某管道干擾情況數據測試表
序號 | 測試地點 | 管道電位(-V,Cu/CuSO4) | 交流電壓(V) |
通電前 | 通電后 |
1 | 1#樁 | 0.46-0.67 | 1.63-1.80 | 20.5 |
2 | 4#樁 | 0.50-1.18 | 1.60-1.83 | 18.5 |
3 | 7#樁 | 0.51-1.07 | 1.42-1.68 | 27.5 |
4 | 10#樁 | 0.71-1.34 | 1.41-1.77 | 31.9 |
5 | 11#樁 | 0.81-1.54 | 1.45-1.83 | 20.8 |
6 | 14#樁 | 0.49-1.15 | 1.50-1.75 | 24.3 |
7 | 19#樁 | 0.65-1.16 | 1.55-1.77 | 18.7 |
8 | 22#樁 | 0.48-1.65 | 1.58-1.72 | 40.5 |
9 | 23#樁 | 0.70-1.50 | 1.59-1.66 | 70.0 |
10 | 25#樁 | 0.91-1.47 | 1.53-1.68 | 55.7 |
11 | 26#樁 | 0.78-1.10 | 1.34-1.37 | 45.3 |
12 | 28#樁 | 0.69-1.04 | 1.30-1.42 | 28.9 |
4.強電影響原因分析
強電線路與埋地鋼質管道相鄰,強電線路將會對臨近的埋地鋼質管道造成感應影響及危險影響,危及操作人員的人身安全和設備安全,危險管道的正常運行。對于埋地鋼質油氣管道路由的選擇,依據地形、交通、人口密集程度等,使得后建管道不得不與已建電力線路平行或交叉,甚至在局部地段還要通過公共走廊。
強電線路的影響主要是通過容性耦合、阻性耦合和感應耦合的方式進行的。對于已建成的埋地鋼質管道交流影響,主要有感性耦合和阻性耦合方式。
4.1感性耦合的影響
感性耦合,當管道和強電線路長距離平行或交叉時,因強電線路中相電流的不斷變化,致使產生的強磁場也不斷變化,相當于管道位于不斷變化的磁場中,在不斷地切割磁力線,從而在管道上產生二次交流電壓或電流。一般情況下,在三相輸電系統中,如果三相電流相等且距離管道軸線也相等,在管道上產生的綜合感應電壓為零。但在大多數結構中,三相導線與管道是不對稱的,且相電流相差很大。尤其在高壓線路故障狀態(tài)下或線路停變電檢修,產生的感應電壓是很大的,很多時候危害管道的安全,輕則燒壞管道防腐層或陰保電源設備,重則擊穿管道、擊穿絕緣接頭。
對于感性耦合的影響,除在設計階段保持適當距離外,還應從管道本身采取防護措施,主要有接地排流,其中以犧牲陽極接地排流為最佳。
4.2阻性耦合的影響
阻性耦合,主要是發(fā)生在管道鄰近強電線路的接地體,由于故障電流很大,幾百安培或幾千安培通過接地體入地,在其周圍形成一個很強大的電場,它可能產生電弧燒穿管道或擊毀防腐絕緣層、擊穿絕緣接頭或陰極保護設備。當高壓電場強作用在管道覆蓋層的缺陷部位時,便會導致電弧的形成,當電流達到足夠的量和較長時間的流通時便會時鋼管融化、甚至擊穿。大電流的產生有時是輸電線路故障引起,也可能是雷電直接擊中高壓電塔或輸電線路的避雷設施,也可能是管道的地面部分受感應雷的影響引起。
產生這種故障電流的接地體,一般為高壓電塔的接地體,也有信號發(fā)射塔的避雷接地體。
對于阻性耦合的防護,主要是加大管道和高壓線塔的距離,并應采取排流措施防止雷電和故障電流對管道的有害影響。
4.3容性耦合的影響
??與強電線路相鄰的地面管道(包括在地溝里墊有木墊的未埋管道),主要是通過容性耦合作用,其縱向電勢可能很高,但由于管道存在一定的內阻,所以一般威脅不大。在施工期間應采取適當的接地就可避免,通常按150-200mm為一段,采取1m長臨時接地棒就可解決。一旦管道埋地或放在地上,這一影響就變得很小。
4.4管道干擾影響存在的原因
現在的埋地鋼質管道,采用的防腐層普遍等級較高,面電阻一般都在50000或100000 ??m2以上。產生電位漂移影響的管道采用的都是外加電流保護方式,而采用犧牲陽極保護方式的很少見。外加電流保護的管道產生較大影響的大多為3PE防腐層的管道;環(huán)氧粉末和冷纏膠粘帶防腐層的也有影響,但比較??;環(huán)氧煤瀝青做防腐層的管道基本沒有影響。
最早,沒有施加陰極保護的鋼質管道大都以一定的間距焊接角鋼用以防雷和靜電接地。管道施加陰極保護以后,不能使用角鋼,而現在很多管道沒有采用排流陽極接地。管道上一旦有感應電流,電流釋放點非常少,且接地電阻非常大,所以現在很多采用外加電流保護的長輸管道測得的電位非常不穩(wěn)定,另外管道對地交流電壓較大。
本文中提到的該管道受干擾的程度是一個比較嚴重的,目前國內存在很多這樣的管道,處理的方法也不盡相同,有的問題解決的還好,有的就沒有很好的解決。
5.解決方案和建議及展望
為保證埋地鋼質油氣管道的安全運行,在建或運行中的埋地管道,必須重視來自高壓交流輸電線路的交流干擾的檢測、排查、與處理。從設計階段就要引起足夠的重視,盡可能的使管道避開高壓輸電線路。管道與高壓輸電線路交叉或斜近時,使用犧牲陽極接地,并在陽極和管道間串入極性排流裝置。對于陽極的類型、串入的數量和高壓線路的電壓、距離的關系還需做進一步的研究。管道線路嚴格遵守GB/T21447-2008中的距輸電線塔的距離要求,并盡可能的遠離線塔。
希望加強國內關于交流干擾的檢測與研究的重視,并進一步制定與國際同步的標準規(guī)范,以指導行業(yè)內的設計、檢測行為。對于高壓輸電線路對鋼質油氣管道的影響,需要電力和石化兩個行業(yè)共同研究、共同解決。
參考文獻
1 胡士信. 陰極保護工程手冊[M] . 北京:化學工業(yè)出版社,1999
2 GB/T21448-2008 埋地鋼質管道陰極保護技術規(guī)范.北京:中國標準出版社.2008
3 GB/T21447-2008 鋼質管道外腐蝕控制規(guī)范.北京:中國標準出版社.2008
4 中國建設部.城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼質管道腐蝕控制技術規(guī)程.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003