柔性直流输电对海上设施腐蚀影响研究

摘要

柔性直流输电系统由于其自身的优点逐渐运用于海洋平台的供电中，但随之而来，柔性直流输电系统可能存在的接地电流会对海上设施产生的杂散电流腐蚀，威胁到海上设施的使用寿命，甚至破坏海上设施本身结构从而造成严重的生产事故，因此需要研究柔性直流输电的接地电流对海上设施的腐蚀影响。本文应用边界元数值模拟软件对柔性直流输电系统对海上设施的腐蚀影响进行研究，并通过开展实海试验验证数值模拟计算结果，提出了一种抑制接地电流影响的方法，并对该方法的可行性进行了验证。
　　首先，本文介绍了基于边界元的数值模拟计算技术，分析了柔性直流输电系统应用于海洋平台供电时可能产生腐蚀风险的原因，根据可能产生腐蚀风险的原因得到数值模拟计算的工况，再根据实际海洋平台分别建立牺牲阳极保护的和外加电流保护的两种数值模拟计算的缩尺模型。在此基础上，分别针对牺牲阳极保护和外加电流保护的海上设施模型，分析其数值模拟计算结果，得到接地电流大小和方向、接地距离和接地极相对位置三个因素在接地电流对海上设施影响中的一些有意义的影响规律。最后，建立与数值模拟计算相对应的实海试验模型，并进行实海试验，分别将接地电流对牺牲阳极保护试验模型和外加电流保护试验模型的影响的数值模拟结果和实海试验结果进行对比、分析，从而对数值计算结果的准确性进行了验证，表明本文使用的边界元数值模拟计算软件可以准确计算出柔性直流输电系统的接地电流对海洋平台为代表的海上设施的腐蚀影响情况，为研究海上设施受柔性直流输电接地电流腐蚀影响提供了有力工具，同时，提出并在外加电流保护的导管架模型上验证了通过调整外加电流阴极保护系统保护电流输出从而抑制接地电流影响的方法，为实现柔性直流输电系统对海洋平台供电时海上设施的安全运行提供技术支撑。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的理论意义和应用价值

1．2 国内外研究概况及发展趋势

1．2．1 柔性直流输电技术发展和直流输电腐蚀研究现状

1．2．2 杂散电流腐蚀数值模拟计算研究现状

1．3 本文的研究内容及结构安排

2 研究基础

2．1 数值模拟技术

2．1．1 域内控制方程

2．1．2 边界条件

2．1．3 边界积分方程

2．1．4 积分方程的离散

2．2 柔性直流输电系统杂散电流产生原因

2．2．1 大地回流

2．2．2 直流侧故障产生的接地电流

2．2．3 换流站内部故障产生的接地电流

2．3 本章小结

3 数值模拟计算

3．1 模型建立

3．1．1 牺牲阳极保护模型

3．1．2 外加电流保护模型

3．2 模拟工况分析

3．3 模拟结果和分析

3．3．1 接地电流对牺牲阳极保护模型影响

3．3．2 接地电流对外加电流保护模型影响

3．4 本章小结

4 实海试验

4．1 试验基础

4．1．1 试验海域

4．1．2 试验模型

4．1．3 电位测量

4．2 试验内容

4．2．1 数值模拟计算实海验证试验

4．2．1 抑制接地电流影响方法验证试验

4．3 试验结果与分析

4．3．1 数值模拟计算实海验证试验

4．3．2 抑制接地电流影响方法验证试验

4．4 本章小结

5 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢