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强电线路下的阴极保护管道交流干扰防护措施

管道防腐蚀层和阴极保护作为管道防腐蚀的联合保护措施,但当前实施阴极保护的管道与强电线路的铺设,导致管道防腐蚀层和阴极保护系统受到损坏,从而影响埋地管道的使用寿命。 当前对于交流干扰的防护方式多种多样,诸多方式经实际应用效果明显,但对于埋地管道而言,实施阴极保护的重点在于采取的防护措施是否与管道的阴极保护出现冲突,避免出现阴极保护系统被影响造成保护范围缩小和保护效果降低的状况。

  1 交流干扰防护

  针对已经建成的管道需进行多方数据的测量,例如,交流干扰电压、 交流电密度和土壤电阻率等。 对于管道的设计阶段需要考虑到强电线路的交流干扰,管道阴极保护的设计过程中需要充分考虑到交流干扰的防护措施,需要对干扰源正常或者故障状况下的管道干扰情况进行计算。对于已经建造的管道可采用专有软件进行计算,针对已经实施阴极保护的管道交流防护理论公式和软件设计过程如下。

  1.1 理论设计过程

  收集基础材料并进行现场测量—将地床的具体位置进行确定—根据交流干扰状况缓减目标值、 参数测试、 计算地床目标和接地电阻—根据实际情况对地床安装方式进行确定—选择地床所用材料—确定地床材料的规格—出施工图

  1.2 软件设计过程

  收集材料并对现场进行测量—建立管道干扰模型—交流干扰缓解地床设计计算—交流干扰缓解地床形式对比—确定干扰方案—出施工图。

  2 交流干扰防护措施

  根据调查和测试结果,针对存在严重交流干扰的管道需采取相应的防护措施来规避交流干扰,埋地管道的的交流干扰防护可从初始设计中的干扰源、管道接地排流、电屏蔽和绝缘接头几方面进行防护设计。

  2.1 拉近埋地管道和强电线路的距离

  我国 《埋地钢制管道交流干扰防护技术标准》 中规定,埋地管道和强电线路进行干扰调查的过程中,需要满足管道和高压交流输出电线路的最小距离要求。 通过对管道和强电线路的增加,降低管道的交流干扰电压。如图1所示,通过增加管道和平行高压线外侧的相线距离,来降低交流干扰电压的最大值。 通常情况下,管道设计人员会考虑到远离强电线路的干扰源,但较多情况下管道无法避免的和高压电路、 电气化铁路共用同一管道,且实际工程的应用中出现方案无法实行的状况。针对于已建管道沿线后建设的强电线路或者管道共同建设的情况,可以在其干扰源上采取措施来减少管道的交流干扰。 唐德志指出,强电线路的一侧可以采取防护措施,主要内容包含:交流电气化铁路可以使用回流变压器的供电方式;高压输电线的对称能够减少中心点的接地数量,限制短路电流、 增加屏蔽和导线换位等。 220kV的高压线可以减少不对称干扰电压的影响,具体可采用猫型铁塔;电气化铁路常出现阻性耦合的地段,实践中可将铁轨和枕木之间的绝缘加强,减少入地电流。

  2。2 管道接地排流

  管道交流干扰的防护措施中,接地排流是一种极为有效的方式,该种方式对于使用阴极保护的埋地管道应用时,需要避免接地系统和管道的阴极保护相冲突,防止影响到阴极保护系统的保护范围和保护效果。 管道排流的方式需要根据接地方式的不同进行分类,可分为直接排流、 负电位排流和隔直排流三种类型。 直接排流通过排流导线和管道相连接,接地电阻需显著小于管道的接地电阻,避免影响排流效果。 通常接地材质选择钢质,钢质适合于阴极保护范围较小的管道,该种排流方式具有简单、 经济的优势,降低干扰效果较好。 但不适用于长距离的管线,易造成阴极保护电流的缺失,通常大型工程不建议使用该种排流方式。 负电位排流是将阳极作为接地极,较长使用在受干扰的区域管道和强电流保护断的电源隔离。 该种排流方式具有良好的降干扰效果,能够围观到提供阴极保护;缺点在于接地极和管道连接时,进行断电测量和评价阴极保护方面存在局限性。 使用该种排流方式的过程中需注意,若强电交流干扰造成阳极极性逆转会加快管道的腐蚀。经实验表明,负电位排流使用在缓解交流干扰牺牲阳极的效率会随着干扰的增加而降低,当交流电流密度达到7A/m2以上时,镁阳极消耗速率随之增加10倍[4]。 隔直排流是一种安装在管道和接地极之间的电流装置,能够避免阴极保护电流的流失。 针对于进行阴极保护的埋地管道,接地方式可以将感应电流从管道内排出,但该种方式会对阴极保护系统造成破坏。 隔离直流电的装置包含了极化电池和等,当前国内交流排流较多使用固态去耦合器和钳位式排流器。

2.3 电屏蔽

  电屏蔽较常使用于电力故障或者雷电情况下,目的在于减轻强电冲击造成的影响,减少管道腐蚀。 通常会采取在管道附近架空输电线路杆塔的方式或者变电站的接地体局部位置作为屏蔽的物体。 强电冲击的电屏蔽防护措施是当前国内外较多使用且效果较好的防护方式。当前国内外较多在管道和铁塔接地间沿着管道平行铺设屏蔽线,屏蔽线与管道间通过接地电池或者固态去耦合器相连。 屏蔽线的防护效果和管道的土壤电阻存在较大关系,尤其在北方,屏蔽线若铺设在冰冻线上,常会因为水体和湿地造成屏蔽线效果下降。经研究发现,冻土电阻随着深度降低使得屏蔽线防护效果较好,屏蔽线的距离越长其防护效果越差。

  2.4 安装绝缘接头

  绝缘接头通常被用于保护结构物体或者保护区段的电绝缘,在减缓交流的干扰的管段上安装绝缘接头可将管线的电路连续切断,从而缩短干扰管道的长度,降低管线上的交流感应。 该种方式作用于电流阴极的保护管段,需要管道全线电流具有连续性。绝缘接头的使用会对管道的正常使用带来不便,且绝缘接头本身还需使用和等对其进行保护。由此可见,对于外加电流的阴极保护需要谨慎选择该种交流干扰防护措施。

  3 结语

  针对于处在设计阶段的管道可对其后期可能遇到的交流干扰进行分析,在阴极保护设计中需充分考虑到交流干扰的防护设计,可以根据相关的理论公式的专业软件参考设计。就当前管道设计看来,固态去耦合器是降低管道交流干扰的有效方式,但诸多排流方式的使用过程中需要根据检验手段和方式进行风险分析,由此有关部门需出台排流设备的检测设备。 最后建议排流设备的使用需要进行分布设计并施工,排流后确定排流点的施加位置。

 

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