国内外长输油气管道安全距离的标准对比研究

2012-09-01 01:00赵晋云罗鹏郑娟刘冰马伟平
石油工业技术监督 2012年6期
关键词:输油管道设计规范平行

赵晋云罗 鹏郑 娟刘 冰马伟平

1.中国石油管道科技研究中心 (河北 廊坊 065000)2.中国石油管道公司 管道处 (河北 廊坊 065000)

国内外长输油气管道安全距离的标准对比研究

赵晋云1罗 鹏2郑 娟1刘 冰1马伟平1

1.中国石油管道科技研究中心 (河北 廊坊 065000)2.中国石油管道公司 管道处 (河北 廊坊 065000)

根据国内外有关法规和技术标准,从管道与建(构)筑物、管道与电力线、管道与铁路、管道平行敷设等安全距离方面分析了相互间安全影响和技术要求差异,提出了相应的解决对策及建议。

油气管道 安全距离 架空输电线路 接地体

随着经济社会的不断发展,目前正处于国内油气管道建设大发展阶段,在很多区域,尤其是交通走廊地段和东部发达地区,长输油气管道与高压输电线路并行或交叉敷设的现象越来越普遍,与周围建(构)筑物相互间的影响也日益突出,油气管道与高压输电线路相关距离引起越来越多部门关注。

1 管道与地面建筑物间距

1.1 国外标准现状

美国ASME B31.4《液态烃和其它液体管线输送系统》和加拿大CSA Z662-2007《油气管道系统》都没有对管道同建 (构)筑物间的距离做出规定[1,2]。ASME B31.4既没有规定管道与周围建筑物的距离,又没有将沿线地区分类。ASME B31.8《输气和配气管道系统》将天然气、凝析油、液化石油气管道的沿线地区按其特点进行分类,不同地区采用不同的设计系数,提高管道的设计强度,用控制管道的强度来确保管线系统的安全,从而对周围建(构)筑物提供安全保证[3]。ASME B31.8按不同的居民(建筑物)密度指数将输气管道沿线划分为4个地区等级。其划分的具体方法是以管道中心线两侧各201m范围内,任意划分成长度为1.61km(1英里)的若干管段,在划定的管段区域内计算供人居住独立建筑物(户)数目,定为该区域的居民(建筑物)密度指数,并以此确定地区等级。加拿大CSA Z662-2007《油气管道系统》中对输送高蒸汽压油品的管道,按地区等级不同采用不同的设计系数和增加管道埋深。美国在《液体管道联邦最低安全标准》第195部分的 210条中规定,管道和住宅、工业建筑及公共场所的最小间距为15.24m[4]。

前苏联CHHIIT 2.05·06-1985《干线管道设计规范》按照管道等级(根据地形、工作条件、管道结构和考虑管道安全输送的要求,将管道划分为4级)规定管道同各种建(构)筑物间的安全距离[5]。并在整个干线输油管道线路上设置保护区。РД 153-39.4-056-00《干线输油管道的运营技术规程》规定,应采取必要措施,使输油管道中心线距居民点、一些工农业企业和建构筑物的最低距离保持在10~3 000m范围内(取决于输油管道的直径)以及输油站距这些设施的最低距离保持在20~200m范围内 (取决于输油站的等级)的要求。

1.2 国内标准现状

GB 50253-2003(2006年版)《输油管道工程设计规范》,同时兼顾管线自身安全和对第三方人员安全,在第4章4.1.5节中规定了埋地输油管道同地面建(构)筑物的最小间距:原油、C5及C5以上成品油管道与城镇居民点或独立的人群密集的房屋的距离,不宜小于15m;与飞机场、海(河)港码头、大中型水库和水工建(构)筑物、工厂的距离不宜小于20m;与军工厂、军事设施、易燃易爆仓库、国家重点文物保护单位的最小距离,应同有关部门协商解决。但液态液化石油气管道与上述设施的距离不得小于200m;液态液化石油气管道与城镇居民点、公共建筑的距离不应小于75m。敷设在地面的输油管道同建(构)筑物的最小距离,应按上述规定的距离增加一倍[6]。

GB 50251《输气管道工程设计》,参照ASME B31.8,以“强度防护”为主要原则;按沿线居民户数和(或)建筑物的密集程度,划分为4个地区等级,按不同的地区等级采用不同的设计系数,并做出相应的管道设计—强度设计系数设计,以控制管道自身的安全性作为输气管道的设计原则[7]。

1.3 国内外标准差异

针对埋地输油管道与地面建筑物之间的距离,我国标准规定距离15m与美国法规基本一致。我国规定敷设在地面的输油管道同建(构)筑物的最小距离,应按上述规定的距离增加一倍。我国现行标准做法,采用安全距离适应性强,线路选择比较灵活,也比较经济合理。

2 管道与地下构筑物的间距

2.1 国外标准现状

美国联邦法规49 CFR 192章 《管道安全法 天然气部分》中第192.325条规定,输气管道与任何其他与本输气管道无关的地下结构之间的间距必须至少达到305mm[8]。在保持305mm间距不现实的地方,如果采取适当的腐蚀控制措施,则该间距也可以进一步缩小。

美国 ASME B31.8-2007 第 841.143(a)条规定,任何埋地管线与任何不用于同该管线相接的其他地下构筑物之间,若有可能,至少有152mm的间距。美国法规和标准主要是强调管道自身的安全性,从安全角度,考虑管道自身安装和维护管理的需要。

CSA Z662-2007规定,埋地管道附近铺设有地下电缆、导体、导管、其它管线或其它地下结构时,管线与这些物体的最小间距为300mm,与排水瓦管最小距离为50mm。如果采取措施能够避免这些物体对管道造成破坏,可适当减小间距。在输电线路附近或相关设施附近管道要求要符合CAN/CSA-C22.3 NO.6-M91《管道与电力供应线之间协调性原则与作法》要求。

AS/NZS 4853:2000《金属管道上的电危害》明确说明,如果没有经过允许的话,按照规定,管道线,电缆线,输送管和套管与其它管道、电力和通信电缆之间的水平距离应该至少有600mm,且他们之间应当没有别的干扰物[9](注意:此间距很重要,尤其在拥挤的穿越或者是有备用管沟的时候)。

荷兰标准NEN 3650-1-A1《管道系统的要求》明确要求,在两条并行的地下管道之间必须保持至少0.4m的间距。这是出于安全的考虑,当一条管道失效时产生的连锁反应,则这个距离可以设置的更大。

2.2 国内标准现状

GB 50251-2003《输气管道工程设计规范》、GB 50253-2003《输油管道工程设计规范》和GB 50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》规定,当埋地输油或输气管道同埋地通信电缆及其他用途的埋地管道平行敷设时,其间距应考虑施工、检修的需要及阴极保护相互干扰的影响,并符合国家现行标准SY 0007-1999《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》的有关规定。SY 0007-1999规定,外加电流阴极保护的管道与其他地下管道的敷设,应符合的原则是:①联合保护的平行管道可同沟敷设。非联合保护的平行管道,二者间的距离不宜小于10m。当距离小于10m时,后施工的管道在距离小于10m内的管段及其两端各延伸10m以上的管端上,应做特加强级防腐层;②被保护管道与其他地下管道交叉时,二者间的净垂直距离不应小于0.3m[10]。外加电流阴极保护管道与埋地通信电缆相遇时,应符合的设计原则是:①管道与电缆平行敷设时,二者间距离不宜小于10m;②交叉时,相互间净垂直距离不应小于0.5m[11]。

GB/T 21447-2008《钢质管道外腐蚀控制规范》没有明确要求并行管道的间距[11]。该国标规定:联合保护的管道可同沟敷设;非联合保护的平行管道,应防止干扰腐蚀。并规定埋地管道与直埋敷设电缆之间容许的最小距离应符合表1要求。

表1 埋地管道与直埋敷设电缆之间容许的最小距离

关于埋地管道与埋地通信光(电)缆、直埋电缆相关位置关系,国家标准GB/T 21447《钢质管道外腐蚀控制规范》、电力标准GB/T 50217《电力工程电缆设计规范》、YD 5102《通信线路工程设计规范》、SY 0007《钢制管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》进行了规定,规定基本一致,管道与埋地通信光(电)缆平行敷设时,最小间距为10 m;交叉时,净垂直距离不应小于0.5m。管道与直埋电缆平行敷设时,最小间距为1 m;交叉时,净垂直距离不应小于0.5m。

2.3 标准差异分析及结论

输油气管道同其他管道、通信光缆平行敷设时其间距,国内外都是考虑施工、检修的需要及阴极保护相互干扰的影响,国内主要符合SY 0007《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》有关规定。外加电流阴极保护管道与埋地通信电缆相遇时,如管道与电缆平行敷设时,二者间距离不宜小于10m;如交叉时,相互间净垂直距离不应小于0.5m。当埋地输油或输气管道同其他埋地管道或金属构筑物交叉时,其垂直净距不应小于0.3m;管道与电力、通信电缆交叉时,其垂直净距不应小于0.5m。

针对管道与管道之间的最小距离,CSA Z662-2007规 定 为 300mm,NEN 3650-1-A1规 定 为400mm;国内标准分别针对平行、同沟敷设、和交叉的不同情况进行了规定,SY0007《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》,规定平行敷设间距为10m,更为详尽具体,GB/T 21447并未明确规定并行间距。

3 埋地管道与架空输电线路、交流接地体的距离

3.1 国外标准现状

CAN/CSA-C22.3 NO.6-M91《管道与电力供应线之间协调性原则及作法》规定:①在管道与电力线共用走廊或相临时,二者距离应尽可能大;②减少管道上的感应电压的最好方法是增加与管道与电力线的距离;③除非管道与电力线双方协商一致,建议管道与杆塔接地体以及其他地下排流措施之间的间距应大于10m。在工程建设和维护期间中,10m远的间隔距离已经成为一个合理的物理间隙。研究已经证明线路与地面短路会给管道涂层以及与电力线的间隔距离即使超过10m的管道带来损害。损害的严重程度受多种因素的混合作用影响,包括电压和漏电电流大小,漏电持续时间,土壤电阻率,管道涂层特性等。

AS/NZS 4853:2000《金属管道上的电危害》,规定设施或者管道与结构之间的水平和垂直距离应当足够大,以便将来能够对设施或管道进行维修。它规定使用的牵引系统和架空线与管道之间的最小距离是5m。在最小值不可行的情况下,采用值需要得到铁路部门的认可。铁轨和路基的位置关系:设施或者管道的位置不应当在堤岸前端的6m以内,或者在开挖的顶端或者在最近铁轨的10m以内。

德国DVGW/VDE工作组 《关于在三相高压电力系统和单线铁道牵引系统附近的管道设备和运行标准》规定,在线路平行的情况下:电压≥110kV的输电线路边导线的垂直投影与管道中心线的距离至少为10m;电压<110kV的输电线路边导线的垂直投影与管道中心线的距离至少为4m;铁道架空牵引电力导线垂直投影与管道中心线的距离至少为6m;引入线的垂直投影与管道中心线的距离至少为4m。

3.2 国内标准现状

关于管道与输电线路的相互距离位置要求,GB 50253-2003《输油管道工程设计规范》与GB 50251-2003《输气管道工程设计规范》中所提的要求一样,都是引用SY 0007-1999或SY/T 0032《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》。这些标准规定,当埋地输油管道与架空输电线路平行时,其距离应符合现行国家标准GB 50061-97《66kV及以下架空电力线路设计规范》及 DL/T 5092-1999《100~500kV 架空送电线路设计技术规程》的规定,埋地LPG管道其距离不应小于上述标准中的规定外,且不应小于10m(指距最外边导线)。SY 0007-1999中规定交流电力系统的各种接地装置与埋地管道之间的水平距离不应小于表2的规定[3]。

表2 埋地管道与交流接地体的安全距离

GB/T 21447-2008《钢质管道外腐蚀控制规范》7.2.3条明确规定了埋地管道与架空送电线路平行敷设时控制的最小距离,如表3所示。

表3 埋地管道与架空送电线路最小距离

GB/T 21447-2008还规定一般情况下,交流电力系统的各种接地装置与埋地管道之间的水平距离不宜小于表4的规定。在埋地管道与架空送电线路的距离不能满足上两表要求时或在路径受限地区,在采取隔离、屏蔽、接地等防护措施后上表规定的距离可适当减小,但最小水平距离必须大于0.5m[4]。

表4 埋地管道与交流接地体的最小距离

埋地管道与交流接地体的最小距离,国内不同标 准 不 统 一 ,SY 0007-1999、GB 50253-2003、GB 50251-2003规定与GB 21447规定矛盾,执行难度较大。国标GB/T 21447-2008中规定的管道与交流接地体的最小距离,关于220kV电压等级铁塔或电杆接地最小距离,数值仅为5m,与SY 0007-1999规定矛盾,就与330kV和500kV电压等级铁塔或电杆接地最小距离也偏小。

GB/T 50698-2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》标准中对管道与电压等级≤220kV的交流输电系统的各种接地装置最小距离统一为5m[12],对于埋地管道与电压等级为330kV和500kV的交流输电系统的各种接地装置之间的最小水平距离则与国标GB/T 21447-2008规定保持一致。GB/T 50698-2011标准还规定了管道与110kV及以上高压交流输电线路的交叉角度不宜小于55°。

GB/T 21447-2008和GB/T 50698-2011规定的最小距离都是指防腐层和金属本体不被损坏的距离,不包括该距离能满足附近操作人员瞬间安全电压和设备的影响。损坏的程度取决于多种因素,包括:管道与杆塔接地体之间的距离;对地故障电流或雷电流的大小;故障持续时间;土壤电阻率;管道防腐层电气强度;管道参数(管径与壁厚)。在这些影响因素中,对具体工程而言影响参数都是不同的。国标GB/T 21447-2008中规定的管道与交流接地体的最小距离,对三层PE防腐管是合理的,但不适合于FBE等电气强度低的防腐管。

GB/T 50698-2011还规定在埋地管道与架空送电线路的距离不能满足上平行敷设控制距离或管道与交流接地体最小距离要求时或在路径受限地区,在采取隔离、屏蔽、接地等防护措施后规定的距离可适当减小,但最小水平距离必须大于0.5m。

3.3 差异分析及结论

关于输电线路与管道的相互距离位置,国内外均是考虑高压电力系统和牵引系统对管道的电干扰。

关于埋地管道与架空输电线路平行敷设时控制的最小距离,国内标准基本一致。对于110kV以上电路,目前国内规定为5m(受限地区),与澳大利亚标准是一致的,但是德国标准要求更高,规定为10m。建议对国内110kV以上受限地区的管段,加强隔离、屏蔽、接地等防护措施。

在管道与电力建设中的协调方面,问题主要集中在管道与电力铁塔或电杆接地体的距离上。关于埋地管道与交流接地体的最小距离,目前国内标准规定的220kV电压等级接地体与管道之间的最小距离有差异,应用中容易产生矛盾。为防止油气管道发生爆炸、火灾事件或维护施工相互影响,考虑到雷电影响和可能的高压输电线路倒塔事故,当条件允许时,输电线路和管道之间的距离应尽可能远。目前输电电压等级已经超过500kV,西部管道经过地区电力线输送电压高达750kV;而油气管道相关设计标准中缺乏相关规定和内容。

4 管道与公路、铁路间距

4.1 国外标准现状

AS 4799-2000《铁路边界内地下公用设施和管道的安装》,规定同AS/NZS 4853:2000,设施或者管道至少应当在3m范围内没有任何铁路结构、拦牛栅栏、管沟、标志桩、架空桥、电线杆、地下电缆、建筑物、穿越点、桥以及涵洞等。

ISO 13623《石油和天然气工业-管道输送系统》[13],将管道按其特点进行分类,不同的地区采用不同的设计系数[13]。公路穿越时,为了选用环向应力设计系数,宜将道路分为主要和次要道路。高速公路和干线道路宜归为主要道路,所有其它公共道路则为次要道路。私有道路和小路即使可通行重型车辆也归为次要道路。与道路并行敷设的管道,只要可行的话,宜敷设在道路路权边界线以外。铁路穿越:根据标准中给出的环向应力设计系数和埋深作为最低要求,适用于铁路路权边界以外5m处,如果该边界线还没有明确,则宜取距铁轨10m以外。与铁路平行敷设的管道,只要可行的话,宜敷设在铁路路权带以外。对于开挖法穿越铁路的管道,其管顶距铁轨顶部垂直距离宜最小为1.4m,用钻孔法或隧道法穿越时,该距离宜最小为1.8m。

4.2 国内标准现状

GB 50253-2003(2006年版)《输油管道工程设计规范》,规定:原油、液化石油气、C5及C5以上成品油管道与高速公路、一二及公路平行铺设时,其管道中心距公路用地范围边界不宜小于10m,三级及以下公路不宜小于5m;原油、液化石油气、C5及C5以上成品油管道与铁路平行敷设时,管道应敷设在距离铁路用地范围边线3m以外。GB 50251《输气管道工程设计规范》,无相关规定。

铁道部行业标准TB 10063-2007《铁路工程设计防火规范》规定,输送甲、乙、丙类液体的管道和可燃气体管道与铁路平行埋设或架设时,与邻近铁路线路的防火间距分别不应小于25m和50m,且距铁路用地界不小于3.0m。电气化铁路与管道平行敷设的最小间距不宜小于200m。

GB 50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》,相关规定与GB 50253-2003相同。原油和天然气埋地集输管道同铁路平行敷设时,应距铁路用地范围地界3m以外。同公路平行敷设时,宜敷设在公路用地范围外。

4.3 差异分析及结论

针对管道与铁路之间的最小距离,国内外标准规定具有差异,ISO 13623规定为5m,AS 4799和国内标准规定一致,为3m。国内标准相比ISO标准,要求略低。输油气管道与铁路平行敷设时,相比其他标准而言,TB 10063-2007《铁路工程设计防火规范》,从消防角度来说,规定输油气管道与铁路平行敷设时最小距离更为细致和严格,规定防火间距不应小于25m和50m,并距铁路界线外3m,其他标准只规定在铁路路界线3m以外。为了确保管道安全,建议加强管道与铁路之间的安全防护措施。

关于管道与公路之间的最小距离,ISO 13623将管道按其特点进行分类,不同的地区采用不同的设计系数,也将公路划分为主要公路和次要公路,但未规定具体距离,仅要求在道路路权边界线以外,国内标准GB 50253-2003规定与高速公路、一二级公路平行敷设时,最小距离为10m,与三级及以下公路最小距离为5m,可满足生产需求。

5 结 论

国内标准关于管道安全距离的规定,是在分析国外标准和总结国内经验的基础上,设计过程以满足国家标准为主,保护管线设施自身安全为主要原则,参考行业经验及专家意见,同时参考政府及地方土地规划等指导意见,基本满足要求。

埋地输油管道同地面构筑物之间距离,我国标准规定与美国法规基本一致,基本可满足需求。输气管道的国内标准以及欧美标准均采用强度安全设计理念,故没有关于安全距离的要求,线路选择比较灵活,也比较经济合理,适应我国国情实际特点。

输油管道同其他管道、通信光缆平行敷设时,其间距应考虑施工、检修的需要及阴极保护相互干扰的影响,国内主要符合国家现行标准SY 0007-1999的有关规定。管道与地下电缆安全距离,国内标准更严格,操作性强。

关于埋地管道与架空输电线路平行敷设时控制的最小距离,国内标准基本一致,建议对国内110kV以上受限地区的管段,加强隔离、屏蔽、接地等防护措施。关于埋地管道与交流接地体的最小距离,对于国内标准不一致处,执行和应用中要引起足够重视。油气管道相关设计标准中缺乏管道经过电力线输送电压高达750kV地区相关规定和内容,建议补充完善。

管道与铁路之间的最小距离,国内标准比ISO 13623要求略低。为了确保管道安全,建议加强管道与铁路之间的安全防护措施。管道同公路平行时,国内标准具体要求基本可满足生产需求。

[1]ASME B31.8-2007 Gas Transmission and Distribution Piping System[S].

[2]CSA Z662-2007 Oil and Gas Piping System[S].

[3]ASME B31.8-2008 Gas Transmission and Distribution Piping System[S].

[4]49 CFR 195 Transportation of hazardous liquids by pipeline:Minimum Federal Safety Standards[S].

[5]CHHIIT 2.05·06—1985 干线管道设计规范[S].

[6]GB 50253-2003 输油管道工程设计规范(2006年版)[S].

[7]GB 50251-2003输气管道工程设计规范[S].

[8]49 CFR 192-2003 Transportation of Natural and Other Gas by Pipeline:Minimum Federal Safety Standards[S].

[9]AS/NZS 4853:2000金属管道上的电危害[S].

[10]SY 0007-1999钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范[S].

[11]GB/T 21447-2008钢质管道外腐蚀控制规范[S].

[12]GB/T 50698-2011埋地钢质管道交流干扰防护技术标准[S].

[13]ISO 13623-2008 Petroleum and natural gas industries-Pipeline transportation systems[S].

According to some relevant laws and technological standards at home and abroad,analyses are carried out about the differences of safe influence and technological requirements at home and abroad from the following aspects of safe clearance like pipeline and architectures,pipeline and power line,pipeline and railways,and the parallel laying of pipeline.Finally,some corresponding solutions and suggestions are presented in the paper.

oil-gas pipeline;safe clearance;overhead transmission line;grounding body

赵晋云(1972-),女,工程师,现主要从事国内外油气管道相关技术标准的研究工作。

��路萍

2012-03-20▏

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