CN109868481A - 油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，包括：步骤1，确定油气埋地长输钢质管道受高压直流输电线路接地极址干扰的最佳防护区间；步骤2，确定最佳防护区间内的长输钢质管道的防腐和环焊缝补口方式；步骤3，确定最佳防护区间内的长输钢质管道的阴极保护系统；步骤4，确定最佳防护区间内的阀室的接地要求；步骤5，确定最佳防护区间两端的工艺站场的电绝缘要求；步骤6，确定最佳防护区间内的智能直接接地排流装置的安装要求；步骤7，提供故障电流穿越管道的新路径。本发明的有益效果为：本发明的防护方法避免高压直流输电线路采用单极大地回路方式运行时，对邻近埋地长输钢质管道干扰。
Description
技术领域
本发明涉及油气管道腐蚀防护技术领域，具体而言，涉及一种油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法。
背景技术
高压直流输电线路在建设初期或故障期间采用单极大地回路的运行模式，此时数千安培的电流将通过输电线路两端的接地极流出或流入，两个接地极址之间的大地作为电流的流通路径，保证了高压直流输电线路的正常运行。但这种运行模式会对电流流通路径上的油气长输埋地钢质管道产生极其严重的直流干扰问题和人员、设备的安全问题。
对于这种由高压直流输电线路在单极大地回路运行模式下对邻近油气长输埋地钢质管道所产生的直流干扰，受干扰的表现不同，所需采取的防护手段也不同。
如管道受阴极干扰而使管道对地电位过负时，提高这段管道防腐层的完整性有利于降低流入管道的电流量，可部分解决管道对地电位过负问题，但当管道受阳极干扰而使管道对地电位过正时，提高防腐层的完整性将导致故障电流只能从有限的防腐层漏点处流出，此时数千安培的电流从有限的漏点部位流出，将加速漏点部位管道的腐蚀穿孔，漏点越少、流出电流量越大，腐蚀越严重，管道穿孔越快，此时提高管道防腐层的完整性不但不能解决管道对地电位过正问题，还加速了管道的腐蚀。
也有采用绝缘接头的防护方法，绝缘接头本身并不具备消除干扰电压或干扰电流的功能，只是通过增加管道纵向电阻，阻止电流沿着钢质管道的管壁流动，干扰电流在管道上所产生的电压差仍然存在，当绝缘接头两侧的电压差足以克服绝缘接头位置处的管道内侧或外侧电解质的电阻时，绝缘接头两侧的电流将发生“跳流”现象，电流将通过电解质，绕过绝缘接头后继续沿管壁向前流动。这不但使绝缘接头失去了电绝缘功能，而且使绝缘接头电流流出的一侧，新产生极其严重的快速腐蚀。
还有采用双向强制排流设备消除管道的过负电位，通过让管道作为阴极保护系统中的辅助阳极，流出电流来消除管道上管道对地电位过负问题。但由于用做恒电位仪电流输出数量大小的参比电极所测的管道对地电位不是每个防腐层漏点的精确电位，而是参比电极安装位置附近某段长度范围内所有防腐层漏点的管道对地电位的平均值，这样以此参比电极所测电位作为基准进行电流排放时，每个防腐层漏点所流出的电流量将达不到预设的效果，这种不当设置，不但不能解决管道对地电位过负问题，反而可能引起管道的快速穿孔、报废。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，避免高压直流输电线路采用单极大地回路方式运行时，对邻近埋地长输钢质管道干扰。
本发明提供了一种油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，包括：
步骤1，确定油气埋地长输钢质管道受高压直流输电线路接地极址干扰的最佳防护区间；
步骤2，确定最佳防护区间内的长输钢质管道的防腐和环焊缝补口方式；
步骤3，确定最佳防护区间内的长输钢质管道的阴极保护系统；
步骤4，确定最佳防护区间内的阀室的接地要求；
步骤5，确定最佳防护区间两端的工艺站场的电绝缘要求；
步骤6，确定最佳防护区间内的智能直接接地排流装置的安装要求；
步骤7，提供故障电流穿越管道的新路径。
作为本发明进一步的改进，步骤1具体包括：
步骤101，现场勘查油气埋地长输钢质管道所邻近的高压直流输电线路的接地极址位置；
步骤102，找出接地极址距离长输钢质管道的最近点，并以两个高压直流输电线路接地极址的虚拟连线为基准，在被干扰的长输钢质管道上找出120°范围内的管段；
步骤103，查找长输钢质管道的线路走向图、工艺站场布置图和阀室分布图；
步骤104，查看120°范围内的管段与长输钢质管道沿线所布工艺站场的位置关系；
步骤105，找出此管段的两端外侧且距离最近的工艺站场，这两座工艺站场之间的管道即为实施高压直流输电线路接地极干扰的最佳的管道防护区间。
作为本发明进一步的改进，步骤2中：最佳防护区间内的长输钢质管道的防腐方式包括：一般土壤地段采用普通级防腐层，山区和岩石地段采用加强级防腐层，水平定向钻穿越段采用加强级防腐层加外包覆抗划伤耐磨损外护层；最佳防护区间内的长输钢质管道的补口方式包括：压敏胶型热收缩带，或，粘弹体胶带加热收缩带，或，400μm厚环氧底漆加热熔胶型热收缩带。
作为本发明进一步的改进，步骤3中，最佳防护区间内的长输钢质管道采用独立的阴极保护系统，不与上、下游管道的阴极保护系统电连续，该阴极保护系统设置在最佳防护区间内有市电供应的阀室中。
作为本发明进一步的改进，所述阴极保护系统的供电设备具有远距离传输、远距离控制、自动开启和自动停止功能，当阴极保护系统检测到管道对地电位超出预设的管道对地电位阈值时，阴极保护系统的供电设备停止工作；当阴极保护系统检测到管道对地电位回落到预设的管道对地电位阈值范围内时，阴极保护系统的供电设备重新开启，开始工作。
作为本发明进一步的改进，步骤4具体包括：
确定阀室的接地材料：选用大重量的块状锌合金材料或足够尺寸和重量的带状、棒状镀锌钢材料，且接地材料的四周应填充厚度不少于10cm的膨润土；
确定该接地材料的安装方式：采用水平浅埋、垂直浅埋或深井式安装方式；
确保整个阀室接地系统的接地电阻≤2Ω；
确保阀室接地系统中所有的接地体距离最佳防护区间内长输钢质管道的最小距离≥3m；
确保阀室接地系统与最佳防护区间内的长输钢质管道通过绝缘装置形成电绝缘。
作为本发明进一步的改进，步骤5具体包括：确保最佳防护区间两端的工艺站场内的设施与出工艺站场和入工艺站场的长输钢质管道电绝缘，采用地上安装的整体型绝缘接头实施电绝缘，且绝缘接头配备绝缘接头保护器进行保护。
作为本发明进一步的改进，步骤6具体包括：
确定最佳防护区间内的智能直接接地排流装置的安装位置：最佳防护区间内所有的阀室两端，以及最佳防护区间两端的工艺站场出站端和入站端的管道位置均安装智能直接接地排流装置；
确定智能直接接地排流装置的连接方式：智能直接接地排流装置的一端与长输钢质管道连接，另一端与阀室接地系统或工艺站场内接地系统连接；
确定智能直接接地排流装置的连接材料：采用铜芯电缆连接时，铜芯电缆的截面应≥50mm2；采用镀锌扁钢、镀锌钢棒连接时，镀锌扁钢、镀锌钢棒的有效截面应≥100mm2；
所述智能直接接地排流装置安装在防爆接线箱内，防爆接线箱的防护等级高于IP65；
所述智能直接接地排流装置配备有长寿命硫酸铜参比电极测试管道对地电位。
作为本发明进一步的改进，所述智能直接接地排流装置至少每一秒测试一次管道对地电位值：当管道对地电位值超出预先设置的管道对地电位阈值时，智能直接接地排流装置立即导通长输钢质管道与阀室接地系统或工艺站场内接地系统的电连接，开始通过阀室接地系统或工艺站场内接地系统进行故障电流的排放；当管道对地电位值回落到预先设置的管道对地电位阈值范围内时，智能直接接地排流装置立即断开长输钢质管道与阀室接地系统或工艺站场内接地系统的电连接。
作为本发明进一步的改进，步骤7具体包括：在两个高压直流输电线路接地极址的虚拟连线和最佳防护区间内的长输钢质管道的交叉位置点附近找出地表和地下50m范围内土壤电阻率相对较低的地段；采用水平定向钻方式将截面不小于50mm2的裸铜导线在长输钢质管道下方穿越通过长输钢质管道，且裸铜导线距离长输钢质管道底部的距离应大于10m，保证裸铜导线构建的路径具有足够低的电阻值，确保故障电流通过此路径流通，不再进入邻近的管道。
本发明的有益效果为：
1、受故障电流大小、接地极址和管道间距、土壤电阻率等因素的影响，高压直流输电线路对管道的影响范围在数十公里至数百公里之间，采用本发明的防护方法可确定对这种干扰的最佳防护区间，极大的减少防护的工程费用。
2、由于高压直流输电线路采用单极大地回路运行方式主要是在其故障状态下的临时方式，这种干扰是间歇性的、非连续性的，因此相对应的防护方式也应是间歇性的。本发明所采用的智能直接接地排流装置可自动判定管道上出现的干扰是否是由于高压直流输电线路发生故障而引起，如果是，则此智能直接接地排流装置会立即参与到管道的直流防护中去，并且在干扰水平下降到一定阈值后，此智能直接接地排流装置自动切断与管道的连接，退出管道的直流防护状态，完全满足间歇性的防护需求。
3、高压直流输电线路采用单极大地回路运行方式时，电流流出点可视为接地极址的正极，电流流入点可视为接地极址的负极，电流在这两个极之间的流动是无序的，电流仅遵循低电阻路径的流通原则。由于流通路径上的埋地长输钢质管道具有低电阻的特点，电流就首选钢质管道作为流通路径。本发明采用水平定向钻穿越法，将一定直径的裸铜电缆在距离管道底部一定的位置穿越通过，给故障电流提供一个电阻更低的新的流通路径，减少了通过管道流动的故障电流的数量，达到了防护的目的。
4、本发明对最佳防护区间内的长输钢质管道采用独立的阴极保护系统，不与上、下游管道的阴极保护系统电连续，避免相互干扰。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所述的最佳防护区间确定的示意图；
图3为本发明实施例所述的最佳防护区间两端的工艺站场的电绝缘示意图；
图4为本发明实施例所述的智能直接接地排流装置的示意图；
图5为本发明实施例所述的故障电流穿越管道新路径的示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明实施例所述的一种油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，包括：
步骤1，确定油气埋地长输钢质管道受高压直流输电线路接地极址干扰的最佳防护区间。
受故障电流大小、接地极址和管道间距、土壤电阻率等因素的影响，高压直流输电线路对管道的影响范围在数十公里至数百公里之间，为了减少防护的工程费用，本发明的防护方法可确定对这种干扰防护的最佳管道区段，如图2所示，步骤1具体包括：
步骤101，现场勘查油气埋地长输钢质管道所邻近的高压直流输电线路的接地极址位置；
步骤102，找出接地极址距离长输钢质管道的最近点，并以两个高压直流输电线路接地极址的虚拟连线为基准，在被干扰的长输钢质管道上找出120°范围内的管段；
步骤103，查找长输钢质管道的线路走向图、工艺站场布置图和阀室分布图；
步骤104，查看120°范围内的管段与长输钢质管道沿线所布工艺站场的位置关系；
步骤105，找出此管段的两端外侧且距离最近的工艺站场，这两座工艺站场之间的管道即为实施高压直流输电线路接地极干扰的最佳的管道防护区间。
步骤2，确定最佳防护区间内的长输钢质管道的防腐和环焊缝补口方式。
最佳防护区间内的长输钢质管道的防腐方式包括：一般土壤地段采用普通级防腐层，山区和岩石地段采用加强级防腐层，水平定向钻穿越段采用加强级防腐层加外包覆抗划伤耐磨损外护层。本实施例中的长输钢质管道外防腐层涂覆3LPE或3LPP防腐层。最佳防护区间内的长输钢质管道的补口方式包括：压敏胶型热收缩带，或，粘弹体胶带加热收缩带，或，400μm厚环氧底漆加热熔胶型热收缩带。
步骤3，确定最佳防护区间内的长输钢质管道的阴极保护系统。
步骤3具体包括：最佳防护区间内的长输钢质管道采用独立的阴极保护系统，不与上、下游管道的阴极保护系统电连续，该阴极保护系统设置在最佳防护区间内有市电供应的阀室中。阴极保护系统的供电设备具有远距离传输、远距离控制、自动开启和自动停止功能，当阴极保护系统检测到管道对地电位超出预设的管道对地电位阈值时，阴极保护系统的供电设备停止工作；当阴极保护系统检测到管道对地电位回落到预设的管道对地电位阈值范围内时，阴极保护系统的供电设备重新开启，开始工作。
步骤4，确定最佳防护区间内的阀室的接地要求。
步骤4具体包括：确定阀室的接地材料：选用大重量的块状锌合金材料或足够尺寸和重量的带状、棒状镀锌钢材料，且接地材料的四周应填充厚度不少于10cm的膨润土；确定该接地材料的安装方式：采用水平浅埋、垂直浅埋或深井式安装方式；接地材料的数量和重量应保证阀室接地系统在整个设计寿命内，确保整个阀室接地系统的接地电阻≤2Ω；确保阀室接地系统中所有的接地体距离最佳防护区间内长输钢质管道的最小距离≥3m；确保阀室接地系统与最佳防护区间内的长输钢质管道通过绝缘装置形成电绝缘。
步骤5，确定最佳防护区间两端的工艺站场的电绝缘要求。
如图3所示，步骤5具体包括：确保最佳防护区间两端的工艺站场内的设施与出工艺站场和入工艺站场的长输钢质管道电绝缘，采用地上安装的整体型绝缘接头实施电绝缘，且绝缘接头配备绝缘接头保护器进行保护。
步骤6，确定最佳防护区间内的智能直接接地排流装置的安装要求。
如图4所示，步骤6具体包括：确定最佳防护区间内的智能直接接地排流装置的安装位置：最佳防护区间内所有的阀室两端，以及最佳防护区间两端的工艺站场出站端和入站端的管道位置均安装智能直接接地排流装置；确定智能直接接地排流装置的连接方式：智能直接接地排流装置的一端与长输钢质管道连接，另一端与阀室接地系统或工艺站场内接地系统连接；确定智能直接接地排流装置的连接材料：采用铜芯电缆连接时，铜芯电缆的截面应≥50mm2；采用镀锌扁钢、镀锌钢棒连接时，镀锌扁钢、镀锌钢棒的有效截面应≥100mm2；智能直接接地排流装置安装在防爆接线箱内，防爆接线箱的防护等级高于IP65；智能直接接地排流装置采用市电或蓄电池供电，配备有长寿命硫酸铜参比电极测试管道对地电位。智能直接接地排流装置至少每一秒测试一次管道对地电位值：当管道对地电位值超出预先设置的管道对地电位阈值时，智能直接接地排流装置立即导通长输钢质管道与阀室接地系统或工艺站场内接地系统的电连接，开始通过阀室接地系统或工艺站场内接地系统进行故障电流的排放；当管道对地电位值回落到预先设置的管道对地电位阈值范围内时，智能直接接地排流装置立即断开长输钢质管道与阀室接地系统或工艺站场内接地系统的电连接。
由于高压直流输电线路采用单极大地回路运行方式主要是在其故障状态下的临时方式，这种干扰是间歇性的、非连续性的，因此相对应的防护方式也应是间歇性的。本发明的智能直接接地排流装置内置有智能通断开关，用于导通和断开长输钢质管道与阀室接地系统或工艺站场内接地系统的电连接。这种智能直接接地排流装置可自动判定管道上出现的干扰是否是由于高压直流输电线路发生故障而引起，如果是，则此智能直接接地排流装置将会立即参与到管道的直流防护中去；并且在干扰水平下降到一定阈值后，此智能直接接地排流装置将自动切断与管道的连接，退出管道的直流排流防护状态。
步骤7，提供故障电流穿越管道的新路径。
高压直流输电线路采用单极大地回路运行方式时，电流流出点可视为接地极址的正极，电流流入点可视为接地极址的负极，电流在这两个极之间的流动是无序的，电流仅遵循低电阻路径的流通原则。由于流通路径上的埋地长输钢质管道具有低电阻的特点，电流就首选钢质管道作为流通路径。本发明采用水平定向钻穿越法，将一定直径的裸铜电缆在距离管道底部一定的位置穿越通过，给故障电流提供一个电阻更低的新的流通路径，减少了通过管道流动的故障电流的数量，达到了防护的目的。如图5所示，步骤7具体包括：在两个高压直流输电线路接地极址的虚拟连线和最佳防护区间内的长输钢质管道的交叉位置点附近找出地表和地下50m范围内土壤电阻率相对较低的地段；采用水平定向钻方式将截面不小于50mm2的裸铜导线在长输钢质管道下方穿越通过长输钢质管道，且裸铜导线距离长输钢质管道底部的距离应大于10m，保证裸铜导线构建的路径具有足够低的电阻值，确保故障电流通过此路径流通，不再进入邻近的管道。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，其特征在于，包括：
步骤1，确定油气埋地长输钢质管道受高压直流输电线路接地极址干扰的最佳防护区间；
步骤2，确定最佳防护区间内的长输钢质管道的防腐和环焊缝补口方式；
步骤3，确定最佳防护区间内的长输钢质管道的阴极保护系统；
步骤4，确定最佳防护区间内的阀室的接地要求；
步骤5，确定最佳防护区间两端的工艺站场的电绝缘要求；
步骤6，确定最佳防护区间内的智能直接接地排流装置的安装要求；
步骤7，提供故障电流穿越管道的新路径。
2.根据权利要求1所述的油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，其特征在于，步骤1具体包括：
步骤101，现场勘查油气埋地长输钢质管道所邻近的高压直流输电线路的接地极址位置；
步骤102，找出接地极址距离长输钢质管道的最近点，并以两个高压直流输电线路接地极址的虚拟连线为基准，在被干扰的长输钢质管道上找出120°范围内的管段；
步骤103，查找长输钢质管道的线路走向图、工艺站场布置图和阀室分布图；
步骤104，查看120°范围内的管段与长输钢质管道沿线所布工艺站场的位置关系；
步骤105，找出此管段的两端外侧且距离最近的工艺站场，这两座工艺站场之间的管道即为实施高压直流输电线路接地极干扰的最佳的管道防护区间。
3.根据权利要求1所述的油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，其特征在于，步骤2中：
最佳防护区间内的长输钢质管道的防腐方式包括：一般土壤地段采用普通级防腐层，山区和岩石地段采用加强级防腐层，水平定向钻穿越段采用加强级防腐层加外包覆抗划伤耐磨损外护层；
最佳防护区间内的长输钢质管道的补口方式包括：压敏胶型热收缩带，或，粘弹体胶带加热收缩带，或，400μm厚环氧底漆加热熔胶型热收缩带。
4.根据权利要求1所述的油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，其特征在于，步骤3中，最佳防护区间内的长输钢质管道采用独立的阴极保护系统，不与上、下游管道的阴极保护系统电连续，该阴极保护系统设置在最佳防护区间内有市电供应的阀室中。
5.根据权利要求1所述的油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，其特征在于，所述阴极保护系统的供电设备具有远距离传输、远距离控制、自动开启和自动停止功能，当阴极保护系统检测到管道对地电位超出预设的管道对地电位阈值时，阴极保护系统的供电设备停止工作；当阴极保护系统检测到管道对地电位回落到预设的管道对地电位阈值范围内时，阴极保护系统的供电设备重新开启，开始工作。
6.根据权利要求1所述的油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，其特征在于，步骤4具体包括：
确定阀室的接地材料：选用大重量的块状锌合金材料或足够尺寸和重量的带状、棒状镀锌钢材料，且接地材料的四周应填充厚度不少于10cm的膨润土；
确定该接地材料的安装方式：采用水平浅埋、垂直浅埋或深井式安装方式；
确保整个阀室接地系统的接地电阻≤2Ω；
确保阀室接地系统中所有的接地体距离最佳防护区间内长输钢质管道的最小距离≥3m；
确保阀室接地系统与最佳防护区间内的长输钢质管道通过绝缘装置形成电绝缘。
7.根据权利要求1所述的油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，其特征在于，步骤5具体包括：确保最佳防护区间两端的工艺站场内的设施与出工艺站场和入工艺站场的长输钢质管道电绝缘，采用地上安装的整体型绝缘接头实施电绝缘，且绝缘接头配备绝缘接头保护器进行保护。
8.根据权利要求1所述的油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，其特征在于，步骤6具体包括：
确定最佳防护区间内的智能直接接地排流装置的安装位置：最佳防护区间内所有的阀室两端，以及最佳防护区间两端的工艺站场出站端和入站端的管道位置均安装智能直接接地排流装置；
确定智能直接接地排流装置的连接方式：智能直接接地排流装置的一端与长输钢质管道连接，另一端与阀室接地系统或工艺站场内接地系统连接；
确定智能直接接地排流装置的连接材料：采用铜芯电缆连接时，铜芯电缆的截面应≥50mm2；采用镀锌扁钢、镀锌钢棒连接时，镀锌扁钢、镀锌钢棒的有效截面应≥100mm2；
所述智能直接接地排流装置安装在防爆接线箱内，防爆接线箱的防护等级高于IP65；
所述智能直接接地排流装置配备有长寿命硫酸铜参比电极测试管道对地电位。
9.根据权利要求8所述的油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，其特征在于，所述智能直接接地排流装置至少每一秒测试一次管道对地电位值：当管道对地电位值超出预先设置的管道对地电位阈值时，智能直接接地排流装置立即导通长输钢质管道与阀室接地系统或工艺站场内接地系统的电连接，开始通过阀室接地系统或工艺站场内接地系统进行故障电流的排放；当管道对地电位值回落到预先设置的管道对地电位阈值范围内时，智能直接接地排流装置立即断开长输钢质管道与阀室接地系统或工艺站场内接地系统的电连接。
10.根据权利要求1所述的油气管道受高压直流输电线路接地极址干扰的防护方法，其特征在于，步骤7具体包括：在两个高压直流输电线路接地极址的虚拟连线和最佳防护区间内的长输钢质管道的交叉位置点附近找出地表和地下50m范围内土壤电阻率相对较低的地段；采用水平定向钻方式将截面不小于50mm2的裸铜导线在长输钢质管道下方穿越通过长输钢质管道，且裸铜导线距离长输钢质管道底部的距离应大于10m，保证裸铜导线构建的路径具有足够低的电阻值，确保故障电流通过此路径流通，不再进入邻近的管道。
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2019
- 2019-03-22 CN CN201910224259.7A patent/CN109868481B/zh active Active
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