การวิเคราะห์ปรากฏการณ์ฟ้าผ่าสำหรับระบบท่อส่งปิโตรเลียมใต้ดินและแนวทางการป้องกัน

Abstract

โดยปกติแล้วท่อส่งปิโตรเลียมจะถูกฝังอยู่ใต้ดินขนานกับเส้นทางคมนาคมและแนวสายส่งไฟฟ้าแรงสูงเป็นต้น ซึ่งเมื่อเกิดปรากฏการณ์ฟ้าผ่าขึ้นในพื้นที่หรือบริเวณใกล้เคียงกับแนวท่อที่ฝังอยู่ใต้ดินส่งผลให้เกิดความเสียหายแก่อุปกรณ์ป้องกันท่อผุกร่อน (Cathodic Protection) ฉนวนท่อรวมถึงตัวท่อส่วนที่เป็นโลหะ วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอการวิเคราะห์ปรากฏการณ์ฟ้าผ่าสำหรับระบบท่อส่งปิโตรเลียมใต้ดินและแนวทางการป้องกัน โดยพิจารณาจากความต่อเนื่องทางไฟฟ้าขณะฟ้าผ่าลงสู่พื้นดินเพื่อทราบถึงผลของสภาวะชั่วครู่ที่ปรากฏในระบบท่อด้วยโปรแกรมจำลองสภาวะชั่วครู่ในระบบไฟฟ้า วิธีการวิเคราะห์โดยการเปลี่ยนคุณลักษณะของดิน ฉนวนท่อ ท่อโลหะ และสายตัวนำไฟฟ้าวงจรป้องกันท่อผุกร่อนให้เป็นคุณลักษณะทางไฟฟ้าเพื่อวิเคราะห์ผลของฟ้าผ่าที่เกิดขึ้น จากผลการจำลองด้วยวิธีดังกล่าวพบว่าเกิดแรงดันชั่วครู่ปรากฏที่ท่อนั้นสูงขึ้นเมื่อความยาวท่อมากขึ้น และสูงเกินกว่าค่าความปลอดภัยของอุปกรณ์ป้องกันท่อผุกร่อนที่เชื่อมต่อกับท่อโดยตรง สำหรับแนวทางการป้องกันนั้นได้พิจารณาคุณสมบัติของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าที่เหมาะสมจากผลการจำลองด้วยวิธีข้างต้นร่วมกับแนวทางการป้องกันพบว่าสามารถควบคุมแรงดันชั่วครู่ได้ตามมาตรฐาน BS 60950 โดยมีค่าแรงดันฟ้าผ่าปรากฏที่อุปกรณ์ป้องกันท่อผุกร่อนน้อยกว่า 1,500 โวลต์ และยังสามารถช่วยลดแรงดันฟ้าผ่าปรากฏที่ท่อได้ด้วยเช่นกัน

Typically, petroleum pipelines are buried underground parallel along roadside or high voltage transmission line, etc. When the lightning phenomenon occurs nearby the buried underground pipeline, causes damage to the cathodic protection device, pipe coating, and metal pipes. This thesis presents an analysis of the phenomenon of lightning for underground petroleum pipeline and its protection scheme. By considering the electrical continuity whiles the lightning is discharging into the ground to study the transient effect on pipeline system by using power system program (ATP-EMTP). The research methodology will transfer the characteristics of soil, pipe coating, pipe’s metal, and corrosion protection conductor into electrical circuit in order to study the effect of lightning. The simulation result has found that the transient voltage on the pipe will be higher when its length is longer and always higher than safety level of cathodic protection device which directly connected to the pipe. For its protection scheme which considered the characteristics of suitable lightning protection devices, the simulation results showed that transient voltage was limited as BS-60950 and the transient voltage appeared to cathodic protection device was less than 1,500 volts and also limited lightning voltage on pipeline.