【摘 要】
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输气管道受磁暴干扰在管道中产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current,GIC)以及管地电位(pipe-soil-potentials,PSP),可能导致管道阴极保护减弱或失效,长此以往导
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输气管道受磁暴干扰在管道中产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current,GIC)以及管地电位(pipe-soil-potentials,PSP),可能导致管道阴极保护减弱或失效,长此以往导致管道腐蚀加剧乃至泄漏,危害到管道安全,甚至有可能威胁工作人员生命。由于输气管道在设计上并不是简单的单管、直管,而是由不同结构特征如:转弯、分支以及有接地电阻等复杂结构组成,同时在管道运行过程中可能会有绝缘涂层破损即绝缘涂层有漏点的情况发生,这都将会对管道的管地电位以及管道中地磁感应电流的大小产生影响。因而研究不同结构特征输气管道PSP及GIC算法对于分析磁暴对输气管道危害以及灾害防治有十分重要的意义。本文通过理论建模以及仿真计算的方法研究了不同结构特征下输气管道GIC的分布特征,具体研究内容如下:1)研究了埋地管道受磁暴侵害的过程与机理,建立了输气管道感应电场模型,计算了管道感应电场以及大地无管道时的地表感应电场。利用管道实际数据计算比较了管道感应电场及地表电场在随时间变化下的相角和幅值的关系,得到了在频率小于0.1Hz的情况下,可以利用地表电场近似代替管道感应电场的结论。2)建立了在磁暴灾害影响下管道GIC的传输线模型,给出了分布参数的计算方法,提出了以集中接地电阻等效管道漏点的方法,利用ANSYS仿真验证了漏点模型的正确性。3)讨论了集中接地电阻、管道分支对管道PSP及GIC的影响,结果表明接地电阻与管道分支对管道PSP及GIC有显著的影响,在分支点处,随着离分支点距离越大,分支对于管道PSP及GIC的影响越来越小。4)利用陕京一线输气管道的实际参数计算了在典型磁暴作用下陕西靖边压气站到良乡压气站的管道PSP及GIC大小,为管道防护和阴极保护装置的设计提供参考。
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