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燃气管道杂散电流腐蚀及防护

  
评论: 更新日期:2013年08月10日

  2.安全指标
  (1)瞬间干扰电压 从对工作人员安全考虑,德国规定为600V,意大利规定为500V,我国研究报告认为600V是适宜的。
  (2)持续干扰电压 在含盐量小于0.01%的中性土内,安全电压可取8V;在弱碱性土壤内,当Ca++、Mg++离子的总含量超过0.005%时,安全电压可取10V;在酸性土或盐碱地,干扰电压的安全指标可取6V。
  交流干扰电压低于16V时,不会造成沥青防腐层剥离和引起金属氢脆裂。
  10V以下的交流干扰电压,对铝、锌阳极保护性能的影响可不考虑。
  镁阳极所允许的交流电流密度为0.8mA/cm2,逆转电压在15V左右,安全电压可取10V。
  (3)间歇电压干扰 从对人身安全考虑。采用30V。从对管道危害考虑,其临界干扰电压值应比持续干扰电压安全指标高2~3V。
  (4)长距离平行时的安全间距 图10-70提供了埋地管道与强电输电线路相对平行距离下的临界长度。为消除干扰,通常作如下预防措施:对新建管道,当与电力线或电气化铁道平行时,平行段应保持50m以上距离;对220kV以下的对称输电线,可保持75m以上距离;当各相导线三角排列,此间距可缩小至50m。
  (5)与强电接地体的安全间距 管道与电力系统接地体的安全间距见表10-73。
 



图10-70 相对平行距离的临界长度IGr
表10-73 管道与电力系统接地极间的安全距离
高压线电压等级/kV35<110220
最小安全距离/m铁塔或电杆附近0.75510
电站或变电所附近2.51535


  (6)最大允许接触电压和需要采取的必要措施,可参照执行表10-74。
 

表10-74 最大允许接地电压和措施
干扰类型接触电压措施
长期
短期
Uc≤65V
Uc≤1000V
不需要措施
短期1000V<Uc≤2000V应在操作和设计中考虑措施
长期
短期
Uc>65V
Uc>2000V
通过接地棒、电拉控制或区域电隔离,把接地电压限制到65V或2000V以内


  3. 防护措施 由于感应影响是相互的,所以防护措施也应是双方的。作为干扰源的强电线路,对减轻干扰影响有不可推卸的责任,故在运行方式上应努力作到平衡,电气化铁路应避免采用直供方式而用AT方式(采用自耦变压器的供电方式)和BT方式(采用吸流变压器的供电方式)。通过测试比较,AT方式造成的干扰比起直供方式要减轻到1/10左右,由此可见干扰源侧的重要性。管道侧的防护,其主要防护措施为:
  (1)阻性耦合的防护措施
  1)加大管道和强电接地体间的距离,可参考表10-73。
  2)在管道和强电接地之间设均压网来防止危险影响。对于管路阀门,可用锌带或镁带均压。
  3)使用接地电池(两支捆在一起、相互绝缘的锌电极)或保护器(二极管)来保护绝缘法兰及防腐覆盖层。
  (2)容性耦合的防护措施 由于容性耦合主要出现在管道施工期间,所以,一般要求管道在高压线下施工时应采用临时接地极来防护。其接地极间隔应不大于300m,且接地极应保留到管道回填完为止或永久接地体接好之后。
  (3)磁感应耦合的防护 磁感应是平行状态下的主要形式,所以它的防护也是交流干扰防护的核心。防护手段分为三种类型:
  1)接地排流,即通过接地电阻很小的接地体把管道上的交流电压降下去。一般要求接地体的接地电阻应小于该处管道的接地电阻。由于管道中有直流阴极保护电流存在,故在排流时要采用隔直环节或牺牲阳极接地材料。根据所选用的回路环节的不同和材料的区别,又可分为以下几种排流方式:
  a.直流排流 即在管道和接地体之间直接用电缆连接。该法简单适用,但仍极保护电流要流失。见图10-71。
  b.牺牲阳极排流 用牺牲阳极(多用镁阳极)作接地体材料,既可起到接地排流作用,又可起到阴极保护作用,应用较为广泛。国内外都有大量这类工程实践。见图10-72。
 

 

图10-71 直接排流


  c.嵌位式排流 如图10-73所示,在管道和接地体这间串入一个嵌位式排流器(一正、二反的三只硅二极管),当正半波时Z1导通,负半波时Z2、Z3导通。由于硅二极管有个0.7V的电压,所以理论上将残余-0.7V左右的电压提供管道阴极保护。一般二极管选用的额定电流值为20~30A。在采用嵌位式排流时,要考虑接地材料的对地电位,否则会造成失败。
 

图10-72 牺牲阳极排流


图10-73 嵌位式排流


  d.电容排流 如图10-74所示。用电容作隔直元件来排除交流,这一方法可以防止阴极保护电流的流失。不足之处是电容器的耐压只有几十伏,且大容量的电解电容量损坏,维护也麻烦。电容器的容量一般选3000μF或5000μF。
  e.极性排流 利用二极管的单向导通的原理消除管道上的正向交流电压,并把负半周的电压保留在管道上,提高管道的负电位,以供管道阴极保护。但管道上负电位将随着交流电压的幅值增加而升高,有时要高出允许值的许多倍而起副作用。二极管的材料多为硅或锗,容量为20~30A。见图10-75。
 


图10-74 电容排流

图10-75 极性排流


  2)分段隔离 在干扰的平行区间里,利用绝缘法兰把管道分割成若干个小的干扰段,使得管道的纵向感应电动势降低。该法在已建管道上施工较困难,而且会割断管道上的阴极保护电流,一般不采用。
  3)提高恒电位仪抗干扰能力 目前使用的KKG-3系列恒电位仪抗交流干扰的指标为12V,对于干扰比较严重的地区应将其指标提高到30V。

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