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高等级防腐层长输管道受高压输电线路干扰影响

作者:丁继峰1 王宝权2 马光皎1 高志贤1  来源:①钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所 ②长沙新奥燃气有限公司 
评论: 更新日期:2015年05月16日
某管道干扰情况数据测试表
序号
测试地点
管道电位(-V,Cu/CuSO4
交流电压(V)
通电前
通电后
1
1#桩
0.46-0.67
1.63-1.80
20.5
2
4#桩
0.50-1.18
1.60-1.83
18.5
3
7#桩
0.51-1.07
1.42-1.68
27.5
4
10#桩
0.71-1.34
1.41-1.77
31.9
5
11#桩
0.81-1.54
1.45-1.83
20.8
6
14#桩
0.49-1.15
1.50-1.75
24.3
7
19#桩
0.65-1.16
1.55-1.77
18.7
8
22#桩
0.48-1.65
1.58-1.72
40.5
9
23#桩
0.70-1.50
1.59-1.66
70.0
10
25#桩
0.91-1.47
1.53-1.68
55.7
11
26#桩
0.78-1.10
1.34-1.37
45.3
12
28#桩
0.69-1.04
1.30-1.42
28.9
4.强电影响原因分析
强电线路与埋地钢质管道相邻,强电线路将会对临近的埋地钢质管道造成感应影响及危险影响,危及操作人员的人身安全和设备安全,危险管道的正常运行。对于埋地钢质油气管道路由的选择,依据地形、交通、人口密集程度等,使得后建管道不得不与已建电力线路平行或交叉,甚至在局部地段还要通过公共走廊。
强电线路的影响主要是通过容性耦合、阻性耦合和感应耦合的方式进行的。对于已建成的埋地钢质管道交流影响,主要有感性耦合和阻性耦合方式。
4.1感性耦合的影响
感性耦合,当管道和强电线路长距离平行或交叉时,因强电线路中相电流的不断变化,致使产生的强磁场也不断变化,相当于管道位于不断变化的磁场中,在不断地切割磁力线,从而在管道上产生二次交流电压或电流。一般情况下,在三相输电系统中,如果三相电流相等且距离管道轴线也相等,在管道上产生的综合感应电压为零。但在大多数结构中,三相导线与管道是不对称的,且相电流相差很大。尤其在高压线路故障状态下或线路停变电检修,产生的感应电压是很大的,很多时候危害管道的安全,轻则烧坏管道防腐层或阴保电源设备,重则击穿管道、击穿绝缘接头。
对于感性耦合的影响,除在设计阶段保持适当距离外,还应从管道本身采取防护措施,主要有接地排流,其中以牺牲阳极接地排流为最佳。
4.2阻性耦合的影响
阻性耦合,主要是发生在管道邻近强电线路的接地体,由于故障电流很大,几百安培或几千安培通过接地体入地,在其周围形成一个很强大的电场,它可能产生电弧烧穿管道或击毁防腐绝缘层、击穿绝缘接头或阴极保护设备。当高压电场强作用在管道覆盖层的缺陷部位时,便会导致电弧的形成,当电流达到足够的量和较长时间的流通时便会时钢管融化、甚至击穿。大电流的产生有时是输电线路故障引起,也可能是雷电直接击中高压电塔或输电线路的避雷设施,也可能是管道的地面部分受感应雷的影响引起。
产生这种故障电流的接地体,一般为高压电塔的接地体,也有信号发射塔的避雷接地体。
对于阻性耦合的防护,主要是加大管道和高压线塔的距离,并应采取排流措施防止雷电和故障电流对管道的有害影响。
4.3容性耦合的影响
  与强电线路相邻的地面管道(包括在地沟里垫有木垫的未埋管道),主要是通过容性耦合作用,其纵向电势可能很高,但由于管道存在一定的内阻,所以一般威胁不大。在施工期间应采取适当的接地就可避免,通常按150-200mm为一段,采取1m长临时接地棒就可解决。一旦管道埋地或放在地上,这一影响就变得很小。
4.4管道干扰影响存在的原因
现在的埋地钢质管道,采用的防腐层普遍等级较高,面电阻一般都在50000或100000 Ω▪m2以上。产生电位漂移影响的管道采用的都是外加电流保护方式,而采用牺牲阳极保护方式的很少见。外加电流保护的管道产生较大影响的大多为3PE防腐层的管道;环氧粉末和冷缠胶粘带防腐层的也有影响,但比较小;环氧煤沥青做防腐层的管道基本没有影响。
最早,没有施加阴极保护的钢质管道大都以一定的间距焊接角钢用以防雷和静电接地。管道施加阴极保护以后,不能使用角钢,而现在很多管道没有采用排流阳极接地。管道上一旦有感应电流,电流释放点非常少,且接地电阻非常大,所以现在很多采用外加电流保护的长输管道测得的电位非常不稳定,另外管道对地交流电压较大。
本文中提到的该管道受干扰的程度是一个比较严重的,目前国内存在很多这样的管道,处理的方法也不尽相同,有的问题解决的还好,有的就没有很好的解决。
5.解决方案和建议及展望
为保证埋地钢质油气管道的安全运行,在建或运行中的埋地管道,必须重视来自高压交流输电线路的交流干扰的检测、排查、与处理。从设计阶段就要引起足够的重视,尽可能的使管道避开高压输电线路。管道与高压输电线路交叉或斜近时,使用牺牲阳极接地,并在阳极和管道间串入极性排流装置。对于阳极的类型、串入的数量和高压线路的电压、距离的关系还需做进一步的研究。管道线路严格遵守GB/T21447-2008中的距输电线塔的距离要求,并尽可能的远离线塔。
希望加强国内关于交流干扰的检测与研究的重视,并进一步制定与国际同步的标准规范,以指导行业内的设计、检测行为。对于高压输电线路对钢质油气管道的影响,需要电力和石化两个行业共同研究、共同解决。
参考文献
1 胡士信. 阴极保护工程手册[M] . 北京:化学工业出版社,1999
2 GB/T21448-2008 埋地钢质管道阴极保护技术规范.北京:中国标准出版社.2008
3 GB/T21447-2008 钢质管道外腐蚀控制规范.北京:中国标准出版社.2008
4 中国建设部.城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程.北京:中国建筑工业出版社,2003
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