袁洵等：高压直流干扰大幅值管地电位产生原因及影响因素分析 1565 的管地电位接近0V,而当防腐层的性能很好时， 3.3管道长度对管地电位的影响 防腐层的电阻很高，土壤电位和管道电位有很大 当电流在管道中流动时，管道的长度不同，也 差异，因此会产生很高的管地电位，高绝缘性能的 会对管道的干扰产生不同的结果.为了对比不同 防腐层对高压直流干扰下大幅值管地电位的产生 管道长度的效果，分别选取长度为1、5、10、30、 具有很大贡献 50和100km进行计算，结果如图8所示 100(a) 1km 5km 100 (b) 1km 5km 10km -10km 80 30 km -30km 50 km 80 -50km -100km -100km 60 60 0 20 40 20 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Pipe length/km Pipe length/km 40 (c) 20 0 -20 10 km 30 km -40 50 km 100km -60 -80 20406080100 Pipe length/km 图8高压直流干扰时不同管道长度下管道沿线三种电位计算结果.(a)Eoa:(b)Eppc;(c)Eppe-o Fig.Calculation results of three types of potential along the pipeline under different pipeline lengths under HVDC interference:(a)E(b)Epp (c)Eppes 由图8可见，当管道长度发生变化时，土壤电位 扰的影响，本文通过改变底层土壤电阻率分别为 E0a基本不发生变化，而管道电位Epp随着管道 5、12.5、25、50、100、300、800、1500和30002m, 长度的增长而降低，当管道长度从1km变到 建立了9种不同土壤结构模型，通过控制表层与 100km时，管道中心处的土壤电位仅从100.7V变化 底层土壤电阻率的比值，计算其对管道干扰的影 至98.8V,管道电位从100.5V降低为30.5V,可以 响规律.土壤电阻率变化具体如表4 看出随着管道长度变长时，土壤电位的变化幅度不如 表4土壤结构计算的分层情况 管道电位，由此造成了两者之差即管地电位相差很 Table 4 Layering of the soil structure calculation 大，当管道长度为1km时，管道中心处的管地电位 First layer soil Second layer soil Third layer soil Ratio of bottom No resistivity/ resistivity/ resistivity/ to topsoil Eppe-io-soi仅为-0.3V左右，而管道长度为100km (2m) (m) (m) resistivity 时，管地电位为-683V.因此管道的长距离对于高压 25 60.5 5 02:1 直流干扰下大幅值管地电位的产生具有重要影响 2 25 60.5 12.5 0.5:1 3.4土壤结构对管地电位的影响 3 60.5 25 1:1 埋地油气管道通常埋设于土壤环境中，而高 4 25 60.5 50 21 压直流接地极单极运行时会向土壤注入电流，因 25 60.5 100 41 此土壤会成为电流的传导路径，从而土壤环境的 6 25 60.5 300 12:1 不同会对接地极对埋地管道的干扰有一定影响 25 60.5 800 32:1 通常在实际案例中，土壤结构在大地中的分布一 子 60.5 1500 60:1 般是不均匀的.为了研究土壤结构对高压直流干 9 25 60.5 3000 120:1的管地电位接近 0 V，而当防腐层的性能很好时， 防腐层的电阻很高，土壤电位和管道电位有很大 差异，因此会产生很高的管地电位，高绝缘性能的 防腐层对高压直流干扰下大幅值管地电位的产生 具有很大贡献. 3.3    管道长度对管地电位的影响 当电流在管道中流动时，管道的长度不同，也 会对管道的干扰产生不同的结果. 为了对比不同 管道长度的效果，分别选取长度为 1、5、10、30、 50 和 100 km 进行计算，结果如图 8 所示. 1 km 5 km 10 km 30 km 50 km 100 km 20 40 60 80 100 (b) 0 20 40 60 80 100 Pipe length/km Epipe/V 0 20 40 60 80 100 (a) 1 km 5 km 10 km 30 km 50 km 100 km 0 20 40 60 80 100 Pipe length/km Esoil/V 1 km 5 km 10 km 30 km 50 km 100 km −80 −60 −40 −20 0 20 40 (c) 0 20 40 60 80 100 Pipe length/km Epipe-to-soil/V 图 8    高压直流干扰时不同管道长度下管道沿线三种电位计算结果. （a）Esoil；（b）Epipe；（c）Epipe-to-soil Fig.8    Calculation results of three types of potential along the pipeline under different pipeline lengths under HVDC interference: (a) Esoil; (b) Epipe; (c) Epipe-to-soil 由图 8 可见，当管道长度发生变化时，土壤电位 Esoil 基本不发生变化 ，而管道电位 Epipe 随着管道 长 度 的 增 长 而 降 低 ， 当 管 道 长 度 从 1  km 变 到 100 km 时，管道中心处的土壤电位仅从 100.7 V 变化 至 98.8 V，管道电位从 100.5 V 降低为 30.5 V，可以 看出随着管道长度变长时，土壤电位的变化幅度不如 管道电位，由此造成了两者之差即管地电位相差很 大，当管道长度为 1 km 时，管道中心处的管地电位 Epipe-to-soil 仅为−0.3 V 左右 ，而管道长度为 100 km 时，管地电位为−68.3 V. 因此管道的长距离对于高压 直流干扰下大幅值管地电位的产生具有重要影响. 3.4    土壤结构对管地电位的影响 埋地油气管道通常埋设于土壤环境中，而高 压直流接地极单极运行时会向土壤注入电流，因 此土壤会成为电流的传导路径，从而土壤环境的 不同会对接地极对埋地管道的干扰有一定影响. 通常在实际案例中，土壤结构在大地中的分布一 般是不均匀的. 为了研究土壤结构对高压直流干 扰的影响，本文通过改变底层土壤电阻率分别为 5、12.5、25、50、100、300、800、1500 和 3000 Ω·m， 建立了 9 种不同土壤结构模型，通过控制表层与 底层土壤电阻率的比值，计算其对管道干扰的影 响规律. 土壤电阻率变化具体如表 4. 表 4 土壤结构计算的分层情况 Table 4   Layering of the soil structure calculation No. First layer soil resistivity/ (Ω·m) Second layer soil resistivity/ (Ω·m) Third layer soil resistivity/ (Ω·m) Ratio of bottom to topsoil resistivity 1 25 60.5 5 0.2:1 2 25 60.5 12.5 0.5:1 3 25 60.5 25 1:1 4 25 60.5 50 2:1 5 25 60.5 100 4:1 6 25 60.5 300 12:1 7 25 60.5 800 32:1 8 25 60.5 1500 60:1 9 25 60.5 3000 120:1 袁    洵等： 高压直流干扰大幅值管地电位产生原因及影响因素分析 · 1565 ·