林建龍 李生財

西部管道蘭州輸氣分公司德令哈輸氣站

 

摘要：埋地油氣管道受高壓輸電線路雜散電流干擾的情況近年來日益突出，導致陰極保護系統受損加速管道腐蝕。通過開展高壓輸電線路對澀寧蘭輸氣管道交流干擾的影響研究，調查了騰拉110 kV電力線路對澀寧蘭一線測試樁K235#—K288#管段和澀寧蘭復線測試樁F235#—F288#管段影響程度，結果表明在高土壤電阻率環境下，高壓輸電線路交流干擾對管道陰極保護系統影響較大，需采取交流排流措施進行防護。

關鍵詞：輸氣管道；高壓輸電線路；交流干擾；陰極保護；排流防護

 

針對澀寧蘭天然氣管道受周邊高壓輸電線路交流雜散電流干擾影響，德令哈輸氣站選取澀寧蘭一線測試樁K235#—K288#管段（以下簡稱澀寧蘭一線）和與其并行的澀寧蘭復線測試樁F235#—F288#管段（以下簡稱澀寧蘭復線），以國家電網海西供電公司騰拉110 kV電力線路交流雜散電流干擾情況為樣本進行檢測評價，依據檢測評價結果采取合理防護措施，減緩管道腐蝕風險隱患，保障輸氣管道安全平穩運行。

1  檢測方法

1.1  交流干擾檢測方法

輸氣管道雜散電流干擾檢測分為普查和詳查兩種方法。普查時在每個管道測試樁測量交流干擾電壓及交流電流密度，并判斷交流干擾強弱程度。

依據GB/T 50698―2011《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》規定 ，交流干擾判定指標、干擾程度及是否防護如表 1所示。

表 1 交流干擾程度判定指標

交流電流密度按式（1）計算：

式中：JAC為交流電流密度，A/m2；V為交流干擾電壓有效值的平均值，V；ρ為土壤電阻率，Ω·m；d為防腐層破損點直徑，m。需要注意的是，ρ值應取測試點處與管道埋深相同的土壤電阻率實測值；π值按發生交流腐蝕最嚴重考慮，取 0.0113。

1.2  管道交流干擾電壓測試方法

利用管道現有測試樁，將數字萬用表（福祿克 289 C）的負接線柱（COM）與硫酸銅參比電極連接，正接線柱與管道相連，如圖 1所示，測量管道交流干擾電壓數據。

圖 1 管道交流干擾電壓測量接線圖

1.3  土壤電阻率測試

使用ZC-8 接地電阻測量儀按等距法測試管道埋深 2 m處土壤電阻率。使用接地電阻測量儀按四極法測試測量點土壤電阻率，如圖 2所示。

圖 2 土壤電阻率測量接線圖

測量儀的四個電極以等間距 （a=2 m）布置在同一條直線上，電極入土深度小于 0.1 m（a/20）。搖表測量接地電阻。從地表至深度為 a 的平均土壤電阻率ρ按式（2）計算：

ρ=2πa R       （2）

式中：ρ為平均土壤電阻率，Ω·m；a為相鄰兩電極之間的距離，m；R為接地電阻， Ω。

2  檢測評價

2.1  檢測步驟

（1）普查測試。分別檢測澀寧蘭一線管段和澀寧蘭復線管段交流雜散電流。每個測試樁取管地交流電位的最大值、最小值和平均值，每個點檢測持續時間10 min。統計檢測數據得出電位曲線圖，據此確定監測管段位置。

（2）詳查監測。對普查測出的電位異常測試點（電壓不穩定、電壓超過4 V）進行24 h 監測，記錄監測數據分析評估管段交流電壓狀況。

2.2  普查數據分析

澀寧蘭一線管段和澀寧蘭復線管段交流干擾電壓分布見圖 3 和圖 4。

圖 3 澀寧蘭一線管段交流干擾電壓曲線圖

圖 4 澀寧蘭復線管段交流干擾電壓曲線圖

從圖 3可以看出：該管段內7處測試樁平均交流電壓超過4 V；其余均小于4 V，交流干擾程度為“弱”。

從圖 4 看出：該管段內F243#—F282#區段平均交流電壓超過4 V；其余均小于4 V，交流干擾程度為“弱”。

2.3  詳查監測結果及評價

對普查電位超過4 V 的一線管段7個測試樁和復線管段40個測試樁監測詳查，得到各交流干擾電壓有效值的平均值，結合式（2）計算得到的土壤電阻率，再據式（1）計算得知，澀寧蘭一線 K279#測試樁處的交流電流密度為33.88 A/m2，交流干擾程度為“中”，其余測試樁處均小于 30 A/m2，交流干擾程度為“弱”。

澀寧蘭復線管段有13處交流電流密度位于30.936 A/m2～59.882 A/m2，交流干擾程度為“中”；其余均小于30 A/m2，交流干擾程度為“弱”。

當干擾程度評價為“中”或“強”時，應采取排流防護措施或提出消除交流干擾建議。

3  排流防護措施

3.1  排流點位置預設

根據GB/T 50698-2011《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》規定及交流干擾檢測結果，本次檢測管段內需預設交流排流點，其中澀寧蘭一線2處，澀寧蘭復線9處。

3.2  排流方式確定

澀寧蘭一線和澀寧蘭復線為強制陰極電流保護管道，根據GB/T 50698―2011規定，本次排流防護選用固態去耦合器接地排流方式，見圖 5。固態去耦合器啟動電壓低，可將感應交流電壓降到允許的極限電壓內，減輕干擾效果好。排流防護接地極選用鋅帶，其開路電位在﹣1.2 V左右，可防止固態去耦合器出現故障使管道陰保電流通過接地極泄漏。排流設施主要由排流器、接地極、排流線等組成，現場施工主要包括排流點位置選定、排流接地極鋪設、排流線施工、排流器安裝4個步驟。

圖 5 固態去耦合器接地排流示意圖

3.3  排流設施性能測試及效果評價

對預設安裝的11處固態去耦合器排流設施，進行設施檢查、接地極接地電阻測試、接地極開/閉路電位測試、排放電流監測等性能測試。通過測量管道交流干擾電壓、交流電流密度等參數，檢測評價排流防護設施的防護效果。

檢測結果表明，澀寧蘭一線管段交流干擾電壓平均值大于4 V的測試樁由原來的7處降為3處，交流電流干擾程度為“中”的由1處降為0處；其余測試樁處的交流電流密度均小于 30 A/m2，交流干擾程度均為“弱”。澀寧蘭復線管段交流干擾電壓平均值大于4 V的測試樁由原來的40處降為16處，交流電流干擾程度為“中”的由原來的13處降為3處；其余測試樁處的交流電流密度均小于30 A/m2，交流干擾程度均為“弱”。

4  結語

埋地輸氣管道交流雜散電流干擾的管理和控制是一項比較復雜、涉及面較廣的系統工程，需要采用科學合理的技術措施及管理措施，消除埋地輸氣管道腐蝕風險，延長管道服役壽命。需要不斷引進先進的管理理念，在新技術應用上下功夫，從源頭杜絕交流雜散電流危害，保障輸氣管道安全、平穩、高效運行。 

作者簡介：林建龍，1985年生，技術員，主要從事管道管理工作。聯系方式：18709779353， sulin8485@163.com。