各连续敷设50 m长。

2）盖板内钢筋采用Φ10 mm，钢筋间距为150 mm双层双向敷设，混凝土保护层厚度为50 mm。

3）敷设混凝土盖板前，管沟内回填土必须进行分层碾压密实。

3.3改进接地法

改进接地法降低雷电下泻危害，提高杆塔和管线运维的安全性。即采用石墨接地带替代原先钢筋材质的接地线，且将石墨接地带朝向远离管道方向埋设。

3.3.1 实施方法

杆塔接地引下线选用C类土壤电阻率3 000 Ω的型式，石墨接地带总长224 m，沿基础外边缘呈方框形敷设，方框边长为超出基础立柱外1.0 m（以现场实测为准），埋设位置及方向如图5、图6所示。杆塔射线尽量朝远离管线的位置敷设 （即从远离管线的塔腿引出，敷设方向远离管线，尽量采取等高线埋设，避免形成流水沟、槽），具体材料选择见表2。石墨接地带绕输电线塔基础呈正方形方框敷设，边长如图6所示，按照A=基础立柱边缘+1.0×2 m计算。石墨接地带沿射线方向敷设的长度按照公式d1=（224-4A）/3计算，单位 m。

图5 杆塔纵断面示意图

图6 石墨接地带敷设位置及方向示意图

表2 材料参数选择表

3.3.2 铁塔接地装置安装

铁塔接地装置正面图如图7所示。铁塔接地装置安装注意事项如下。

图7 接地装置正面图

1）平地丘陵地区石墨接地带埋深不小于0.8 m,山地埋深不小于0.5 m。

2）引下线采用热镀锌40×4扁钢连接塔腿，如图8所示。引下线与石墨接地带连接按照厂家提供的专用连接件进行。

3）接地电阻的测量可按照DL/T 475-2006《接地装置特性参数测量导则》执行，当所测得接地电阻未满足要求时，需增加埋接地体至满足为止，当接地体总长度超过500 m时，接地电阻值不做规定。

图8 引下线安装图

4 结束语

本工程与德宝线±500 kV超高压输电线塔的安全隐患处理方案，经中国石油集团工程设计有限公司及国家电网陕西电力公司相关专家审核，能有效防护因输电线路故障或遭遇雷击引起的强电流对天然气管道的冲击，能有效防护输电线塔接地线引起的杂散电流对管道阴极保护设施造成的干扰和对管道防腐层的腐蚀。

[1]石油工程建设专业标准化委员会.输气管道工程设计规范：GB 50251—2015[S].北京：中国计划出版社，2015.

[2]石油工程建设专业标准化委员会.埋地钢质管道交流干扰防护技术标准：GB/T 50698—2011[S].北京：中国计划出版社，2012.

[3]中国石油天然气集团公司.钢质管道外腐蚀控制规范：GB/T 21447—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[4]全国安全生产标准化技术委员会化学品安全标准化分技术委员会.石油与石油设施雷电安全规范：GB 15599—2009[S].北京：中国标准出版社，2009.

[5]全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会.高电压试验技术 第1部分：一般定义及试验要求：GB/T 16927.1—2011[S].北京：中国标准出版社，2012.

Long-distance natural gas pipeline and high voltage or extra high voltage transmission line are all important national energy transportation artery.But during the design and construction of long distance natural gas transmission pipeline and high voltage transmission line,they will often cross or parallel with each other,which lays hidden safety problems for the normal operation of each other.Taking the link line gas transmission pipeline project of Han’an line and Zhonggui line (hereinafter referred to as Han’an link line project)as an example,by quoting the related requirements of the safe distance between natural gas pipeline and high voltage transmission line in national and industry standards,two approaches to solve the hidden danger are introduced,that is,shielding strong current by solid state de coupler and using graphite junction.The research result provides an effective reference for solving similar problems.

long-distance natural gas pipeline;high voltage transmission line;solid state decoupler;graphite junction

段先猛(1983-)，男，工程师，主要从事石油天然气长输管道项目管理工作。

王 梅

2017-03-30