洪念涛

国家管网集团东部储运公司荆门输油处

摘要：电力设施交流杂散电流干扰会造成管道腐蚀，存在较大安全风险。介绍了阴极保护系统网状模特地床的特点及设计计算，通过工程案例验证了网状模块地床在交流杂散电流排流系统的作用。结果表明：网状模块地床具有接地电阻小、排流效果好、施工方便等优点。可为管道交流干扰防护提供参考。

关键词：网状模块地床；阴极保护；杂散电流干扰；排流措施

油气金属管道与电力设施交叉和并行时，因电阻耦合、电容耦合或电感耦合等使管道产生交流电压，造成管道腐蚀，影响管道安全运行和使用寿命，造成资源浪费。通过采用固态去耦合器+网状模块地床方式，可以有效排除交流干扰腐蚀，保障管道安全。

1  交流缓解方案

1.1  交流缓解措施选择

防护措施一般有三种：增加埋地管道与高压输电线路间距，应尽量大于塔高；在埋地管道与干扰源之间安装交流排流装置；在受交流干扰管段两侧安装绝缘接头。

结合管线所处地理环境及经济因素，本次选用第二种措施进行排流，采用固态去耦合器+网状模块地床方式。

1.2  网状模块地床设计

网状模块地床尺寸为10 m×8 m，距离管道大于2 m，埋深1.5 m，尽量保证与管道同深。多组网状模块地床安装时，地床之间间距大于5 m，如地形受限，可适当调整间距。网状模块地床中的水平接地极材质为热镀锌扁钢，规格40 mm×4 mm；网状模块地床的每个节点安装1支2 m长的垂直接地极，材质为热镀锌角钢，规格50 mm×50 mm×5 mm。如图 1所示。

图 1 网状模块地床示意图

2  实际应用

2.1  工程概况

某原油管道长205 km，管径377 mm×7 mm、材质X52，采用石油沥青防腐层，外加电流阴极保护。全线共设有7座阴保站，沿线多次与高压输电线路交叉并行。根据GB/T 50698―2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》《管道阴极保护系统和杂散电流干扰腐蚀调查与评价检测评价报告》，共存在交流干扰195处，交流干扰评价等级 “弱”147处，“中”43处，“强”5处。针对交流干扰判定为“强”（交流电流密度大于100 A/m²）的5个点，采用固态去耦合器+网状地床的排流方式进行排流。

2.2  排流目标

参考GB/T 21447-2018《钢制管道外腐蚀控制规范》，在管道所在地的土壤电阻率不大于25 Ω.m时，管道交流电压低于4 V。在土壤电阻率大于25 Ω.m时，交流电流密度小于60 A/m2。

2.3  地床设计计算

（1）地床参数计算。

根据 式（1） ：

Vmit为排流目标电位，V；V0为交流干扰电压，取实际值，V；|Z|为管道特征阻抗，Ω；R为地床接地电阻，Ω。

|Z|与管道防腐层及管道接地电阻有关，短距离内不会有很大变化。先选取一个点测量计算出|Z|，得出所需排流地床的电阻。在管道边设置一处接地极作为临时排流地床，并连接到管道上，测出断开和合上该接地极时管道对参比电极（Cu/CuSO4）的交流电压V0及Vmit，同时用三极法测得该接地极的接地电阻R地极。

由式（1）可得：

按式（2）求得目标地床电阻R地床：

R为水平地床接地电阻，Ω；ρ为土壤电阻率，Ω·m；L为接地极长度，m；h为接地极埋深，取1.2 m；d为接地极直径，取0.15 mm。采用四极法测得ρ，将0.83 R地床带入式（2），可得接地极长度L。

根据式（1），计算将交流干扰电压降至4 V以下时所需地床的接地电阻，然后根据式（2）计算所需地床的数量。

（2）水平接地极为主边缘闭合的复合接地极的接地电阻按式（3）计算：

式中：Re为等效（即等面积，等水平接地极总长度）方形接地网接地电阻，Ω；S为接地网的总面积，m2；d为水平接地极的直径或等效直径，m；h为水平接地极的埋设深度，m；L0为接地网的外缘变现总长度，m；L为水平接地极的总长度，m。

计算得出需安装网状模块地床16个，安装位置及数量见表 1。

表 1 交流干扰缓解网状地床安装位置及参数指标

2.4  固态去耦合器性能参数

固态去耦合器起到通交隔直作用，以排除管道交流干扰电压，其性能参数如表 2所示。

表 2 固态去耦合器性能参数

3  排流效果测试

工程实施完成，排流系统稳定工作1个月后，利用UDL2数据记录仪24 h连续测试相关参数，测试结果如表 3所示。

表 3 排流效果测试结果

从表 3可看出，排流后的交流电压均小于4 V，交流电流密度均小于30 A/m2，达到预期排流目标。

4  结语

网状地床+固态去耦合器排流方式应用面广，接地电阻低，排流效果好，适用多种环境。其占地集中，布设用地易于协调；施工区域小，易于监护；第三方破坏的可能性低，安全系数高，总体经济可行。

作者简介：洪念涛 ，1975年生，管道保护技师，从事原油长输管道保护工作17年。联系方式：16608699785，157362283@qq.com。