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1、管道交流雜散電流干擾的檢測(cè)與評(píng)價(jià)吳長(zhǎng)訪(fǎng) 李榮光 劉玲莉摘要:隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,管道遭受到交流雜散電流干擾的危害將日益嚴(yán)重,并必將引起普遍重視。本文介紹了交流雜散電流的危害以及國(guó)內(nèi)目前檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo);參照目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鐵秦線(xiàn)管道交流雜散電流干擾問(wèn)題進(jìn)行了研究,分析了目前的排流減緩措施,采取鉗位式排流裝置較好的解決了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題;最后結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究成果對(duì)管道交流雜散電流干擾的檢測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)分析。關(guān)鍵詞:管道 交流雜散電流 排流 腐蝕一、交流雜散電流干擾的危害隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,管道與交流輸電線(xiàn)路、交流電氣化鐵路及其它電氣設(shè)施交叉、接近或共用公共走廊的現(xiàn)象越來(lái)越普遍,交流雜散
2、電流流入管道的情況越來(lái)越多,交流干擾造成埋地管道干擾腐蝕破壞的風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大。管道和交流線(xiàn)路并行通過(guò),必然會(huì)對(duì)附近埋地管道產(chǎn)生交流雜散電流干擾影響,并引起交流腐蝕。交流雜散電流干擾問(wèn)題變得日益嚴(yán)重并引起大家的普遍重視,交流雜散電流干擾對(duì)埋地管道的影響主要包括:1)容性耦合(電感應(yīng)):施工期間的管道與強(qiáng)電線(xiàn)路會(huì)產(chǎn)生容性耦合作用,由于管道與強(qiáng)電線(xiàn)路間電容小、容抗大,因此會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的縱向電勢(shì),但是管道通常有良好的絕緣防腐層,內(nèi)阻很高,因此產(chǎn)生的威脅一般不大,在施工期間采取適當(dāng)?shù)慕拥鼐涂梢员苊狻?)阻性耦合:當(dāng)管道與強(qiáng)電線(xiàn)路的接地體鄰近時(shí),接地體上的電流流入地下,會(huì)通過(guò)管道與接地體之間電阻產(chǎn)生耦合作用,
3、可能產(chǎn)生電弧擊穿管道防腐層,嚴(yán)重的可能燒穿管道,擊穿絕緣法蘭和陰極保護(hù)設(shè)備。對(duì)阻性耦合的防護(hù)主要是加大管道與接地體的距離,并采取措施防止雷電和故障電流對(duì)管道的有害影響,以保護(hù)管道和人身安全。3)磁感應(yīng)耦合(電磁場(chǎng)感應(yīng)):對(duì)與強(qiáng)電線(xiàn)路近間距長(zhǎng)距離平行的管道,磁感應(yīng)耦合方式是產(chǎn)生危害的最主要方式。當(dāng)管道與強(qiáng)電線(xiàn)路平行時(shí),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,處于交變磁場(chǎng)中的管道上會(huì)產(chǎn)生感生電壓和感生電流,從而產(chǎn)生危險(xiǎn),輕者產(chǎn)生持續(xù)干擾造成管道交流腐蝕,嚴(yán)重的會(huì)威脅到管道和操作人員的安全。對(duì)磁感應(yīng)耦合的防護(hù)除了在設(shè)計(jì)階段與強(qiáng)電線(xiàn)路保持適當(dāng)距離外,還應(yīng)從管道本身采取防護(hù)措施主要有接地排流。二、交流雜散電流干擾的檢測(cè)
4、及評(píng)價(jià)指標(biāo)交流雜散電流干擾的檢測(cè)主要是干擾電壓測(cè)試,需要進(jìn)行管道交流參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,遵照石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0032-2000埋地鋼質(zhì)管道交流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),測(cè)試方法如圖1所示。吳長(zhǎng)訪(fǎng)、男、工程師、中國(guó)石油管道公司科技研究中心防腐所(檢測(cè)中心)、腐蝕防護(hù)、河北廊坊金光道51號(hào)、065000、電cfwu對(duì)于交流雜散電流干擾的評(píng)價(jià)指標(biāo),石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0032-2000埋地鋼質(zhì)管道交流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了交流排流保護(hù)效果評(píng)價(jià)指標(biāo):在弱堿性土壤中,管道交流干擾電壓10V;在中性土壤中,管道交流干擾電壓8V;在酸性土壤或鹽堿性環(huán)境時(shí),管道交流干擾電壓6V。圖1
5、管道干擾電壓測(cè)試原理示意圖三、交流雜散電流干擾的減緩措施對(duì)于管道交流雜散電流干擾問(wèn)題可采用的措施:1)在有干擾的管段,加強(qiáng)防腐涂層質(zhì)量;2)正在施工的管道,為消除靜電干擾,需做接地處理;3)在管道工作人員可接觸部位,安裝接地柵極或電解接地電池;4)接地排流。接地排流就是將管道上感應(yīng)的交流電排放到大地中去,消除交流電壓對(duì)人身及設(shè)備的危害,排流接地極與陰極保護(hù)的輔助接地極沒(méi)有任何區(qū)別。一般接地體材料使用廢鋼即可,無(wú)特殊要求,但其接地電阻應(yīng)盡可能地小,不宜大于0.5,可以通過(guò)增加接地體的并聯(lián)根數(shù),或采用鹽等減阻劑進(jìn)行處理,接地體埋設(shè)在距防護(hù)管道30m以外的管道一側(cè)。(1)直接接地排流:直接接地排流的
6、優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備比較簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是陰極保護(hù)電流將在接地點(diǎn)入地,大大縮短保護(hù)距離,降低保護(hù)效果。(2)排流節(jié)排流:如果將排流接地體直接與管道連接,由于接地電阻很小,保護(hù)電流流失,相當(dāng)大面積的防腐層破壞,陰極保護(hù)電流量增加,以致破壞陰極保護(hù)正常運(yùn)行,所以必須增加排流節(jié),排流節(jié)排流通常采用鉗位式排流法。鉗位式排流法原理如圖2所示,在排流節(jié)的分支電路中,其中一分路串入一只硅二極管,另一分路中反向串入兩只硅二極管。一般硅二極管的正流結(jié)壓降為0.7V,當(dāng)交流電壓為上正下負(fù)時(shí),整流模塊ZLl導(dǎo)通,管道對(duì)地電壓為正0.7V。當(dāng)交流電壓為上負(fù)下正時(shí),整流模塊ZL2導(dǎo)通,管道對(duì)地電壓穩(wěn)定在負(fù)1.4V左右,此值與陰極保護(hù)電
7、位要求相符合,不僅不會(huì)使陰極保護(hù)電流增加,相反還利用干擾電流的部分,不會(huì)對(duì)陰極保護(hù)正常運(yùn)行造成損害。這種作用是利用硅二極管的“鉗位”特性,所以稱(chēng)鉗位排流法。圖2 鉗位式排流裝置四、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與評(píng)價(jià)鐵秦線(xiàn)管道在錦州附近與秦沈客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路接近,近距離平行段有大約10km(266#276#)。圖3為鐵秦線(xiàn)管道干擾段管道走向示意圖,檢測(cè)結(jié)果管道交流電位最大值如圖4所示。干擾段除276#樁外,管地交流電位最大值均超過(guò)6V,其中271#樁最大值達(dá)到167V,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,靠近錦州變電所附近管道受到的干擾尤為嚴(yán)重。圖3 鐵秦線(xiàn)干擾管段走向示意圖圖4干擾管段交流干擾電位最大值 由于鉗位式排流裝置接于管道和大
8、地之間,既能將管道上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓以電流的方式排放掉,又保證了管道陰極保護(hù)所需的負(fù)電位,可以解決管道正常運(yùn)行和感應(yīng)電壓危及人身設(shè)備安全的問(wèn)題。因此針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)交流干擾實(shí)際情況,在干擾段設(shè)置6處鉗位式排流裝置,具體分布如圖5所示。圖5干擾段排流裝置分布圖圖6 排流后管地交流電位分布圖 圖6為干擾段排流后的交流電位分布,最大值從167V降低到不足30V,干擾段交流電位平均值均低于5V,滿(mǎn)足石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0032-2000埋地鋼質(zhì)管道交流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值,干擾段管道存在的交流干擾問(wèn)題得到較好的解決。五、總結(jié)分析對(duì)于交流雜散電流干擾問(wèn)題,目前還沒(méi)有形成統(tǒng)一一致的機(jī)理認(rèn)識(shí),不同國(guó)家和行業(yè)的處理方式存在很大不同。我們國(guó)家石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0032-2000埋地鋼質(zhì)管道交流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的交流排流保
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