埋地钢质管道交流干扰防护建议

2013-04-29

中国石油和化工标准与质量 2013年7期

【摘要】随着公共基础设施建设的加快，如电气化系统、高压输电系统，这些系统产生的电流使管道受到日益严重的交流干扰，我国许多埋地钢制管道就受到了不同程度的影响。本文主要介绍了交流干扰对管道的影响和国外的交流腐蚀的指标，总结了一些重要的交流干扰防护结论，简述了埋地钢制管道交流干扰防护的设计施工方法，并提供一些可供参考的意见和建议。

【关键词】埋地钢制管道交流干扰防护设计施工

1 埋地钢制管道的交流干扰

1.1 几个专业术语介绍

交流干扰：由交流输电系统和交流牵引系统在管道上耦合产生交流电压和电流的现象。

交流干扰源：能对埋地钢质管道造成交流干扰的高压交流输电线路、设施和交流电气化铁路设施，统称为交流干扰源。

管道交流干扰电压：由交流干扰产生的管道对地交流电压。也称为管地交流电位。

交流电源密度：交流电流在防腐层破损点处单位面积的泄露量。

固态去耦合器：由固态电子元器件组成的干型去耦隔直装置。它具有在低压直流时的高电阻和交流时的低电阻的特性。

1.2 交流干扰的影响

交流输电线路对输油输气管道的电磁影响主要涉及影响人生安全、影响输油管道、影响其设备的安全、影响管道的交流腐蚀等一系列问题。

（1）影响人身安全。当输电线路正常供电且输电线路与管道相距很近时，线路中工作电流使管道长时间产生纵向的感应电动势，使得金属管道的对地电压升高。若该电压较高，可能影响施工、维修或测量人员的正常工作，若输电线路出现故障，产生的交流干扰可能会危及到人身安全。

（2）影响管道的安全。防腐层是必须被敷在埋地钢质管道的表面的金属上，它的介电常数和电阻都很高，可以避免土壤中的有害物质腐蚀了钢质管道。若交流输电出现了故障，短路电流受到阻性、感性耦合的影响后会在管道上产生很高的对地电压，甚至可能击穿防腐层。

（3）影响管道的阴极保护设备。在输油输气管道上设置阴极保护设备是为避免防腐层漏敷及破损处的金属表面产生腐蚀。交流输电线路正常运行情况下，通过了感性耦合的工作电流在管道上可以产生电压，这将会使恒电位仪以及牺牲阳极的阴极保护不能正常工作。例如： KKG-3 型和KKG-3BG 型恒电位仪的抗交流干扰能力分别为12V 和30V；牺牲阳极阴极保护的镁牺牲阳极的抗交流干扰能力为10V。这在目前的新建管道已经几乎不适用。

（4）管道的交流腐蚀。研究表明，管道的交流腐蚀主要发生在绝缘性能较高的涂层上。铺设在同一环境下的管道，当管道外防腐层选用石油沥青等级别的防腐层时，即便有交流干扰电压的产生，一者是由于其绝缘性能较低，所以干扰电压不会太高，另一方面则由于管道防腐层上所存在的较多的漏点而会使感应的交流电压随时排入地下，因此，管道反而不会产生交流腐蚀。

1.3 利用交流电流的密度可以评价交流干扰腐蚀

充分了解管道沿线周围的土壤腐蚀有助于对交流腐蚀进行评价，由于土壤的电阻率各不相同就造成了管道的交流腐蚀的电流密度的不相同。交流、直流腐蚀不同之处还有，直流腐蚀更加注重涂层比较大的缺陷，而交流腐蚀则更注重较小的涂层缺陷，因为它的交流电很大增加了腐蚀的风险。利用ACVG技术有助于准确地检测小缺陷涂层，再分析土壤电阻率确定管道的腐蚀程度。

2 管道交流干扰防护的设计施工方法

2.1 交流干扰的防护的设计施工方法

防护措施设计应根据调查与测试的结果，对下列各项进行预测和评估：

（1）干扰源在正常运行状态下对管道的交流腐蚀；

（2）故障情况或雷电状态下对管道防腐层和金属本体、阴极保护设备和干扰防护设施的损伤；

（3）操作和维护人员及公众的接触安全等影响。

对存在交流干扰的管道，在阴极保护系统设计中应给予更大的保护电流密度；在运行调试中应使管道保护电位（相对于CSE，消除IR降后）比阴极保护准则电位（一般土壤环境中-850mV，在厌氧菌或硫酸盐还原菌级其它有害菌土壤环境中-950mV）更负。

在同一条或同一系统的管道中，根据实际清苦可采用一种或多种防护措施；但所有干扰防护措施均不得对管道阴极保护的有效性造成不利影响。

管道与输电线路杆塔、通信铁塔等及其接地装置间应尽可能地保证足够的安全距离。在路径受限地区难以满足安全距离时，应采取故障屏蔽、接地、隔离等防护措施；宜根据工程实际情况，在分析计算的基础上进行管道安全评估。

管道与110kV及以上高压输电线路的交叉角度不宜小于55度。在不能满足要求时，宜根据工程实际情况进行管道安全评估，结合防护措施，交叉角度可适当减小。

所有交流干扰防护设施的安装中，应首先把接地电缆连接到接地极上，然后再连接到受干扰的管道上，拆下的顺序相反，连接接地极的一端应最后拆卸。操作中应使用适当的绝缘工具或绝缘手套来减少电机危险。

2.2 交流干扰防护的效果评价