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天然气管道阴极保护系统调试中的典型问题分析及其解决办法

根据在系统投产调试中所遇到的各类阴极保护调试问题,剖析其原因,并提出解决办法。

   1管道电位波动,无法稳定测试参数

  管道电位波动主要是因受到外来杂散电流干扰而产生,由于阴极保护系统的回路是靠大地形成的,输供电设施普遍采用保护接地的安全防范措施,该接地系统在设备起运和停止时将有大量的次生电流涌入地下,导致地电位在一定程度上发生起伏变化。当地电位发生突变的时候,必然会波及到其范围内的阴极保护系统。由于电力系统的电压等级相对较高,而阴极保护系统在该范围内就显得非常微弱。因此,小范围的电力系统动荡即可能造成大范围的阴极保护系统动荡。电力系统相对于阴极保护系统,从电的角度而言,前者属高电压、大电流的交流电系统,后者属低电压、小电流的直流电系统;从施工角度而言,前者的接地系统属埋地铺设,后者的牺牲阳极、辅助阳极、输气管道、参比信号检测探头也属埋地安装。其干扰在所难免。电力接地系统以半球状形式散流,且其散流半径达15米一20米。如果阴极保护系统的牺牲阳极、辅助阳极、输油管道、检测信号检测探头,有一项处于电力接地系统散流区内,由于杂散电流的影响和干扰,都将导致阴极保护电位的跳变。为了使阴极保护系统避免受到电力接地系统排流的影响和干扰,必须使阴极保护系统的埋地部分远离电力系统的接地泄流点。

2长输管道正常,部分电位达不到要求

  由于牺牲阳极具有施工简单,投产后基本免于维护等特点,常被应用于长输管道。牺牲阳极埋设基本等同于管道埋深,通常在1.5米一2.5米。受长输管道地貌的影响,管道沿线的土壤含水量有很大差异,部分管道所处土壤的土壤电阻率过大,导致部分牺牲阳极无法有效输出电流,导致部分管段保护电位达不到保护要求。因此,应该严格按照两种保护方法的条件选取保护方式,从而避免产生类似问题。由于强制电流法输出灵活可调,基本不受土壤电阻率的限制,故解决这一问题的办法是,将高土壤电阻率段管道牺牲阳极保护法改为强制电流保护法。

  3多站场共同调试时,出现电位逆向异常,且电流陡升,并出现烧断保险的问题

  由于各阴极保护站的设备接法都是一样的,所有设备均采用并联方式与管道连接。也就是说,各站的阴极线都与管道相连,而阳极线都与地床相连。因此,当各设备同时开启的时候,各站应该是协调工作的,设定电位恒定,各设备均可以正常工作。倘若出现电流陡升或熔断保险的情况,应立即关机检查线路接法,导致该问题的原因只有一种可能,就是至少有一台恒电位仪的电路接反了,导致该设备与其他设备通过管道形成串联,该问题必须立即纠正,否则有损伤管道的危险。

   4一站多路设备投运,发生互感问题

  当一个站场内有两家产权单位的管道时,如果各自采用独立的外加电流系统进行管道保护,由于地床位置设置不当,极容易产生系统互感问题。具体表现为,单台恒电位仪在调试时,各监测点保护电位均正常。当一台设备正常运行,同时投运另一台恒电位仪时,原有正常的设备出现电流变化,远离站场的管道电位出现不同程度的电位下降,靠近站场的管段电位出现一定的上升问题。甚至多点监测电位跳变为不正常。同理,加大另一台恒电位仪输出时,现有的设备也出现类似问题。

由于两台设备均有各自独立的阳极地床,而地床在运行时其电荷分布存在各自的电荷集中和疏散区域。运用电荷基本性质不难发现,虽然两台恒电位仪所提供的阴极保护电流有各自的电气回路,但在两个电气回路相接和回路重叠区域,由于同性电荷相斥的原因,形成了各自相对阴极保护电流不能到达的“盲区”,若监测信号取样点正处于该“盲区”内,则会出现上述现象。要解决这一问题,现场有两种办法:一是将阳极地床重新规划,尽量远离站场和双方管道,选择在效应区以外。二是将信号取样监测点从阴极保护电流“盲区”移开,避免电场抵消区造成的信号误差;三是调节恒电位仪的输出电流,使阴极保护电流“盲区”偏移,该方法适用于小电流保护的管道。

  5站外用外加电流,站内用牺牲阳极

  目前很多站场都采用了站外外加电流和站内牺牲阳极的相对独立保护系统,站内外管道通过绝缘接头实施隔离,并通过双锌接地电池实施防雷保护。在实际投产调试过程中发现,站内牺牲阳极自身保护良好,在外加电流启动运行后,站内工艺区保护电位出现跳变,靠近汇流点绝缘接头处电位变化最为明显。其主要特征为站内侧管道电位正向偏移,远离绝缘接头处保护电位负向偏移。分析原因,主要是绝缘接头大都采用接地电池实施防雷保护,外加电流系统部分电流通过站内牺牲阳极进入管道,而从接地电池处流向站外管道一侧。由于接地电池位置的离子活跃,使得长效参比取样偏正,导致输出增加,远离站场的管道电位出现偏负或者过保护问题。解决的方法是将绝缘接头的保护接地电池更换为火花问隙保护,另外,合理布置,不让阳极效应影响到工艺区管道的牺牲阳极。

 

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