林建龙 李生财

西部管道兰州输气分公司德令哈输气站

 

摘要：埋地油气管道受高压输电线路杂散电流干扰的情况近年来日益突出，导致阴极保护系统受损加速管道腐蚀。通过开展高压输电线路对涩宁兰输气管道交流干扰的影响研究，调查了腾拉110 kV电力线路对涩宁兰一线测试桩K235#—K288#管段和涩宁兰复线测试桩F235#—F288#管段影响程度，结果表明在高土壤电阻率环境下，高压输电线路交流干扰对管道阴极保护系统影响较大，需采取交流排流措施进行防护。

关键词：输气管道；高压输电线路；交流干扰；阴极保护；排流防护

 

针对涩宁兰天然气管道受周边高压输电线路交流杂散电流干扰影响，德令哈输气站选取涩宁兰一线测试桩K235#—K288#管段（以下简称涩宁兰一线）和与其并行的涩宁兰复线测试桩F235#—F288#管段（以下简称涩宁兰复线），以国家电网海西供电公司腾拉110 kV电力线路交流杂散电流干扰情况为样本进行检测评价，依据检测评价结果采取合理防护措施，减缓管道腐蚀风险隐患，保障输气管道安全平稳运行。

1  检测方法

1.1  交流干扰检测方法

输气管道杂散电流干扰检测分为普查和详查两种方法。普查时在每个管道测试桩测量交流干扰电压及交流电流密度，并判断交流干扰强弱程度。

依据GB/T 50698―2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》规定 ，交流干扰判定指标、干扰程度及是否防护如表 1所示。

表 1 交流干扰程度判定指标

交流电流密度按式（1）计算：

式中：JAC为交流电流密度，A/m2；V为交流干扰电压有效值的平均值，V；ρ为土壤电阻率，Ω·m；d为防腐层破损点直径，m。需要注意的是，ρ值应取测试点处与管道埋深相同的土壤电阻率实测值；π值按发生交流腐蚀最严重考虑，取 0.0113。

1.2  管道交流干扰电压测试方法

利用管道现有测试桩，将数字万用表（福禄克 289 C）的负接线柱（COM）与硫酸铜参比电极连接，正接线柱与管道相连，如图 1所示，测量管道交流干扰电压数据。

图 1 管道交流干扰电压测量接线图

1.3  土壤电阻率测试

使用ZC-8 接地电阻测量仪按等距法测试管道埋深 2 m处土壤电阻率。使用接地电阻测量仪按四极法测试测量点土壤电阻率，如图 2所示。

图 2 土壤电阻率测量接线图

测量仪的四个电极以等间距 （a=2 m）布置在同一条直线上，电极入土深度小于 0.1 m（a/20）。摇表测量接地电阻。从地表至深度为 a 的平均土壤电阻率ρ按式（2）计算：

ρ=2πa R       （2）

式中：ρ为平均土壤电阻率，Ω·m；a为相邻两电极之间的距离，m；R为接地电阻， Ω。

2  检测评价

2.1  检测步骤

（1）普查测试。分别检测涩宁兰一线管段和涩宁兰复线管段交流杂散电流。每个测试桩取管地交流电位的最大值、最小值和平均值，每个点检测持续时间10 min。统计检测数据得出电位曲线图，据此确定监测管段位置。

（2）详查监测。对普查测出的电位异常测试点（电压不稳定、电压超过4 V）进行24 h 监测，记录监测数据分析评估管段交流电压状况。

2.2  普查数据分析

涩宁兰一线管段和涩宁兰复线管段交流干扰电压分布见图 3 和图 4。

图 3 涩宁兰一线管段交流干扰电压曲线图

图 4 涩宁兰复线管段交流干扰电压曲线图

从图 3可以看出：该管段内7处测试桩平均交流电压超过4 V；其余均小于4 V，交流干扰程度为“弱”。

从图 4 看出：该管段内F243#—F282#区段平均交流电压超过4 V；其余均小于4 V，交流干扰程度为“弱”。

2.3  详查监测结果及评价

对普查电位超过4 V 的一线管段7个测试桩和复线管段40个测试桩监测详查，得到各交流干扰电压有效值的平均值，结合式（2）计算得到的土壤电阻率，再据式（1）计算得知，涩宁兰一线 K279#测试桩处的交流电流密度为33.88 A/m2，交流干扰程度为“中”，其余测试桩处均小于 30 A/m2，交流干扰程度为“弱”。

涩宁兰复线管段有13处交流电流密度位于30.936 A/m2～59.882 A/m2，交流干扰程度为“中”；其余均小于30 A/m2，交流干扰程度为“弱”。

当干扰程度评价为“中”或“强”时，应采取排流防护措施或提出消除交流干扰建议。

3  排流防护措施

3.1  排流点位置预设

根据GB/T 50698-2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》规定及交流干扰检测结果，本次检测管段内需预设交流排流点，其中涩宁兰一线2处，涩宁兰复线9处。

3.2  排流方式确定

涩宁兰一线和涩宁兰复线为强制阴极电流保护管道，根据GB/T 50698―2011规定，本次排流防护选用固态去耦合器接地排流方式，见图 5。固态去耦合器启动电压低，可将感应交流电压降到允许的极限电压内，减轻干扰效果好。排流防护接地极选用锌带，其开路电位在﹣1.2 V左右，可防止固态去耦合器出现故障使管道阴保电流通过接地极泄漏。排流设施主要由排流器、接地极、排流线等组成，现场施工主要包括排流点位置选定、排流接地极铺设、排流线施工、排流器安装4个步骤。

图 5 固态去耦合器接地排流示意图

3.3  排流设施性能测试及效果评价

对预设安装的11处固态去耦合器排流设施，进行设施检查、接地极接地电阻测试、接地极开/闭路电位测试、排放电流监测等性能测试。通过测量管道交流干扰电压、交流电流密度等参数，检测评价排流防护设施的防护效果。

检测结果表明，涩宁兰一线管段交流干扰电压平均值大于4 V的测试桩由原来的7处降为3处，交流电流干扰程度为“中”的由1处降为0处；其余测试桩处的交流电流密度均小于 30 A/m2，交流干扰程度均为“弱”。涩宁兰复线管段交流干扰电压平均值大于4 V的测试桩由原来的40处降为16处，交流电流干扰程度为“中”的由原来的13处降为3处；其余测试桩处的交流电流密度均小于30 A/m2，交流干扰程度均为“弱”。

4  结语

埋地输气管道交流杂散电流干扰的管理和控制是一项比较复杂、涉及面较广的系统工程，需要采用科学合理的技术措施及管理措施，消除埋地输气管道腐蚀风险，延长管道服役寿命。需要不断引进先进的管理理念，在新技术应用上下功夫，从源头杜绝交流杂散电流危害，保障输气管道安全、平稳、高效运行。 

作者简介：林建龙，1985年生，技术员，主要从事管道管理工作。联系方式：18709779353， sulin8485@163.com。