洪念濤

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)東部?jī)?chǔ)運(yùn)公司荊門輸油處

摘要：電力設(shè)施交流雜散電流干擾會(huì)造成管道腐蝕，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。介紹了陰極保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)狀模特地床的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算，通過工程案例驗(yàn)證了網(wǎng)狀模塊地床在交流雜散電流排流系統(tǒng)的作用。結(jié)果表明：網(wǎng)狀模塊地床具有接地電阻小、排流效果好、施工方便等優(yōu)點(diǎn)�？蔀楣艿澜涣鞲蓴_防護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)狀模塊地床；陰極保護(hù)；雜散電流干擾；排流措施

油氣金屬管道與電力設(shè)施交叉和并行時(shí)，因電阻耦合、電容耦合或電感耦合等使管道產(chǎn)生交流電壓，造成管道腐蝕，影響管道安全運(yùn)行和使用壽命，造成資源浪費(fèi)。通過采用固態(tài)去耦合器+網(wǎng)狀模塊地床方式，可以有效排除交流干擾腐蝕，保障管道安全。

1  交流緩解方案

1.1  交流緩解措施選擇

防護(hù)措施一般有三種：增加埋地管道與高壓輸電線路間距，應(yīng)盡量大于塔高；在埋地管道與干擾源之間安裝交流排流裝置；在受交流干擾管段兩側(cè)安裝絕緣接頭。

結(jié)合管線所處地理環(huán)境及經(jīng)濟(jì)因素，本次選用第二種措施進(jìn)行排流，采用固態(tài)去耦合器+網(wǎng)狀模塊地床方式。

1.2  網(wǎng)狀模塊地床設(shè)計(jì)

網(wǎng)狀模塊地床尺寸為10 m×8 m，距離管道大于2 m，埋深1.5 m，盡量保證與管道同深。多組網(wǎng)狀模塊地床安裝時(shí)，地床之間間距大于5 m，如地形受限，可適當(dāng)調(diào)整間距。網(wǎng)狀模塊地床中的水平接地極材質(zhì)為熱鍍鋅扁鋼，規(guī)格40 mm×4 mm；網(wǎng)狀模塊地床的每個(gè)節(jié)點(diǎn)安裝1支2 m長(zhǎng)的垂直接地極，材質(zhì)為熱鍍鋅角鋼，規(guī)格50 mm×50 mm×5 mm。如圖 1所示。

圖 1 網(wǎng)狀模塊地床示意圖

2  實(shí)際應(yīng)用

2.1  工程概況

某原油管道長(zhǎng)205 km，管徑377 mm×7 mm、材質(zhì)X52，采用石油瀝青防腐層，外加電流陰極保護(hù)。全線共設(shè)有7座陰保站，沿線多次與高壓輸電線路交叉并行。根據(jù)GB/T 50698―2011《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《管道陰極保護(hù)系統(tǒng)和雜散電流干擾腐蝕調(diào)查與評(píng)價(jià)檢測(cè)評(píng)價(jià)報(bào)告》，共存在交流干擾195處，交流干擾評(píng)價(jià)等級(jí) “弱”147處，“中”43處，“強(qiáng)”5處。針對(duì)交流干擾判定為“強(qiáng)”（交流電流密度大于100 A/m²）的5個(gè)點(diǎn)，采用固態(tài)去耦合器+網(wǎng)狀地床的排流方式進(jìn)行排流。

2.2  排流目標(biāo)

參考GB/T 21447-2018《鋼制管道外腐蝕控制規(guī)范》，在管道所在地的土壤電阻率不大于25 Ω.m時(shí)，管道交流電壓低于4 V。在土壤電阻率大于25 Ω.m時(shí)，交流電流密度小于60 A/m2。

2.3  地床設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）地床參數(shù)計(jì)算。

根據(jù) 式（1） ：

Vmit為排流目標(biāo)電位，V；V0為交流干擾電壓，取實(shí)際值，V；|Z|為管道特征阻抗，Ω；R為地床接地電阻，Ω。

|Z|與管道防腐層及管道接地電阻有關(guān)，短距離內(nèi)不會(huì)有很大變化。先選取一個(gè)點(diǎn)測(cè)量計(jì)算出|Z|，得出所需排流地床的電阻。在管道邊設(shè)置一處接地極作為臨時(shí)排流地床，并連接到管道上，測(cè)出斷開和合上該接地極時(shí)管道對(duì)參比電極（Cu/CuSO4）的交流電壓V0及Vmit，同時(shí)用三極法測(cè)得該接地極的接地電阻R地極。

由式（1）可得：

按式（2）求得目標(biāo)地床電阻R地床：

R為水平地床接地電阻，Ω；ρ為土壤電阻率，Ω·m；L為接地極長(zhǎng)度，m；h為接地極埋深，取1.2 m；d為接地極直徑，取0.15 mm。采用四極法測(cè)得ρ，將0.83 R地床帶入式（2），可得接地極長(zhǎng)度L。

根據(jù)式（1），計(jì)算將交流干擾電壓降至4 V以下時(shí)所需地床的接地電阻，然后根據(jù)式（2）計(jì)算所需地床的數(shù)量。

（2）水平接地極為主邊緣閉合的復(fù)合接地極的接地電阻按式（3）計(jì)算：

式中：Re為等效（即等面積，等水平接地極總長(zhǎng)度）方形接地網(wǎng)接地電阻，Ω；S為接地網(wǎng)的總面積，m2；d為水平接地極的直徑或等效直徑，m；h為水平接地極的埋設(shè)深度，m；L0為接地網(wǎng)的外緣變現(xiàn)總長(zhǎng)度，m；L為水平接地極的總長(zhǎng)度，m。

計(jì)算得出需安裝網(wǎng)狀模塊地床16個(gè)，安裝位置及數(shù)量見表 1。

表 1 交流干擾緩解網(wǎng)狀地床安裝位置及參數(shù)指標(biāo)

2.4  固態(tài)去耦合器性能參數(shù)

固態(tài)去耦合器起到通交隔直作用，以排除管道交流干擾電壓，其性能參數(shù)如表 2所示。

表 2 固態(tài)去耦合器性能參數(shù)

3  排流效果測(cè)試

工程實(shí)施完成，排流系統(tǒng)穩(wěn)定工作1個(gè)月后，利用UDL2數(shù)據(jù)記錄儀24 h連續(xù)測(cè)試相關(guān)參數(shù)，測(cè)試結(jié)果如表 3所示。

表 3 排流效果測(cè)試結(jié)果

從表 3可看出，排流后的交流電壓均小于4 V，交流電流密度均小于30 A/m2，達(dá)到預(yù)期排流目標(biāo)。

4  結(jié)語

網(wǎng)狀地床+固態(tài)去耦合器排流方式應(yīng)用面廣，接地電阻低，排流效果好，適用多種環(huán)境。其占地集中，布設(shè)用地易于協(xié)調(diào)；施工區(qū)域小，易于監(jiān)護(hù)；第三方破壞的可能性低，安全系數(shù)高，總體經(jīng)濟(jì)可行。

作者簡(jiǎn)介：洪念濤 ，1975年生，管道保護(hù)技師，從事原油長(zhǎng)輸管道保護(hù)工作17年。聯(lián)系方式：16608699785，157362283@qq.com。