齊文超

國家管網(wǎng)集團(tuán)西氣東輸甘陜輸氣分公司

摘要：結(jié)合實(shí)例分析論證了光伏發(fā)電項(xiàng)目施工與管道的安全距離，對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目與管道維檢修作業(yè)以及防止電磁干擾對(duì)間距設(shè)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(shè)置；安全管理

西北地區(qū)光能資源和土地資源較為豐富，光伏發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展前景廣闊。國能潼關(guān)秦東200MW農(nóng)光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目位于渭南市潼關(guān)縣，與西氣東輸二線近距離并行。目前尚無關(guān)于光伏發(fā)電項(xiàng)目與輸氣管道間距的規(guī)范要求。光伏發(fā)電項(xiàng)目的混凝土樁基礎(chǔ)屬于構(gòu)筑物，除了按照《石油天然氣管道保護(hù)法》第三十條關(guān)于在管道線路中心線兩側(cè)各五米地域范圍內(nèi)，禁止修建建筑物、構(gòu)筑物的規(guī)定以外，還應(yīng)考慮光伏發(fā)電項(xiàng)目設(shè)備基礎(chǔ)施工對(duì)管道安全的影響、對(duì)管道維檢修作業(yè)的影響以及雜散電流對(duì)管道腐蝕的影響等，以確定光伏發(fā)電項(xiàng)目與輸氣管道的間距設(shè)置。

1  對(duì)管道安全的影響

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

高頻錘振動(dòng)沉樁是通過偏心回轉(zhuǎn)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(duì)施工周圍影響小，噪聲也較小�，F(xiàn)場選擇西氣東輸二線管道上一處安裝于彎頭處的管道應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測裝置，該裝置距離光伏項(xiàng)目打樁點(diǎn)約150米，最近距離為20米。此段區(qū)域內(nèi)從彎頭處起始均為直管段，沒有彎管和彎頭設(shè)置。連續(xù)監(jiān)測光伏樁基礎(chǔ)施工時(shí)段均未發(fā)生明顯附加應(yīng)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(chǔ)打樁對(duì)管道應(yīng)力應(yīng)變的影響可以接受。

圖 1 應(yīng)力應(yīng)變裝置在光伏施工期間監(jiān)測趨勢

應(yīng)力是在施加的外力影響下物體內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)力和截面積的比值，表達(dá)公式為σ=F/A，F(xiàn)為受力，A為截面積。應(yīng)變是在施加的外力影響下物體伸長量△L和原長L的比值所表示的伸長率或壓縮率，公式為ε=△L/L0。泊松比是指材料在單項(xiàng)受拉或受壓時(shí)，橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變比值的絕對(duì)值，μ=﹣ε1/ε2。表 1為管道強(qiáng)度校核計(jì)算結(jié)果。以西氣東輸二線東段管道為例，X80鋼的最小屈服強(qiáng)度552 MPa，現(xiàn)場的附加應(yīng)力均未超過計(jì)算值。

表 1 管道強(qiáng)度校核計(jì)算結(jié)果

2  對(duì)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(xiàng)目與管道的間距必須滿足管道企業(yè)開展維檢修作業(yè)的需要。以環(huán)焊縫隱患治理為例，根據(jù)管道加裝B型套筒作業(yè)的作業(yè)坑開挖要求，分級(jí)放坡，每級(jí)開挖深度為1～3米，每級(jí)加設(shè)平臺(tái)。平臺(tái)寬度根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)地貌、施工方式和風(fēng)險(xiǎn)情況確定，此處根據(jù)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。考慮粉土的巖土力學(xué)特性，作業(yè)坑的上部開口按照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(jí)放坡，取4.7米的最大埋深。

經(jīng)計(jì)算，作業(yè)坑在管道兩側(cè)距離中心線各6米左右（圖 2）。考慮施工作業(yè)時(shí)人員和機(jī)具進(jìn)場需要預(yù)留通道，現(xiàn)場還有指揮部、休息室、物資存放處等，光伏發(fā)電項(xiàng)目與管道的間距宜保持在管道兩側(cè)中心線各20米。

圖 2 加裝B型套筒作業(yè)坑俯視圖

3  對(duì)管道陰保系統(tǒng)的影響

光伏系統(tǒng)和大地之間存在寄生電容。當(dāng)寄生電容—光伏系統(tǒng)—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(dāng)光伏系統(tǒng)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(duì)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。但是在沒有變壓器的光伏系統(tǒng)中，環(huán)路阻抗較低，共模電壓會(huì)形成較大的共模電流。該電流通過主線路和地線形成回路，這個(gè)電流既是系統(tǒng)漏電流，也稱為系統(tǒng)共模電流，是光伏系統(tǒng)的固有特性之一。高頻共模電流不僅會(huì)增加系統(tǒng)損耗，產(chǎn)生并網(wǎng)電流諧波，還會(huì)造成電磁干擾等問題。根據(jù)孟繁興研究結(jié)果，光伏系統(tǒng)電站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)對(duì)管道造成的交直流雜散電流干擾未超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值要求[1]。為此，在光伏電站投產(chǎn)后，應(yīng)及時(shí)開展管道交流干擾和直流干擾的復(fù)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(duì)地絕緣電阻以及直流電流的泄漏量，避免和減少對(duì)管道造成干擾影響。

4  結(jié)語

科學(xué)設(shè)置光伏發(fā)電項(xiàng)目與在役管道的間距，對(duì)于保障雙方安全運(yùn)行具有重要意義。運(yùn)用應(yīng)力監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)場連續(xù)監(jiān)測等手段，結(jié)合企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)，得出對(duì)以高頻打樁機(jī)方式進(jìn)行施工的光伏發(fā)電項(xiàng)目與在役管道的保護(hù)距離控制在20米為宜。由于這是一個(gè)新的課題，上述結(jié)論還需要經(jīng)過實(shí)踐的進(jìn)一步檢驗(yàn)，并通過不斷總結(jié)加以完善。

參考文獻(xiàn)：

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

作者簡介：齊文超，1982年生，現(xiàn)任甘陜輸氣分公司潼關(guān)作業(yè)區(qū)主任。聯(lián)系方式：13649208626，124661955@qq.com。