地磁暴侵害油气管道的管地电位效应研究

发布时间：2017-05-18 06:08

  本文关键词：地磁暴侵害油气管道的管地电位效应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于油气管道埋于地下,钢质管道内外壁有绝缘涂层,不与大地直接接触,油气管道遭受地磁暴侵害的响应机制与电网不同,研究油气管道的干扰机理、物理过程、模型算法以及干扰效应,对分析地磁暴对油气管道的危害及相应防治具有重要的意义。本文研究并阐明了地磁暴引发管道地磁感应电流(geomagnetically induced current, GIC)并由此产生管地电位(pipe-soil potentials, PSP)效应的机理与过程,针对2012年10月1日及2014年2月28日地磁暴分别侵害我国港清线和陕京二线管道引发的PSP现象进行了实例分析。地磁暴在油气管道中感应的GIC和PSP与磁暴强度、大地构造、埋地管道自身形态结构等因素有关。通过建立分区分层大地电导率一维模型,得到了基于平面波理论的大地和管道感应电场的算法,根据分布电源传输线理论推导了油气管道GIC和PSP算法。通过西气东输一线遭受地磁暴侵害的计算分析,证明了油气管道GIC和PSP效应模型及算法的正确性、有效性。利用此算法,假设感应电场沿管道分布,大小取0.1V/km,计算分析了不同形态结构管道对PSP效应的影响并总结特征、规律,据此给出地磁暴下管道的危险点,分析了地磁暴PSP效应对阴极保护及人身安全带来的危害,通过与地磁暴侵害电网危害、防治作比较给出初步防治措施。实测和仿真计算数据表明,地磁暴侵害管道危险点据管道的形态与结构的不同而各异,且管道干扰及防护研究要考虑中、小地磁暴的影响,为油气管道的地磁暴防护研究提供了依据。
【关键词】：地磁暴 油气管道 管地电位 效应特征
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE988.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题的提出9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 本论文所做的工作12-14
• 第2章 地磁暴侵害油气管道的过程机理与影响因素14-21
• 2.1 油气管道的特点14-15
• 2.1.1 管道的组成与特点14-15
• 2.1.2 管道与电网受侵害的比较15
• 2.2 管道受地磁暴侵害的过程与机理15-17
• 2.3 地磁暴侵害管道的影响因素17-18
• 2.4 地磁暴侵害管道的案例分析18-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 地磁暴侵害油气管道的模型及算法21-31
• 3.1 大地电导率及感应电场模型与算法21-23
• 3.1.1 大地电导率分层模型21-22
• 3.1.2 油气管道感应电场算法22-23
• 3.2 油气管道PSP模型与算法23-26
• 3.2.1 分布电源传输线理论23-24
• 3.2.2 管道的π型等值电路24-25
• 3.2.3 管道PSP和GIC计算25-26
• 3.3 西气东输一线PSP的计算与分析26-29
• 3.3.1 原始数据26-27
• 3.3.2 计算结果及分析27-29
• 3.4 本章小结29-31
• 第4章 地磁暴下不同形态结构管道的PSP效应31-44
• 4.1 管道长度对PSP效应影响31-33
• 4.1.1 短管道PSP效应31-32
• 4.1.2 长管道PSP效应32-33
• 4.1.3 管道长度影响对比分析33
• 4.2 绝缘涂层对PSP效应影响33-36
• 4.2.1 绝缘涂层对短管道的影响34-35
• 4.2.2 绝缘涂层对长管道的影响35
• 4.2.3 绝缘涂层影响对比分析35-36
• 4.3 管道转弯处PSP效应36-37
• 4.3.1 不同转角下PSP效应36-37
• 4.3.2 转角对管道PSP影响分析37
• 4.4 接地极对PSP效应影响37-40
• 4.4.1 管道一端安装接地极PSP效应37-39
• 4.4.2 管道两端安装接地极PSP效应39-40
• 4.4.3 接地极影响对比分析40
• 4.5 绝缘法兰对PSP效应影响40-42
• 4.5.1 绝缘法兰对短管道的影响40-41
• 4.5.2 绝缘法兰对长管道的影响41-42
• 4.5.3 绝缘法兰影响对比分析42
• 4.6 本章小结42-44
• 第5章 地磁暴PSP效应的危害及防治研究44-50
• 5.1 地磁暴下油气管道危险点分析44
• 5.2 地磁暴下PSP效应的危害44-47
• 5.2.1 对阴极保护的影响44-47
• 5.2.2 对人身安全的危害47
• 5.3 地磁暴侵害管道与电网的危害及防治比较47-48
• 5.4 本章小结48-50
• 第6章 结论与展望50-52
• 6.1 结论50-51
• 6.2 展望51-52
• 参考文献52-57
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文57-58
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作58-59
• 致谢59

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1 佟亚男;刘四清;龚建村;;1998-2005.5行星际南向磁场事件及相关特大地磁暴的若干分析[A];第十一届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2005年

2 王N段，

本文编号：375249