高等級(jí)防腐層長(zhǎng)輸管道受高壓輸電線路干擾影響
作者:丁繼峰1 王寶權(quán)2 馬光皎1 高志賢1
來(lái)源:①鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所 ②長(zhǎng)沙新奧燃?xì)庥邢薰尽?div style="display:none">
評(píng)論: 更新日期:2015年05月16日
某管道干擾情況數(shù)據(jù)測(cè)試表
序號(hào) | 測(cè)試地點(diǎn) | 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(qiáng)電影響原因分析
強(qiáng)電線路與埋地鋼質(zhì)管道相鄰,強(qiáng)電線路將會(huì)對(duì)臨近的埋地鋼質(zhì)管道造成感應(yīng)影響及危險(xiǎn)影響,危及操作人員的人身安全和設(shè)備安全,危險(xiǎn)管道的正常運(yùn)行。對(duì)于埋地鋼質(zhì)油氣管道路由的選擇,依據(jù)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(guò)公共走廊。
強(qiáng)電線路的影響主要是通過(guò)容性耦合、阻性耦合和感應(yīng)耦合的方式進(jìn)行的。對(duì)于已建成的埋地鋼質(zhì)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(dāng)管道和強(qiáng)電線路長(zhǎng)距離平行或交叉時(shí),因強(qiáng)電線路中相電流的不斷變化,致使產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)也不斷變化,相當(dāng)于管道位于不斷變化的磁場(chǎng)中,在不斷地切割磁力線,從而在管道上產(chǎn)生二次交流電壓或電流。一般情況下,在三相輸電系統(tǒng)中,如果三相電流相等且距離管道軸線也相等,在管道上產(chǎn)生的綜合感應(yīng)電壓為零。但在大多數(shù)結(jié)構(gòu)中,三相導(dǎo)線與管道是不對(duì)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(chǎn)生的感應(yīng)電壓是很大的,很多時(shí)候危害管道的安全,輕則燒壞管道防腐層或陰保電源設(shè)備,重則擊穿管道、擊穿絕緣接頭。
對(duì)于感性耦合的影響,除在設(shè)計(jì)階段保持適當(dāng)距離外,還應(yīng)從管道本身采取防護(hù)措施,主要有接地排流,其中以犧牲陽(yáng)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(qiáng)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(guò)接地體入地,在其周圍形成一個(gè)很強(qiáng)大的電場(chǎng),它可能產(chǎn)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(hù)設(shè)備。當(dāng)高壓電場(chǎng)強(qiáng)作用在管道覆蓋層的缺陷部位時(shí),便會(huì)導(dǎo)致電弧的形成,當(dāng)電流達(dá)到足夠的量和較長(zhǎng)時(shí)間的流通時(shí)便會(huì)時(shí)鋼管融化、甚至擊穿。大電流的產(chǎn)生有時(shí)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(shè)施,也可能是管道的地面部分受感應(yīng)雷的影響引起。
產(chǎn)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(hào)發(fā)射塔的避雷接地體。
對(duì)于阻性耦合的防護(hù),主要是加大管道和高壓線塔的距離,并應(yīng)采取排流措施防止雷電和故障電流對(duì)管道的有害影響。
4.3容性耦合的影響
??與強(qiáng)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(guò)容性耦合作用,其縱向電勢(shì)可能很高,但由于管道存在一定的內(nèi)阻,所以一般威脅不大。在施工期間應(yīng)采取適當(dāng)?shù)慕拥鼐涂杀苊猓ǔ0?span>150-200mm為一段,采取1m長(zhǎng)臨時(shí)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(xiàn)在的埋地鋼質(zhì)管道,采用的防腐層普遍等級(jí)較高,面電阻一般都在50000或100000 ??m2以上。產(chǎn)生電位漂移影響的管道采用的都是外加電流保護(hù)方式,而采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)方式的很少見。外加電流保護(hù)的管道產(chǎn)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(hù)的鋼質(zhì)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(hù)以后,不能使用角鋼,而現(xiàn)在很多管道沒有采用排流陽(yáng)極接地。管道上一旦有感應(yīng)電流,電流釋放點(diǎn)非常少,且接地電阻非常大,所以現(xiàn)在很多采用外加電流保護(hù)的長(zhǎng)輸管道測(cè)得的電位非常不穩(wěn)定,另外管道對(duì)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(gè)比較嚴(yán)重的,目前國(guó)內(nèi)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(zhì)油氣管道的安全運(yùn)行,在建或運(yùn)行中的埋地管道,必須重視來(lái)自高壓交流輸電線路的交流干擾的檢測(cè)、排查、與處理。從設(shè)計(jì)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(shí),使用犧牲陽(yáng)極接地,并在陽(yáng)極和管道間串入極性排流裝置。對(duì)于陽(yáng)極的類型、串入的數(shù)量和高壓線路的電壓、距離的關(guān)系還需做進(jìn)一步的研究。管道線路嚴(yán)格遵守GB/T21447-2008中的距輸電線塔的距離要求,并盡可能的遠(yuǎn)離線塔。
希望加強(qiáng)國(guó)內(nèi)關(guān)于交流干擾的檢測(cè)與研究的重視,并進(jìn)一步制定與國(guó)際同步的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,以指導(dǎo)行業(yè)內(nèi)的設(shè)計(jì)、檢測(cè)行為。對(duì)于高壓輸電線路對(duì)鋼質(zhì)油氣管道的影響,需要電力和石化兩個(gè)行業(yè)共同研究、共同解決。
參考文獻(xiàn)
1 胡士信. 陰極保護(hù)工程手冊(cè)[M] . 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1999
2 GB/T21448-2008 埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2008
3 GB/T21447-2008 鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2008
4 中國(guó)建設(shè)部.城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003