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基礎(chǔ)設(shè)施對油氣管道干擾規(guī)律及識別方法

2018-04-04 10:41:06 作者：汪江偉來源：《腐蝕與防護》分享至：

　　埋地油氣管道與電氣基礎(chǔ)設(shè)施并行或交叉時，常常受到雜散電流干擾。如何快速識別城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施對管道的干擾類型，根據(jù)干擾源類型采取相應(yīng)的防護措施，對雜散電流的防治具有重要工程價值。

本文以我國東部某管道沿途受到城市地鐵、高鐵、高壓交/直流輸電線等多種干擾為背景，開展雜散電流干擾源識別及防護措施研究。

現(xiàn)場測試內(nèi)容和方法

01 研究對象

為上海至南京某管段，總長335km（管道里程148km～483km），外防腐層為加強級熔結(jié)環(huán)氧粉末，管徑Φ762mm，材質(zhì)為X60鋼。

根據(jù)前期現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，分別選擇管道與城市地鐵、高鐵、高壓交流輸電線路、高壓直流輸電系統(tǒng)臨近的位置開展現(xiàn)場測試。

02 現(xiàn)場測試內(nèi)容

● 管道通電電位；

● 管道斷電電位；

● 交流干擾電壓；

● 交流干擾電流密度。

現(xiàn)場測試示意圖如圖1所示。所有測試前，先將試片買入地下24小時，使之充分極化后開始檢測。

圖1 通/斷電電位、交流干擾電壓以及交流干擾電流密度現(xiàn)場測試示意圖

03 參考標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 21246-2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護參數(shù)測量方法》

GB/T 50698-2011《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》

測試結(jié)果及分析

01 城市地鐵對管道干擾規(guī)律分析

管道473~479km段靠近南京地鐵2號線，與地鐵最近距離約5km。現(xiàn)場測試結(jié)果如圖2所示。

（a）管地通、斷電電位（b）交流干擾電壓、交流干擾電流密度

圖2 管道478km測試樁監(jiān)測結(jié)果

由圖2（a）可知通電電位在地鐵運營時間段內(nèi)波動較大，同時，在地鐵運行時段內(nèi)管道的斷電電位出現(xiàn)比較明顯的波動，地鐵停運后管道不受干擾。地鐵運行期間同一位置處管地電位既發(fā)生正向波動，也發(fā)生負向波動。

由圖2（b）可知，地鐵雜散電流對管道交流電壓和交流電流密度影響不大。

導(dǎo)致管地電位正負波動的原因主要有2種：

1）地鐵機車運行位置的影響

如圖3所示，地鐵機車的運行位置可能導(dǎo)致同一位置管地電位發(fā)生不同方向的偏移。此外，由于一個區(qū)域內(nèi)地鐵機車數(shù)量往往不止一輛，多機車的相互作用下使得管地電位波動更加復(fù)雜和頻繁。

（a）機車在1號位置處干擾電流趨勢（b）機車在2號位置處干擾電流趨勢

圖3 地鐵機車運行位置的影響原理圖

2）地鐵運行狀態(tài)的影響

地鐵在加速運行和剎車時泄漏電流方向相反，從而導(dǎo)致管道上的雜散電流方向隨之發(fā)生改變。

02 高鐵對管道干擾規(guī)律分析

現(xiàn)場選擇2處距離高鐵較近的位置進行測試。

圖4 管道341km測試樁管地通、斷電電位監(jiān)測結(jié)果

（a）總體監(jiān)測結(jié)果（b）局部放大圖

圖5 管道341km測試樁管道交流干擾電壓、交流干擾電流密度監(jiān)測結(jié)果

如圖4、5可見，341km處管道通斷電電位沒有明顯的變化特征，而在該處交叉穿越位置管道交流干擾電壓和交流電流密度呈現(xiàn)間歇性峰值。

（a）管地通、斷電電位（b）交流干擾電壓、交流干擾電流密度

圖6 管道465km測試樁監(jiān)測結(jié)果

465km測試樁處測試結(jié)果如圖6所示。管道通斷電電位的波動是由該處位置靠近南京地鐵導(dǎo)致的，與341km處類似管道交流干擾電壓和交流電流密度也呈現(xiàn)間歇性峰值。

我國高鐵主要采用交流供電，因此對管道主要產(chǎn)生交流雜散電流干擾。兩處測量結(jié)果顯示，在管道與高鐵交叉位置和并行位置都受到雜散電流干擾，而且即使采用高架方式管道也可能受到干擾，如465km處。

對單個干擾峰進行局部放大，如圖5（b）所示。高鐵干擾尖峰是個逐步升高再降低的過程，對該高鐵干擾尖峰進行統(tǒng)計，結(jié)果顯示干擾尖峰持續(xù)時間為30~250s之間。

03 高壓交流輸電線路對管道干擾規(guī)律分析

（a）管地通、斷電電位（b）交流干擾電壓、交流干擾電流密度

圖7 管道347km測試樁處監(jiān)測結(jié)果

現(xiàn)場測試結(jié)果如圖7所示。由圖7可見，高壓交流輸電線路主要對埋地管道產(chǎn)生穩(wěn)定的交流干擾，而對管地通斷電電位影響不大。高壓交流輸電線路對管道的干擾會隨著其負荷（導(dǎo)線電流）變化而有所改變。在晚上用電量較少干擾較小，而在白天負荷高對管道的干擾較大。

04 高壓直流輸電系統(tǒng)對管道干擾規(guī)律分析

現(xiàn)場調(diào)研顯示202km測試樁處距離三峽—上海直流輸電工程華新?lián)Q流站接地極約20km，現(xiàn)場測試結(jié)果如圖8所示。

（a）管地通、斷電電位（b）交流干擾電壓、交流干擾電流密度

圖8 直流輸電系統(tǒng)雙極對稱輸電方式示意圖

由圖8可見，管地通電電位波動劇烈，而管道交流干擾電壓和電流密度均比較低。但是與地鐵干擾不同，雖然管地通電電位也隨時間發(fā)生快速正負向波動，但是并沒有明顯的時間界限，即白天和晚上均發(fā)生波動。

圖9 直流輸電系統(tǒng)雙極對稱輸電方式示意圖

我國高壓直流輸電系統(tǒng)多采用雙極對稱輸電，即兩導(dǎo)線的電流大小相等，方向相反，入地電流相互抵消，如圖9所示。實際工況下，由于系統(tǒng)無法完全一致導(dǎo)致兩極之間會有一定的不平衡電流通過直流接地極流入大地，通常小于額定電流的1%。但是由于直流輸電的電流非常大（通常為幾千安培），即使是1%也有幾十安培，該不平衡電流會對周圍的管道產(chǎn)生動態(tài)直流干擾。

05 城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施對管道干擾的識別方法

通過現(xiàn)場測試結(jié)果分析了4種干擾類型特征，各種干擾特征和識別方法如下：

（1）城市地鐵

主要產(chǎn)生動態(tài)直流干擾。管地通斷電位呈現(xiàn)明顯的波動特征，且波動與時間呈現(xiàn)明顯對應(yīng)性，即白天地鐵運行時直流電位波動明顯，而晚間地鐵停運后直流電位波動較小；

（2）高鐵

主要產(chǎn)生動態(tài)交流干擾。管道交流干擾電壓呈現(xiàn)明顯的間歇干擾峰，本次現(xiàn)場檢測的干擾峰值持續(xù)時間為30~250s；

（3）高壓交流輸電線路

主要產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)交流干擾。管道交流干擾電壓比較穩(wěn)定，會隨著一天用電負荷的變化呈現(xiàn)相對緩慢的變化；

（4）高壓直流輸電系統(tǒng)

當(dāng)直流輸電系統(tǒng)雙極-大地回路運行時，主要產(chǎn)生動態(tài)直流干擾。管地直流電位呈現(xiàn)動態(tài)波動特征，但與地鐵直流干擾不同的是管地直流電位波動沒有明顯時間對應(yīng)性。

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責(zé)任編輯：王元