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关键词:燃气管网安全问题对策
前言:
随着近几年天然气的大量应用,我国南方许多城市已开始发展和使用管道燃气,在管网大面积的敷设和投入使用的过程中,受使用年限的增长、管线腐蚀、第三方破坏等因素影响,造成燃气泄漏、发生事故时有发生,事故严重威胁着管网周边环境安全。如何防范、降低此类事故的发生、保护居民用户和燃气公司财产不受损失已成为当前燃气行业管理工作的重中之重。
1、城镇燃气管网运行的不安全因素
1.1 地下相关管线建设与施工缺少规划与监管,影响燃气管道安全。近几年,由于天然气在现代城市得到迅速应用,而相应的规划与管理无法及时健全,形成了地下燃气管道与电力、通信、供水、排水等管线相互并行、交叉共存的情况,造成部分管线在安全距离、最小覆土厚度、防腐与绝缘等达不到安全要求,从某种程度上来讲,在施工前期就已埋下了安全隐患。另一方面,城镇施工没有完全纳入建设规划监管的范围内,导致了第三方在未经许可的情况下频繁施工,地下管线检修、改造,地上单位或个人擅自在燃气管道上或管线保护范围内乱搭乱建,扩建各种违章建筑,施工作业中卸载、挖方、钻探等作业均会在不知情的情况下对管线造成物理损坏,一旦燃气管道被损坏,造成燃气大量泄漏,其后果难以预料。
1.2 现有管线受周边工业生产负面影响,处于不安全状态。由于燃气管线、阀门井大部分处于交通主干道,长期受重车碾压造成管线路面塌陷、井斜等现象,后期运行中受到雨水的长期冲刷,加剧管道和阀门受损的可能性。生活垃圾和工业垃圾的持续产生,燃气管道及阀门井被大面积的工业废品、建筑材料占压、掩埋,形成难以解决的市政问题。这种种的恶性影响,不仅给燃气公司带来的管理和维护上的困难,更重要的是燃气设备因长期处于受压而形成不可控的状况,从抢修应急的角度来看,也将会耽误宝贵的应急处理时间。
1.3 管线长期受腐蚀减短实际使用寿命,慢性产生安全隐患。目前燃气管道大多采用钢管和PE管做为主要材料,虽然PE管材由于其优异的综合性能在城市埋地燃气管网大量使用,但受施工及运行安全需要,还是有部分的钢质管道在建设与使用。因此,城市埋地钢质燃气管道防腐的问题成为安全管理中的一项重要指标。实际建设中,或多或少将没有做好防腐处理的,或将已被损伤防腐层的钢管直接埋设地下,造成已损防腐层的钢管直接与土壤接触,同时,加之所区域属于工业城市,多伴有酸雨,管道长期处于弱酸性土质中,从而加速了管线的腐蚀,使原计划使用25~30年的管线只能用10多年,甚至更短的时间。如果母材局部损伤的部位,会因管线锈蚀穿孔而在3~5年内出现绿豆大的气孔,造成泄漏的安全事故
2安全运行对策
2.1加强城镇地下管线管理,规范地下管线规划建设行为,合理开发、利用和保护地下管线的空间资源,各类管线的走向、位置、埋深应当综合规划,具体提出以下实施建议:2.1.1沿道路建设的管线,走向应平行于规划道路中心线,并符合公路法规有关控制距离的要求,避免干扰交叉;
2.1.2同类管线原则上应当合并建设,架空线路应当逐步进入地下;
2.1.3新建管线让已建成的管线;临时管线让永久管线;非主要管线让主要管线;小管道让大管道;压力管道让重力管道;可弯曲的管道让不宜弯曲的管道。
2.2针对第三方在燃气管道附近动土作业或建筑施工,燃气公司可依据各省出台的相关保护条例作为理论支持,以《广东省燃气管理条例》为例,在第五章“设施保护”均做了明确规定。
从安全角度出发,提出几点具体预防对策供参考:
2.2.1管道的初始铺设中可在管道与地面之间加设防腐加厚橡胶
提示带,宽度可加致40~45cm,为普通警示带的2~3倍。
2.2.2对施工范围内的管线进行准确的定位,并在管道的正上方
插警示标,提示施工方作业对管道进行规避。
2.2.3派人实时监控,密切关注施工动态,对施工作业人员进行
必要的沟通与协商。
2.3针对管线及阀门井受压及被埋,制定如下措施;
2.3.1对坍塌的路段立即进行填方,按照管道铺设要求进行填土
和水泥加固;特别是重车流多等重点路段的穿越道路应当做加固处理,阀门井井圈可采用在增加约50cm环形、深度为50~60cm的钢筋水泥加以固定井圈,对局部加固非常实用。
2.3.2对于路面严重塌方的地点要及时架设安全标识,防止车辆
的继续倾轧导致管线安全状况严重恶化。
2.3.3巡线人员及时上报阀门井、路面下沉或坍塌情况,并尽快
组织修复工作。
2.3.4对于被习惯性垃圾堆放掩埋的阀门井附近,协同市政部门修建垃圾集中堆放点,通过广播、标语引导市民修正垃圾倾倒的习惯。
2.3.5对于新签订供气的用户,可通过签订保证阀门井附近清洁的协议条款,树立用户保护供气设备和阀门井的安全意识。
2.4;管道的运行寿命很大程度上取决于管道的防腐状况,因此,针对管线长期处于腐蚀环境而缩短寿命,必须建立一套严谨、切合实际的管理体制,加强管道的防腐管理。
2.4.1在巡检部门增加防腐层管理内容,对管线的防腐资料,包括土壤腐蚀情况、管段防腐材料、等级、缺陷与修复情况等进行记录,为管道的定期检测提供原始依据。 2.4.2积极应用现代的管道检测技术,以定期检查与抽查结合、地面检测和重点部位开挖探查结合的方式,进行防腐层检测和阴极保护检测。由于在管道埋地之前,无法准确预测杂散电流干扰源对管道的实际干扰程度,因此,按常规惯例,管道埋地后根据实测结果对阴极保护措施进行适当调整。
2.4.3在特殊部位加强阴极保护,如管线穿跨越工程水泥套管内,根据经验,套管内易于积水,由于套管的屏蔽作用,使得干线上的保护电流对于套管内介质形成的小腐蚀环境不起作用,必须对套管内的管线进行单独的保护,采用管线上敷锌带阳极的阴极保护方式。
2.5加强管网的日常巡查与维护力度,加强管网的安全宣传。管
理标示不详、阀门井的积水、路面受损等问题常有发生,因此,只有加强每天的巡查力度,才能又好又快的发现和解决问题。巡检人员的日常管理,可通过购置SCADA系统,对配有手持GPS定位系统的巡线工作人员进行实时监控,以保证巡查检的有效性。
关键词 燃气输配系统;供气能力;可靠性;重要措施
中图分类号:TU996 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)21-0160-02
近年来我国加大对天然气的开发和利用,取得了一定的成绩,但还是存在一些问题,如燃气输配系统整体供气能力有待进一步完善、天然气供不应求、调峰不当、天然气储备设施缺乏等,影响社会经济和人们生活。因此采取有效措施提高燃气输配系统供气能力和可靠性成为当下急需解决的一道重要课题。本文就此展开讨论。
1 我国燃气输配系统供气发展现状
随着我国社会经济的快速发展和现代技术的不断进步,“西气东输”、“川气东输”工程已完成,燃气输配系统建设不断,取得很大的成绩:一是初步形成了燃气技术标准。二是提高了燃气输配系统的安全性和可靠性。“西气东输”等工程的建设有效的解决了南方地区的天然气匮乏现象,且我国遵循“中压配气、高压输气”方针,大多采取多级压力级制管网,降低安全事故,提高了输配系统的安全性。三是燃气输配系统开始向自动化转变。随着现代网络技术和信息技术的不断发展,燃气生产经营管理呈现自动化特点,且输配系统更加灵活。四是我国大型天然气球罐得到研发和利用。
但是当下我国燃气输配系统还存在一些问题:一是天然气供不应求。随着我国城市化建设进程的不断深入,多个行业和人们生活对天然气的需求越来越大,整体来说当下开采出的天然气不能满足人们的需求。二是燃气输配系统需进一步完善。目前我国主要城市或城市中心燃气管道形成一定规模,但城市周边地区或农村还未完全建成,制约供气能力及可靠性。三是储气和调峰设施要进一步建设,提高天然气的合理利用和应急能力。
2 提高燃气输配系统供气能力和可靠性的重要措施
2.1 加强地区合作,增加气源
为了解决天然气供不应求的难题,首先要增加天然气供应来源,提高天然气的供应量。一方面,国家或地方政府加大对天然气开发和利用的资金、技术投入,积极引起国外先进的天然气勘测设备和技术,加大对中西部地区天然气的进一步开发利用,且要进行海上开采技术创新,提高南海等海上天然气的利用率,从源头上增加天然气供应量,然后通过燃气输配系统合理配置天然气资源,提高天然气的利用效率。另一方面,各地区通力合作,增加气源,为提高燃气输配系统供气能力和可靠性提供物质基础。
2.2 加大天然气输气管道建设,并合理布设管理
在有了充足的气源后,就要建设燃气输配系统,对天然气进行运输和供应,保证供气的可靠性和安全性。目前我国燃气设配系统已初步构建,但还需进一步完善,要以中心城区为核心,周边地区为两翼,构建全城环网输配供气系统,且加强各区域的管网连接。同时要加强燃气输配系统维护管理,保证供气稳定性和可靠性,主要表现为以下几点:①按照上游供气规律和下游用气规律,合理进行天然气调度,同时坚持“高峰补气、低峰储气”原则,引导用户合理用气,保证燃气输配系统供气能力和可靠性;②加强燃气输配管道运行维护管理,保证管道安全生产,提高输配管道运输能力,同时要做好预防及应急方案,防范于未然;③输气管道的改造一般要在净化厂中完成;④实行24小时调度值班制度,严格按照标准搜集和利用天然气的稳定、气压等数据,为天然气调度提供重要依据。
天然气液化输送流程图
2.3 做好天然气储备和调峰工作
一方面做好天然气储备工作。积极学习并应用国外的先进技术,加大大型燃气球罐等重要设备的研发和利用,同时研究管网、LNC、地下储气库等储备天然气设备,提高天然气的储备能力,有效的解决天然气的供需矛盾,满足不同用户的不同需求。
另一方面,做好调峰工作。加大调峰设施建设,根据实际情况合理布置调峰设施(如地下储气库、LNC气化站等),同时充分利用末端管道储气技术、储气罐技术和现代计算机技术,构建燃气输配管网调峰过程动态模拟系统(如下图),对管网进行在线动态监测分析和仿真模拟,对管网中结构、管径、储备天然气方式等进行优化配置和调整,使管网运行参数最优,提高储气调峰的科学性和可靠性。总之,做好天然气储备和调峰工作,既能在日常生活中为用户源源不断的供应天然气,而且能在意外情况下正常供应天然气,切实提高天然气的供应能力和可靠性。
2.4 加强燃气输配系统运行维护管理
为了提高燃气输配系统供气能力和可靠性,必须加强燃气输配系统运行维护管理,定期对相关设备进行检查,及时发现问题并采取有效措施解决问题,避免因设备出现故障引起安全事故,造成严重的经济损失,特别是输气管道保护。具体来说,管道保护工要严格按照《石油、天然气管道保护条例》等相关法规做好管道防腐工作,如选用防腐材料构建外防腐层(石油沥青防腐层、环氧煤沥青防护层),使用阴极保护技术和在线检测,及时发现腐蚀情况并处理,有效的防范天然气管道腐蚀问题。其中,阴极保护工作原理是经由金属导线把管道与直流电源的负极相接,然后通过阳极流入管道绝缘层被破坏的土壤中,最后有沿着管道流回电源负极。从而完成阴极保护。此外,还要修建管堤、护坡等保护设施对管道进行保护,同时保护管道沿线自然环境。
2.5 构建管道自动化系统
管道自动化系统包括通信系统、SCADA主机和应用计算机系统等内容,其中,通信系统主要有压气站(燃压机组、辅助设备、紧急截断)、调压计量站(流量计算机和其他检测控制)、清管站、干线阀室、阴极保护站等内容,对燃气输配系统进行全方位的自动监控,提高系统供气能力。
此外,构建天然气使用标准规范体系,提高天然气系统的利用效率和合理性,同时充分利用现代计算机技术和通信技术,构建天然气供气信息系统,如燃气生产经营系统、燃气费网上支付、天然气价格公布平台等,及时更新相关数据,为居民燃气使用提供及时讯息,满足不同用户不同需求。
3 结束语
随着我国社会经济的进一步发展,对天然气的需求越来越多,因此提高燃气输配系统供气能力和可靠性刻不容缓。本文就此从加大天然气输气管道建设、增加气源、天然气储备和调峰管理、燃气输配系统运行维护管理(如腐蚀检测与预防)等几个方面入手阐述了具体措施,提高天然气的供应能力,促进社会的稳定和谐发展。
关键词:变电站;站址选择;电力系统;城乡规划;土地资源;自然资源;人文景观
中图分类号:TM63 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)06-0097-04
1 概述
近年来,随着社会的发展,城镇建设速度的加快,变电站建设用地和线行用地受到越来越多的限制,给变电站的选址和输电线路选线带来了很多困难,解决好站址的可行性问题,避免出现技术上的颠覆性因素就显得尤为重要,变电站的选址是输变电工程建设的先决条件。因此,本文重点论述220kV变电站选址的基本原则和应注意避免的问题,主要从电力系统、城镇规划、土地资源、自然资源和人文景观等方面进行论述。
2 根据系统网络结构、负荷分布和城乡规划选择站址的合理位置
工程选址是在规划选址的基础上根据经过审定的电网规划为依据,在地理结线图上规划选好的站址的范围,拟定220kV和110kV与系统的连接方案。以负荷分布为依据,兼顾电网结构调整要求和城乡总体规划,在五千分之一或万分之一的地形图上进行粗选,圈出几个拟选的站址落点。一般原则是:
(1)工程选址220kV变电站要兼顾110kV变电站的进出线和路径以及潮流;
(2)110kV站址应接近110kV负荷中心,适当兼顾10kV供电。
(3)站址宜处于需接口进入的220kV、110kV线路附近。
(4)变电站之间的距离,应考虑下一级电压合理的供电半径,根据广东负荷分布的特点,宜按以下距离控制:220kV变电站之间应满足10~40km的距离,220kV变电站与110kV变电站之间应满足3~15km的距离。以上距离大中城市地区取低值,县城及乡村地区取高值。
(5)到国土部门收集经省府批准的土地总规图,使站址符合建设发展用地规划,不能选在农保区上,否则可能造成颠覆性人为危害。
3 选址选线同时进行,选择出线方便的站址
输变电工程的选址选线是同时进行的,站址的选取必须考虑进出线条件,主要从以下几个方面考虑:
(1)变电站站址要便于各级电压线路的进出,减少交叉跨越、转角少。
(2)变电站附近1~2km的进出线段走廊或通过城镇规划区时以及110kV及以上的中、大型变电站,在其周围应有一定宽度的空地,以利于线路的引进和引出。故进出线走廊与站址一起应取得当地规划部门列入控制范围的书面确认函。
(3)进出线走廊应根据出线回路数最终规模,做出统一安排,应至少在出线的一侧留有扩建发展余地。
(4)为避免后续出线间隔的调换,减少出线段的交叉,应对出线间隔进行合理排列。变电站可根据出线需要采用Π、L型布置。
4 提出变电站的用地面积
根据系统规划和负荷预测,提出项目的最终建设规模,结合主接线方式、设备选型、污秽区等级、建设环境、场地条件和布置型式等因素确定变电站的总用地面积。下表1为220kV变电站围墙内面积参考值:
选址时,应按比较方案中面积最大的方案拟定围墙内的面积。在计算站址总用地面积时注意考虑以下因素:
4.1 道路退让红线
变电站建筑道路退让红线是指建(构)筑物临道路一侧的外墙面距道路红线的距离,各地的标准不一。变电站选址时应结合当地规划部门要求的建(构)筑物退让红线要求,核算站址总用地面积。
4.2 保持与特定场所的安全距离
4.2.1 注意避开易燃、易爆地区,应满足防火间距要求。变电站内的建(构)筑物与变电站外的民用建(构)筑物及各类厂房、库房、堆场、贮罐之间的防火间距应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)的有关规定。变电站不应设置在爆炸性气体、粉尘环境的危险区域内,并应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058)等规范的有关规定。
4.2.2 输气管道、场站与变电站相关设施、建(构)筑物的安全间距要求。220kV变电站接地装置与埋地长输燃气管道外壁的最小水平距离为30m。
输气站与35kV以上电压等级的变电站安全距离30m,放空管中心与35kV以上电压等级变电站安全保护距离为60m。
4.2.3 注意变电站与炸药厂房(仓库)的安全距离。炸药厂房(仓库)太隐蔽和偏僻不容易被忽视,在选址过程中要向当地安监局行文征询意见,收集资料,确定安全距离。
4.2.4 防洪提。应满足工程所在省、市的《水利工程管理条例》,而这些管理规定在同一省不同市的规定又不一样,碰到这些问题应该向工程所在地的市水利主管部门征询意见,收集资料,确定安全距离。
4.2.5 采石场。根据《电力设施保护条例》(1999.3.8公安部令)第十条:任何单位和个人不得在距电力设施周围500m范围内(指水平距离)进行爆破作业。
4.2.6 变电站对电视差转台、转播台、无线电干扰防护间距应符合《架空电力线路、变电站对电视差转台、转播台等无线电干扰防护间距标准》(GBJ143-90)的规定。
4.3 要求征用围墙外不规则的边角地带
这种地形在布置时也要紧凑,实际用地和空出的地是两回事。实际用的是要考核指标的。
4.4 充分考虑边坡
充分考虑做挡土墙、截洪沟、防洪提、护坡、进站路的坡降,特别是围墙内外高差较大需要做阶梯式护坡时所增加的用地面积。
5 选择具有适宜的地形地质条件的站址,提出地基处理方案
5.1 地形条件决定整个变电站的布置形式
良好的地形条件应具有以下7个条件:
5.1.1 地形条件应有利于变电站的建设和
运行。
5.1.2 尽可能选择地势开阔平坦的场地。无论是坡地、台地、谷地、丘陵和盆地均应成片或大部成片,以利建(构)筑物和进出线走廊的布置。
5.1.3 应能适应站内外交通运输要求,注意与厂外公路网的引接。
5.1.4 应尽量减少平整场地的土、石方工程量,以加快建设速度和减少投资。
5.1.5 场地应便于地面排雨水。
5.1.6 当变电站设在山坡附近时,应避开有危岩和易发生滚石的地段,以免影响变电站的安全运行。
5.1.7 满足场地防洪。
5.2 适宜的地质条件
在选择变电站站址时,在地质条件复杂且易发生地质灾害的地区,不仅要考虑工程建设本身可能遭受地质灾害的危险性,更要特别注意由于工程建设可能诱发、加剧地质灾害的可能性。
站址选择时应该避开以下地区:
5.2.1 活动断层和Ⅸ度以上地震区。
5.2.2 不良地质发育的地段。
5.2.3 地下有可开采的有价值的矿藏、采空塌陷区或人工洞穴密集地段。
5.2.4 对站区有直接危害或潜在威胁的不利地段。如地震时可能出现地裂、错动等加剧震害的危险地段。应尽量避开地基土有可能发生震动液化的场地。
5.2.5 岩溶和土洞发育、地面有可能塌陷以及可溶岩表面起伏变化悬殊的地段。
5.2.6 要防止由于修建变电站诱发地质
灾害。
避免和减轻震害的解决方法就是避开不利的地段,并远离危险的地段进行建设。提高设防烈度并不能防止上述不良地质现象的发生。
6 站址应不受洪水威胁及内涝影响,提出站址设计标高
(1)设计选用的最高洪水频率,220kV枢纽变电站及220kV以上电压等级的变电站,站区场地设计标高应高于频率1%(重现期,下同)的洪水水位或历史最高内涝水位;其他电压等级的变电站,站区场地设计标高应高于频率2%的洪水水位或历史最高内涝水位。当站址标高不能满足上述标准时,若技术经济合理时,亦可考虑采用安全措施。
(2)选择站址时,站址场地应避免被洪水或内涝暴雨淹没及受山洪冲刷,也不应被邻近地域流来的客水所浸。靠近江、河、湖、海等天然水体的变电站,其站址应高出江、河等最高洪水位0.5m以上(山区0.5~1.0m)。当直接受波浪和壅水影响时,应增加波浪和壅水高度或按当地的暴雨强度公式计算站址溢流周期。
(3)当站址附近有大、中型水库时,应特别注意研究溃坝时的影响,避免溃坝时遭浸泡或被水冲毁的危险。
(4)当变电站处于汇水面积的出水口时,要计算小流域(小于10km2)暴雨洪水能否排出,不能则应修渠排水,也可以对积雨水面积大的地方用渠道撇排,如下图1所示:
7 站址征地可行性问题
通过多方案的技术、经济对比,对于选定的变电站站址,需要从以下几个方面落实征地的可
行性:
(1)站址是否处在有重要开采价值的矿藏资源上。
(2)站址是否避让重点保护的自然区、人文遗址、古墓。
(3)站址是否有架空线、通信线、各种地下管道、建筑物等,落实拆迁的可行性。
(4)环境保护相关问题。位于城市的站址附近有民居时,应按规定留足距离消防通道;站址应满足水源保护区要求;土、石方开挖对环境和投资的影响;变电站的噪声的影响。
对选定的220kV变电站站址需要从国土、规划、水利、航道、电信、环保、地质、矿产、林业、文物管理、文化、军事、交通(公路和铁路)、供电和供水等选址相关的部门取得同意工程建设的文件。
8 结语
站址选择综合了各种自然因素和人为因素,除上述要求外,还应结合环境保护、交通运输和给排水等方面进行多方案的经济技术比较,阐述各方案的优缺点,从中推选最佳的站址方案,并落实其可行性,确保选定后位置不改变。
参考文献
[1] 广东电网规划设计技术原则(修订)[S].2010.
[2] 广东电网公司220kV输变电工程选址选线工作内容深度规定(修订)[S].2009.
[3] 输变电工程选址选线[M].北京:中国水利水电出版社,2012.
[4] 建筑设计防火规范(GB 50016-2006)[S].