广州燃气集团有限公司510635
摘要：随着城市轨道交通网络的不断扩延，燃气管道、供热管道、高压电缆等基础设施的持续铺设，使得城市燃气管道的环境越来越复杂。地铁泄露流入大地的电流、电网超高压直流输电线路超高的接地放电电流以及并行交叉管道阴极保护电流等杂散电流对钢质燃气管道的阴极保护造成严重为序，管道腐蚀日益严重。本文针对广州地区的高压燃气管道受杂散电流干扰腐蚀的现状，提出并应用了“分布式极性排流牺牲阳极地床”减轻、排除杂散电流干扰的技术措施，取得了显著成效。
关键词：钢质燃气管道；杂散电流；阴极保护；防腐；分布式极性排流牺牲阳极地床
0引言
广州随着现代化交通的延伸、能源管线的建设、高压直流输配电系统的发展，杂散电流带来的干扰越来越复杂。轨道交通在运行过程产生的杂散电流对埋地高压燃气管道的影响越来越大，其不断冲击由多台恒电位仪为核心而构建起来的阴极保护系统的安全稳定运行，使管道保护电位激烈波动。
一、杂散电流对埋地钢质管道及阴保系统影响的现状
广州市现代化轨道交通、高压直流输配电系统的发展和能源管线的快速建设，使得广州市杂散电流问题越来越复杂，高压燃气管道，在远离地铁30多公里处，通过48小时不间断监测，仍能测出与地铁运行时间规律一致的杂散电流影响，广州高压燃气管道，多段与地铁平行、交叉，尚未系统监测评价过其杂散电流的引起的腐蚀程度。中压燃气管道主要集中在城区，与地铁交叉并行的更多，从我市统计腐蚀抢险的数据来看，自从1999年地铁1号线全线开通后，中压管网腐蚀抢险量陆续提升，从2003年起开始大幅上升，此后一直处于高发状态。
二、杂散电流的危害
杂散电流对埋地金属管道的影响符合法拉第定律，对于裸露的铁或者碳钢，如有1A的电流流出，将会有9.1kg/a的被消耗，如果这个消耗集中在管道防腐层破损的位置，那将带来短时间内的腐蚀穿孔。广州地铁采用额定电压为DC1500V的直流供电系统，额定牵引电流可达3000A，南方电网超高压接地时，入地电流1000~3000A，按照5%的流入管道杂散电流来计算，杂散电流为50~150A，在这种情况下，壁厚仅仅为17mm的钢管，半年到一年就会穿孔，因此杂散电流造成的腐蚀非常严重。当埋地钢质管道与高压交流输电线路平行或者交叉时，带来的交流杂散电流腐蚀也不容忽视。它通过电磁感应、电阻耦合等方式在埋地管道上感应出交流电压和电流，导致管道穿孔泄漏、加速防腐层的剥离影响阴极保护系统的正常运行，甚至发生牺牲阳极“极性逆转”等问题，更严重的，还会使接触管道的人员发生触电事故交流腐蚀干扰问题已引起国内外的广泛关注。
图二分布式极性排流牺牲阳极地床与管道接线图
三、“极性分布式镁阳极排流地床”的技术措施
在实践中发现，现有的排流地床均采用电缆串接辅助阳极和埋地管道的方式，当电缆断开后，整个排流地床将失效，杂散电流将无法通过地床排出，导致排流地床可靠性低。针对上述情况，按照《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》的调查与测试方法、排流保护设计要点、效果的评定及调整等，设计出“极性分布式镁阳极排流地床”，技术方案如下：选用4KG的镁合金阳极，放置在尺寸为0.8m×0.8m×2m阳极坑内,阳极间间距3米，顶部埋深低于地面1米。阳极立式安装，每个埋设点放置阳极两只，在阳极坑呈对角放置，将1×10单芯铜电缆串接阳极电缆引至坑外,电缆连接采用焊接,焊接接头采用自粘，绝缘胶带和热缩套进行防腐绝缘,阳极电缆埋深0.8米。其中：牺牲阳极和与其对应的电缆电连接，电缆的两端均与埋地管道电连接，构成环形的电缆，这样无论电缆中的哪一段断裂，均可以保证牺牲阳极组正常工作，提高了排流牺牲阳极地床的可靠性。（接线图见图一、二）
四、“极性分布式镁阳极排流地床”的成效
通过对高压管道的管地电位、地表电位梯度、土壤电阻率等进行全线检测和分析，选取特征点进行24小时不间断监测，查找出合适的排流点进行该类型排流地床的建设，杂散电流在一定程度上得到了控制。下述例子是广州燃气高压管道与地铁6号线北延线相交位置。在建设“极性分布式镁阳极排流地床”前，管地电位波动大，白天地铁运行高峰电位约-0.6V，严重不达标，在进行“极性分布式镁阳极排流地床”安装后，管地电位偏正的情况得到改善，白天平均电位约为-1.0V，达到保护。
该方法亦解决了杂散电流影响的问题，地床安装于管地征借地范围内，解决了排流地床用地困难的问题，每座地床节约了近800m2的征借地，在节约成本的同时，也为项目的快速推进及有效实施提供了条件。
五、结束语
自2013年以来，燃气集团在高压管网探索性地建设了“极性分布式镁阳极排流地床”20余座。在杂散电流排流工作上取得了一定的效果。但广州市杂散电流极其复杂，应尽快开展一次全市杂散电流分布情况的普查。包括地铁走向、车站位置、牵引变电所位置、高压直流输配电接地极位置、各行业管道阴保电流的走向等等，为“极性分布式镁阳极排流地床”安装提供更多的数据支持，以取得更好的效果。
参考文献：
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