[发明专利]环境风下燃气泄漏喷射火影响高压输电线路温度评估方法

说明书

本发明涉及一种环境风条件下燃气管道泄漏形成喷射火后影响邻近输电线路温度评估方法，基于传热学基本理论，从架空导线暂态热平衡方程出发，结合有风条件下燃气管道泄漏喷射火热辐射灾害特点，提出一种能够考虑各种相关因素，体现环境风作用下燃气管道泄漏喷射火热辐射对邻近输电线路影响，实现线路温度量化计算与分析，以及时、准确地发现其异常变化，从而为电网运行风险评估及相关决策系统提供支持。

技术领域

本发明是一种环境风下燃气泄漏喷射火影响高压输电线温度评估方法，属于电力系统及燃气工程安全技术领域。

背景技术

随着社会经济发展，各种能源需求量也迅速增加，尤其是电力和燃气两种优质、清洁和便捷能源。可以预见，未来它们在世界能源结构中仍将稳居重要地位。燃气高压长输管道与高压(HV)或特高压(UHV)输电线路同为国家或地区能源输送“主动脉”，在设计与施工过程中，经常会遇到两者交叉或并行敷设情况，相互之间影响日益突出。目前，关于输气管道和高压输电线路之间互动作用研究主要集中于以下两个方面：(1)电磁感应影响；(2)交流干扰腐蚀影响。国内外现行相关法规和技术标准也都据此制定了两者之间距离要求和相关规定。例如，中国标准《输气管道工程设计规范》(GB 50251-2015)规定，对于3-1000 kV电压等级输电线路，其与地面敷设输气管道最小垂直距离范围为3-13m；对于开阔地区，输电线路与地面敷设输气管道最小水平距离为最高杆(塔)高；对于受限地区，对应上述线路电压等级范围，最小水平距离范围为2-13m。加拿大标准《管道与电力供应线之间协调性原则及作法》(CAN/CSA-C22.3 No.6-13) 建议，管道与杆(塔)接地体以及其他地下排流设施间最小距离为10m。澳大利亚标准《金属管道上的电危害》(AS/NZS 4853：2012)规定，使用牵引系统的架空线与管道间最小距离为5m。德国标准《高压——三相电流装置和交流路轨设备影响范围内的管道安装和操作措施》(AfK-Empfehlung Nr.3)规定，在线路平行情况下，电压不低于110kV和低于110kV输电线路边导线以及铁道牵引线和引入线垂直投影与管道中心线最小距离分别为10m、4m、6m和4m；交叉布线时，电压不低于110kV和低于110kV输电线路与管道中心线最小距离分别为10m和5m。但是，还应当注意到，由于施工缺陷、腐蚀穿孔、设备老化和人为破坏等原因，燃气管道泄漏时有发生，而喷射火作为燃气管道泄漏后最普遍的一种火灾事故类型，通常具有作用范围大、火焰温度高、辐射热量强和危害范围广等特点，对邻近输电线路安全稳定运行构成严重威胁。例如，2018年9 月10日美国Pennsylvania州Pittsburgh市Beaver县24英寸直径Revolution天然气集输管道爆炸形成喷射火焰并持续燃烧约2小时，烧蚀附近高压输电导线，导致金属杆塔倒塌，4000余户客户电力供应因此中断 (https://stateim-pact.npr.org/pennsylvania/2018/09/11/pipeline-explosion-part-of-lin e-shut-down-during-investigation/)。此外，2018年1月2日尼日利亚Edo州Benin 市Okada镇附近Escravos Lagos管线系统发生火灾 (https://www.nigeriaelectricityhub.com/2018/01/04/gas-pipeline-fire-causes-nigerias -electricity-grid-to-collapse/)、2020年8月24日叙利亚Damascus省Damascus 市郊区发生燃气管道爆炸火灾 (https://www.yahoo.com/news/electricity-cut-syria-explosion-hits-063843727.html)，均造成全国性重大停电事故，社会影响十分巨大。因此，迫切需要研究喷射火灾害对邻近输电线路影响，评估其热辐射效应下线路温度异常变化，为管道和电力部门设计/施工/运行/维护、电力调度及制定预防措施提供科学依据。