試析埋地管道交流雜散電流干擾的防護(hù)策略

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，交流輸電線路、電氣化交流鐵路等電氣裝置的運(yùn)行總會(huì)隨著進(jìn)入管道的交流電流的增加，存在對(duì)埋地管道的擾動(dòng)和腐蝕破壞的風(fēng)險(xiǎn)。如果管道平行穿過交流線路，埋地管道附近產(chǎn)生交流干擾，交流雜散電流的腐蝕將對(duì)埋地管道產(chǎn)生影響。本文介紹了埋地管道中交流電流產(chǎn)生的原因和危害，對(duì)交流干擾的測(cè)試方法、干擾值及交流干擾的防護(hù)措施進(jìn)行了分析和討論，對(duì)國內(nèi)外不同標(biāo)準(zhǔn)的交流干擾評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了比較，比較了常用的應(yīng)力計(jì)、地面放電的使用條件、優(yōu)缺點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)檢查人員分析了交流故障分析中存在的問題。

關(guān)鍵詞：埋地管道;交流雜散電流;干擾防護(hù);策略分析

前言：

隨著高鐵、城市地鐵和高壓輸電網(wǎng)的發(fā)展，大型工程對(duì)埋地管道的干擾日益嚴(yán)重，已成為影響管道安全運(yùn)行的一大隱患。特別是沒有原有的保護(hù)措施，在計(jì)算原有保護(hù)設(shè)備時(shí)不能考慮新設(shè)備對(duì)管道的影響，也是目前影響管道安全的重要因素之一。現(xiàn)有文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)中所指通過循環(huán)破壞電流轉(zhuǎn)化為直流電或交流電，主要來自電氣化鐵路和高壓交流輸電線路。具體實(shí)施方案應(yīng)根據(jù)有關(guān)路線和實(shí)際情況制定情況。為了運(yùn)行中的管道，在確定管道的保護(hù)措施時(shí)，應(yīng)確定干線是否受到干擾，通過干擾程度和嚴(yán)重程度確認(rèn)了保護(hù)措施接地電荷極性放電和強(qiáng)制放電是直流應(yīng)力電流保護(hù)中常見的一種。實(shí)踐證明，電流陰極保護(hù)是一種有效的直流混合流保護(hù)方法，用接地極排水是一種有效的防護(hù)方法。本文主要研究埋地管道的保護(hù)問題。

一、交流干擾的影響方式

金屬管道對(duì)電氣化鐵路或高壓線路的影響，強(qiáng)電線路沖擊地下金屬管道，危及作業(yè)人員的安全。其中高壓管道的影響主要是凝汽耦合、電阻耦合和感應(yīng)耦合，埋地管道的施工過程一般包括：開挖和安裝、溝槽和修復(fù)、交流應(yīng)力電流和干擾電流貫穿整個(gè)施工過程。管道安裝因性耦合而受損，管道靠近電源接地極時(shí)，影響電阻耦合。電容耦合主要發(fā)生在管道施工過程中，當(dāng)管架放置在與土壤接觸良好的絕緣墊片上時(shí)，強(qiáng)導(dǎo)線并聯(lián)時(shí)發(fā)生電容耦合，如果施工后管道接地良好，則可以忽略冷凝耦合。電阻耦合是指管道靠近電源線或變電站移動(dòng)，管道附近的地電位通過以下方式移動(dòng)，管道可以改變自己的電壓[1]。一般來說，接地體的影響相對(duì)較小，只有在發(fā)生故障的情況下，當(dāng)管道與接地體之間的距離較大時(shí)，對(duì)管道的影響就越大，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，埋地管道與通信鏈的最小距離為220kV以下的電源，接地棒與管道的距離不應(yīng)小于5m;當(dāng)電壓為330kV時(shí)，桿塔與埋地管道的距離不應(yīng)小于6m;500kV管道與桿塔的距離，與埋地管道的距離不應(yīng)小于7.5m。

感應(yīng)耦合是指管道靠近強(qiáng)電線路的位置，通過交流產(chǎn)生二次電壓。埋地管道水流擾動(dòng)主要是由傳感器耦合感應(yīng)通信引起的損傷程度、防腐層的狀況、管道的直徑和埋深、接地電阻和平行于管道的線路長(zhǎng)度引起的。

二、接地管道交流保護(hù)案例分析

（一）交流干擾的檢測(cè)和分析當(dāng)然是通過檢測(cè)干擾電壓來實(shí)現(xiàn)的。具有接地電阻和飽和交流電流的硫酸銅參比電極在管道附近靠近上述點(diǎn)。用數(shù)字管萬用表和黑色導(dǎo)線連接參考，萬用表的面積在交流電壓范圍內(nèi)。

如果檢測(cè)到交流電壓管，則電路在連接完成后，首先用探頭觸碰管道，觀察電壓范圍，以高壓損傷管道附近地面的電阻為例，通過四個(gè)極性過程進(jìn)行測(cè)量。在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)使用土壤電阻測(cè)試儀，分離四個(gè)電極。A為相鄰內(nèi)電極之間的距離，單位m，對(duì)應(yīng)土壤深度，電極深度應(yīng)小于1/20。交流電流密度由測(cè)量的接地介質(zhì)電阻計(jì)算，交流干擾密度由交流干擾電壓計(jì)算[2]。

（二）埋地管道的防護(hù)措施有交直流干擾、排水和接地電極、受害陽極材料或鋼管等，連接電纜多條銅質(zhì)電纜的截面不小于10毫米，且電纜連接牢固，不能虛接或連接不牢固等。

（三）評(píng)估排水效果如果土壤電阻小于255，則排水通過電壓和交流干擾效果評(píng)估電流量密度確定。若土壤阻力大于25Q·Mac，電流密度小于60A/m2。埋地管道在制定交流保護(hù)措施前，應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行流量測(cè)量。以某管線為例，通過計(jì)算電流密度的干擾，實(shí)現(xiàn)通信。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

根據(jù)表1中的試驗(yàn)結(jié)果，干擾程度大多為中等和較強(qiáng)，因此需要增加排水措施。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，兩個(gè)試驗(yàn)樁的交流電流大于4V時(shí)，全線施工完畢后，應(yīng)采取排水防護(hù)措施，并對(duì)各試驗(yàn)位置的排水性能進(jìn)行檢查，并檢查干擾后：必須檢查排水情況，確定防護(hù)措施是否合適，交流干擾保護(hù)措施的效果見表2[3]。從交流保護(hù)試驗(yàn)臺(tái)可以看出，保護(hù)效果是否符合要求，防護(hù)措施是否適合管道電流。

三、交流雜散干擾的防護(hù)措施

目前，最重要的交流保護(hù)措施是在不影響陰極保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，減小管距和交流電壓。交流干擾防護(hù)措施的主要形式有負(fù)電位接地、直接接地和固定體去耦的技術(shù)，如果使用的是固定的、普通的鋼管，則更經(jīng)常使用的是扁鋼和鍍鋅角鋼，可作為天然材料使用，以防止耦合誤差和電偶腐蝕。交流干擾防護(hù)效果的評(píng)定應(yīng)滿足以下要求，在顯示干擾防護(hù)措施實(shí)施前后的參數(shù)時(shí)，測(cè)試位的設(shè)置、測(cè)量時(shí)間間隔、測(cè)量方法和儀器準(zhǔn)備應(yīng)一致。

根據(jù)應(yīng)力流腐蝕循環(huán)模型，管間阻力增大了土壤間隙或有效極限強(qiáng)度，減小了正負(fù)極漂移。排水保護(hù)接管了電纜的金屬保護(hù)線路，以防雜散電流引起電氣設(shè)備或接地柱的回流，導(dǎo)致管道保護(hù)在金屬管道腐蝕中目前正在進(jìn)行。陰極保護(hù)有幾種類型：直接、極性、強(qiáng)制?；诖嗽?，陰極保護(hù)方法的陽極范圍采用電化學(xué)方法來降低被保護(hù)金屬對(duì)陰極的電位。應(yīng)及時(shí)更新管道的保護(hù)措施，以保證其在長(zhǎng)輸管道的腐蝕情況下能得到有效的保護(hù)[4]。

結(jié)束語

在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中有必要利用埋地管道的散射電流來對(duì)多條管道進(jìn)行并聯(lián)，而且每一條管道都是獨(dú)立的、不會(huì)相互排斥和干擾，目前國內(nèi)還沒有通信平臺(tái)和機(jī)制，所以對(duì)電流的流動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)比較困難。本文從場(chǎng)的角度描述了一種交換，對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析，許多放電研究實(shí)例需要加以保護(hù)，交流雜散電流測(cè)試方法主要有交流干擾電壓測(cè)量、交流電流密度測(cè)量和感應(yīng)電流測(cè)量。僅僅評(píng)估是否應(yīng)該采取保護(hù)措施是不夠的，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)土壤電阻率較低時(shí)，計(jì)算的交流電流密度可能很高，因此用交流電流密度來評(píng)估交流干擾是合理的。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

楊振宇（1992—），性別，男，民族，漢，籍貫：四川省南充市順慶區(qū)，職務(wù)：項(xiàng)目經(jīng)理，學(xué)歷：本科，單位：四川宇通管道技術(shù)有限責(zé)任公司，研究方向：試析埋地管道交流雜散電流干擾的防護(hù)策略。