管道杂散电流专业检测报告及排流方案设计
目录
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项目概况 ................................................................................................................ 1 1.1 1.2 2 3
交流干扰的危害 ....................................................................................................... 1 管道概况 ................................................................................................................... 1
参考标准 ................................................................................................................ 2 杂散电流干扰检测方案 .......................................................................................... 3 3.1 3.2 3.3
测试前调查内容 ....................................................................................................... 3 土壤电阻率测试 ....................................................................................................... 3 杂散电流详细测试 ................................................................................................... 4
杂散电流长时间监测 ....................................................................................... 4 交流杂散电流密度测试 ................................................................................... 5
3.3.1 3.3.2 4 5
新旧测试桩编号对照表格 ...................................................................................... 7 A段检测结果及排流设计 ..................................................................................... 10 5.1
交流干扰结果与分析 ............................................................................................. 10
管道交流段检测结果 ..................................................................................... 10 交流干扰段专项调查结果 ............................................................................. 11
5.1.1 5.1.2 5.2 5.3
A段管道检测结论 ................................................................................................. 22 排流方案设计 ......................................................................................................... 22
锌带排流方案设计结果 ................................................................................. 22 接地网排流方案设计结果 ............................................................................. 27 深井排流方案设计结果 ................................................................................. 29
5.3.1 5.3.2 5.3.3 6
B段检测结果及排流设计 ..................................................................................... 30 6.1
交流干扰结果与分析 ............................................................................................. 30
管道交流段检测结果 ..................................................................................... 30 交流干扰段专项调查结果 ............................................................................. 31
1
6.1.1 6.1.2
6.2 6.3
B段管道检测结论 .................................................................................................. 37 排流方案设计 ......................................................................................................... 37
锌带排流方案设计结果 ................................................................................. 37 接地网排流方案设计结果 ............................................................................. 39 深井排流方案设计结果 ................................................................................. 40
6.3.1 6.3.2 6.3.3 7
C段检测结果及排流设计 ..................................................................................... 41 7.1
镇江段交流干扰结果与分析 ................................................................................. 41
管道交流段检测结果 ..................................................................................... 41 交流干扰段专项调查结果 ............................................................................. 43
7.1.1 7.1.2 7.2 7.3
C段管道检测结论 .................................................................................................. 53 排流方案设计 ......................................................................................................... 54
锌带排流方案设计结果 ................................................................................. 54 接地网排流方案设计结果 ............................................................................. 56 深井排流方案设计结果 ................................................................................. 58
7.3.1 7.3.2 7.3.3 8
D段检测结果及排流设计 ..................................................................................... 59 8.1
D段交流干扰结果与分析 ..................................................................................... 59
管道交流杂散电流初步检测结果 ................................................................. 59 交流杂散电流干扰专项测试结果 ................................................................. 61
8.1.1 8.1.2 8.2 8.3
D段管道检测结论 ................................................................................................. 72 排流方案设计 ......................................................................................................... 73
锌带排流方案设计结果 ................................................................................. 73 接地网排流方案设计结果 ............................................................................. 75 深井排流方案设计结果 ................................................................................. 77
8.3.1 8.3.2 8.3.3 9
E段检测结果及排流设计 ..................................................................................... 77 9.1
E段交流干扰测试结果与分析 .............................................................................. 77
交流杂散电流初步检测结果 ......................................................................... 77 交流干扰段专项调查结果 ............................................................................. 79
9.1.1 9.1.2 9.2
E段管道检测结论 .................................................................................................. 88
2
9.3
排流方案设计 ......................................................................................................... 89
锌带排流方案设计结果 ................................................................................. 89 接地网排流方案的设计结果 ......................................................................... 90 深井排流方案设计结果 ................................................................................. 92
9.3.1 9.3.2 9.3.3 10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 11 11.1 11.2 11.3
排流施工方案 ................................................................................................... 92 锌带排流地床施工 ................................................................................................. 95 扁铁+角钢接地网的排流地床施工 ....................................................................... 96 深井阳极的排流地床施工 ..................................................................................... 97 去耦合器技术规格及安装要求 ............................................................................. 98 电缆的连接与防腐 ................................................................................................. 99 检查与测试 ........................................................................................................... 100 防护效果评价及验收标准 ................................................................................... 100 注意事项 ............................................................................................................... 100 项目概算 ........................................................................................................ 101 锌带排流地床设计方案概算 ............................................................................... 101 接地网排流设计方案概算 ................................................................................... 102 深井排流设计方案概算 ....................................................................................... 103
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1 项目概况
1.1 交流干扰的危害
国民经济的快速发展和城市化进程的不断推进,极大地促进了石油、电力以及交通运输业的发展。由于地理位置的限制,相关部门在油气管道与电力线路和电气化铁路的设计和建设过程中都会采取路径“择优原则”,这就使得油气管道不可避免地要与高压输电线路或电气化铁路在“公共走廊”中小间距、长距离的并行或交叉;同时随着防腐涂层的发展,PE/3PE等高绝缘性能涂层的应用越来越多;在管道的施工过程中,这些高绝缘性能的涂层不可避免要受到意外的破坏,使得埋地管道面临的交流干扰问题日益突出,严重威胁着管道及其相关设备的安全(绝缘法兰、阴极保护设备等)以及工作人员的人身安全。此外,最令人担忧的是,交流干扰还会造成管道的腐蚀穿孔(即交流腐蚀),从而引起能源浪费、环境污染以及火灾、爆炸等事故,因此埋地管道的交流干扰问题日益受到人们的关注。
1.2 管道概况
根据最新华东管网调控中心精确计算,目前,江苏成品油管道工程(江南部分)在用主管线366km,全线共有输油工艺站场6座(南京首站、镇江分输泵站、常州分输站、E分输站、无锡分输站、苏州末站);全线各站场均为新建站场,各站纳入华东成品油管网上海调控中心统一管理。管道全线设置阴极保护站6座,分别位于南京栖霞油库、镇江谏壁油库、常州钟楼油库、E长山油库、无锡周泾巷内、苏州通桥油库内。分别配有2台恒电位仪及1台阴极保护控制台,利用站内220V电源供阴极保护系统用电。
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图1-1管道沿线走向示意图
根据管道处最新检测,发现有多处处管道交流电压较高,为了详细了解管道整体受干扰状况,为后续排流施工提供详细的数据支持,我单位2014年6月至2014年7月对成品油管道新增交流杂散电流干扰管段进行了详细的测试。
本次检测的交流干扰段的管道为成品油管道,管道的规格为:Φ406.4mm;管径有7.1mm、7.9mm、8.7mm三种规格;管道材质为:L415;管道直埋段采用加强级熔结环氧粉末防腐,穿越段采用3PE防腐层,其中南京至镇江段全程采用3PE防腐层。本次对交流干扰检测的管道总长为64.713km,在报告中我们分为常州、E和A段、B段、镇江338省道段五段管道来对检测结果进行说明与分析。
2 参考标准
1) 业主提供的管道资料
2) GB-T 21448 2008 埋地钢管管道阴极保护技术规范 3) GB-T 21246 2007 埋地钢质管道阴极保护参数测量方法 4) SY-T0017-2006埋地钢质管道直流排流保护技术标准 5) GB-T50698-2011埋地钢质管道交流干扰防护技术标准 6) SY-T 5918-2004 埋地钢质管道外防腐层修复技术规范 7) SY-T0036-2000埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范
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8) SY-T5919-2009埋地钢质管道阴极保护技术管理规程 9) SY-T 0096-2000 强制电流深井阳极地床技术规范 10) SY-T 0516-1997 绝缘法兰设计技术规定
11) SY-T5919-2009埋地钢质管道阴极保护技术管理规程
3 杂散电流干扰检测方案
3.1 测试前调查内容
对管道进行杂散电流干扰检测前需要的调查内容包括: 1、高压输电系统
1)管道与高压输电线路的相对位置关系; 2)接地系统的类型(包括基础)及与管道的距离; 3)高压线等级等参数
4)区域内发电厂(变电站)的设置情况。 2、电气化铁路
1)铁轨与管道的相对位置关系;
2)牵引变电所位置,铁路沿线高压杆塔的位置与分布; 3、管道情况
1)管道外径、壁厚、材质、敷设情况及地面设施等设计资料; 2)管道防腐层绝缘电阻率、防腐层类型和厚度; 3)管道已有阴极保护和防腐设施的运行参数及运行状况; 4)相邻管道或其他埋地金属构筑物干扰腐蚀与防护技术资料; 5)管道目前已有的交流排流设施的参数及位置。
3.2 土壤电阻率测试
1、 测试范围
同时在进行交流干扰电压测试位置和拟建排流地床的位置进行土壤电阻率测试。 2、 测试方法
采用等距法测量从地表至深度为a(1.3~1.5倍管道埋深)的平均土壤电阻率。测量步骤:
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1) 在测量点使用接地电阻测量仪(常用仪器为ZC-8,误差不大于3%),采用四极法进行测试,测量接线见下图。
图3-1土壤电阻率测量接线图
2) 将测量仪的四个电极以等间距a布置在一条直线上,电极入土深度应小于a/20。 3) 转动接地电阻测量仪的手柄,使手摇发电机达到额定转速,调节平衡旋钮,直至电表指针停在黑线上,此时黑线指示的度盘值乘以倍率即为接地电阻值,记录土壤电阻R值。
4)将a,R值录入记录表格,然后根据平均土壤电阻率计算公式进行计算。从地表至深度为a的平均土壤电阻率
ρ=2πaR
式中:ρ——测试点从地表至深度a土层的平均土壤电阻率,Ω·m; a——相邻电极的距离,m;
R——接地电阻仪示值,Ω。
3.3 杂散电流详细测试
3.3.1 杂散电流长时间监测
用uDL1/uDL2数据记录仪采用地表参比法测量管道对地通电电位和管道交流感应电压。每个测试桩进行管地电位测试,利用数据记录仪每秒采集一组数据(包括交流电压,管道电位,测试温度,测试时间),初步测试时间为5min,若发现交流电压
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高于4V,则进行长时间连续测试。测试完成后导出数据并作图。具体测试步骤如下:
1)将数据记录仪与管道及参比电极相连接,参比电极置于管道正上方,接线方式见图3-2;
2)将数据记录仪参数设置为每秒记录一组数据,记录管道交流电压以及管道的通电电位,测试时间以及测试的位置;
3)在干扰区域的每个测试桩处进行测试,初步计划每个点测试时间为5min,通过UDL1显示数据确定干扰情况,对于交流干扰超过3V的区域,每个位置至少测试记录1h。
4)测试完成后将数据导出,并电压随时间变化图,图形如图5-5,根据监测完成的数据初步分析干扰情况,若有直流干扰情况则上报业主。
514UDL123≥10m
图3-2管道交流干扰电压测量接线图
1—数据记录仪;2—参比电极;3—埋地管道;4—测试桩;5—测试导线
3.3.2 交流杂散电流密度测试
对于管道上存在大于 4V 的持续交流干扰电压的区域(国标GB/T 50698-2010),或者根据初步测试结果需要进行重点测试的位置,进一步测试其交流干扰电流密度。对于交流干扰电压剧烈波动或交流干扰严重的管段,根据需要选用uDL1或者uDL2微型数据记录仪进行24h交流干扰电压连续监测(每秒记录1次)。若现场需要进行
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高频率检测则选用DL-1数据记录仪进行高频率记录,该记录仪最高可每秒可记录1000次数据。
管道的交流电流密度可以根据测试管道的交流电压和土壤电阻率,利用下面公式计算得出。
i8V
d式中:
i——评估的交流电流密度(A/m²); V ——交流干扰电压有效值的平均值(V); ρ——土壤电阻率(Ω·m); d ——破损点直径(m)。
注:1)ρ值应取交流干扰电压测试时,测试点处与管道埋深相同的土壤电阻率实测值。
2)d值按发生交流腐蚀最严重考虑,取0.0113。
结合以上数据,通过计算或实际测试得到交流电流密度,判断腐蚀风险。管道受交流腐蚀风险可按下表确定。
表3-1交流干扰程度的判断指标
交流干扰程度 交流电流密度(A/ m2) 弱 <30 中 30~100 强 >100
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4 新旧测试桩编号对照表格
由于在现场测试过程中,管道的测试桩进行了重新的编号,部分数据采用旧的测试桩号来描述,因此在本章中给出新旧测试桩编号的对照表,如下表格。
表4-1新旧测试桩编号对照表格
管段 新编号 NZ026 NZ027 NZ028 NZ029 NZ030 NZ031 NZ032 NZ033 NZ034 NZ035 A段 NZ036 NZ037 NZ038 NZ039 NZ040 NZ041 NZ042 NZ043 NZ044 NZ045 NZ046 NZ074 B段 NZ075 7
旧编号 2044 2051 2052 2058 2060 2066 2069 2073 2075 2078 2082 2084 2086 2090 2093 2095 2097 2105 2109 2116 2121 2270 2276 里程 19.655 20.847 21.744 22.579 23.473 24.603 25.318 27.153 27.805 28.513 29.137 30.108 31.866 32.713 33.357 33.636 35.547 36.526 37.498 38.683 74.782 76.325
NZ076 NZ077 NZ078 NZ079 NZ080 ZC007 ZC008 ZC009 ZC010 ZC011 ZC012 ZC013 ZC014 ZC015 ZC016 镇江338省道及万顷良田段 ZC017 ZC018 ZC019 ZC020 ZC021 ZC022 ZC023 ZC024 ZC025 ZC026 ZC027 ZC028 ZC029 D段 ZC030 8
2279 2289 2294 2300 2301 2327 2328 2329 2330 2331 2332 2335 2336 2340 2345 2347 2350 2356 2359 2364 2368 2376 2381 2387 2388 2391 2393 3001 3009 77.628 78.852 79.976 82.892 84.142 94.2 94.546 95.434 96.444 97.825 98.665 100.011 100.911 101.619 103.668 104.284 104.624 105.363 105.779 107.131 107.941 108.863 109.917 111.635 112.451 113.473 114.721 115.266 116.115
ZC031 ZC032 ZC033 ZC034 ZC035 ZC036 ZC037 ZC038 ZC039 ZC040 ZC041 ZC042 ZC043 ZC044 ZC045 ZC046 ZC047 ZC048 E段 9
3017 3027 3032 3042 3049 3056 3061 3070 3077 3080 3087 3095 3100 3017 3114 3118 3125 3130 CJ 4168 CJ 4170 CJ 4173 CJ 4176 CJ 4183 CJ 4189 JW4194 CJ 4199 CJ 4209 CJ 4219 CJ 4236 117.115 118.356 119.151 120.08 121.085 122.15 123.15 124.2 125 126.12 127.1 127.9 129.012 130.3 130.908 131.909 132.919 133.933 31.232 32.015 33.26 34.001 35.115 35.95 37.33 38.29 39.97 42.05 45.07
CJ 4246 46.54 5 A段检测结果及排流设计
5.1 交流干扰结果与分析
5.1.1 管道交流段检测结果
我方对存在交流干扰的管道A段21处测试桩进行了杂散电流检测,其中17处测试桩进行了干扰电压、电位数据的24小时采集,4处测试桩干扰小或超出测试区域,进行了短时数据预测试(表格中加粗字体为短时预测试)。21个测试桩的交流电压的检测结果见下表格和交流干扰电压图:
表5-1A段管道交流干扰检测结果
管道交流电压/V 测试桩编号 最大值 NZ026 NZ027 NZ028 NZ029 NZ030 NZ031 NZ032 NZ033 NZ034 NZ035 NZ036 NZ037 NZ038 NZ039 NZ040 3.62 4.64 7.46 9.13 9.95 10.21 11.12 16.54 18.97 28.09 28.11 18.34 23.70 15.60 18.35 平均值 1.54 1.70 0.64 1.28 1.37 1.01 1.15 1.74 1.81 2.17 1.21 1.21 1.79 1.31 0.93 最小值 0.30 0.23 0.00 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 0.08 0.21 0.08 0.08 0.08 0.01 0.00 最大值 -0.32 -0.78 -0.43 -0.57 -0.47 -0.62 -0.42 -0.45 -0.31 -0.35 0.21 -0.40 -0.26 -0.38 -0.56 平均值 -1.07 -1.07 -1.08 -1.10 -1.10 -1.13 -1.08 -1.00 -1.01 -1.00 -0.96 -0.95 -0.95 -1.05 -1.06 最小值 -1.38 -1.37 -1.65 -1.61 -1.64 -1.63 -1.63 -1.50 -1.60 -1.66 -1.67 -1.61 -1.60 -1.65 -1.57 管道通电电位/V 10
NZ041 NZ042 NZ043 NZ044 NZ045 NZ046 16.30 20.44 14.91 15.71 11.69 5.35 1.46 0.99 1.95 1.78 2.44 2.09 0.01 0.00 0.08 0.00 0.23 0.22 0.08 -0.42 -0.49 -0.45 -0.52 -0.69 -1.04 -1.05 -0.94 -0.97 -0.93 -0.95 -1.56 -1.62 -1.34 -1.43 -1.27 -1.22
图5-1A段管道交流干扰检测结果图
检测结果显示,其中有20处的管道交流电压最大值高于4V,1处管道交流电压的最大值接近4V。所有检测位置的平均交流电压均小于4V,根据标准GB /T50698规定,对于交流电压高于4V位置的管道,需要根据交流电流密度来进一步判断管道的交流干扰程度,为了充分考虑交流干扰的影响,对此段的管道进一步进行交流干扰的专项调查。
5.1.2 交流干扰段专项调查结果
5.1.2.1 管线干扰源的调查结果
六里村段NZ029—NZ045共计14.919km,沿线多处高铁交叉并行,且于NZ038测试桩附近,穿越高铁变电所接地区,本段管道受高铁系统干扰,交流电压呈现脉冲式变化,峰值电压较高,虽然目前已有4处排流点,但多数测试桩最大干扰电压仍超
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过安全电压。
图5-2A段管道走向示意图
图 5-3高铁与管道走向现场照片
5.1.2.2 土壤电阻率测试结果
表5-2镇江段管道土壤电阻率测试结果
测试桩编号 测试埋深/m 测试电阻/Ω 土壤电阻率/Ω·m 12
备注 NZ026 NZ027 NZ028 NZ029 NZ030 NZ031 NZ032 NZ033 NZ034 NZ035 NZ036 NZ037 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 1.85 1.2 2.5 3.7 1.45 1 1.15 1.7 2.5 2.95 2.95 2.1 29.06 18.85 39.27 58.12 22.78 15.71 18.06 26.70 39.27 46.34 46.34 32.99 丁家边东侧测试桩 电流桩,4个线头 红门,测试桩桩体破损 深坑农田,东侧500米宝华交流排流点1(智能测试桩4)NZ09 苏家边大桥西(智能测试桩5)NZ10 最后一个桩 悬崖峭壁边 句蜀路西250米 朱家边高铁测试桩,下蜀段1号排流点(智能测试桩6)NZ11 朱家边测试桩(智能测试桩7)NZ12 高铁变电所东50米。高铁变电所两旁,分别是下蜀段2、3号排流点(智能测试桩8)NZ13 阀室岔路,附近是下蜀段4号排流点 窑业村电流桩 窑业茶厂测试桩(小桩) 上庄砂石路南30米 皮带廊东侧农田(智能测试桩9)NZ14 杨家边测试桩 砌块厂东50米坡下 洒燕河东350米养鹅厂对面 金家边西侧农田 NZ038 2.5 2.575 40.45 NZ039 NZ040 NZ041 NZ042 NZ043 NZ044 NZ045 NZ046 NZ047 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 1.875 1.55 2.8 1.35 1.35 1.875 1.15 1.8 1.875 29.45 24.35 43.98 21.21 21.21 29.45 18.06 28.27 29.45 参考标准GB/T 21447-2008规定,根据土壤电阻率将土壤腐蚀性分为以下三个等级:
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表5-3一般地区土壤腐蚀性分级
等级 土壤电阻率(Ω·m) 强 <20 中 20~50 弱 >50 测试结果显示,此段管道所处环境有16处土壤电阻率介于20~50Ω•m之间,土壤腐蚀性评价为“中”,有4处土壤电阻率小于20Ω·m,土壤腐蚀性评价为“强”。有1处土壤电阻率大于50Ω·m,土壤腐蚀性评价为“弱”。
通过对测试桩处土壤电阻率的测定,其结果显示,此段管道所处环境的土壤电阻率均较低,土壤腐蚀性高。 5.1.2.3 交流电流密度测试结果
为了进一步评价管道交流干扰的程度,根据交流电流密度的计算公式,计算管道的交流电流密度值:
JAC8V d式中: JAC——评估的交流电流密度,A/m²;
V ——交流干扰电压有效值的平均值,V; ρ——土壤电阻率,Ω·m; d ——破损点直径,取0.0113m。
表5-4A段管道交流电流密度计算结果
测试桩编号 NZ026 NZ027 NZ028 NZ029 NZ030 NZ031 NZ032 NZ033 平均交流电流密度 (A/m²) 11.91 20.28 3.66 4.95 13.57 14.42 14.29 14.68 14
NZ034 NZ035 NZ036 NZ037 NZ038 NZ039 NZ040 NZ041 NZ042 NZ043 NZ044 NZ045 NZ046 10.39 10.54 5.87 8.28 9.97 10.00 8.64 7.48 10.52 20.69 13.66 30.40 16.68
图5-4管道交流电流密度分布图
根据管道交流电流的计算结果可知,其中有21处的平均交流电流密度均小于30A/m2,根据标准GB/T50698规定,干扰程度为“弱”。
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5.1.2.4 管道交流干扰程度的长时间监测结果
交流干扰的专项测试时,对17处的交流电压高于4V的测试桩位置的交流干扰电压长时间的监测。
图5-5 NZ028测试桩交流干扰电压图
图5-6 NZ029测试桩交流干扰电压图
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图5-7 NZ030测试桩交流干扰电压图
图5-8 NZ031测试桩交流干扰电压图
图5-9 NZ032测试桩交流干扰电压图
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图5-10 NZ033测试桩交流干扰电压图
图5-11 NZ034测试桩交流干扰电压图
图5-12 NZ035测试桩交流干扰电压图
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图5-13 NZ036测试桩交流干扰电压图
图5-14 NZ037测试桩交流干扰电压图
图5-15 NZ038测试桩交流干扰电压图
19
图5-16 NZ039测试桩交流干扰电压图
图5-17 NZ040测试桩交流干扰电压图
图5-18 NZ041测试桩交流干扰电压图
20
图5-19 NZ042测试桩交流干扰电压图
图5-20 NZ043测试桩交流干扰电压图
图5-21 NZ044测试桩交流干扰电压图
21
以上管道的交流干扰电压图可知,在A段NZ028-NZ044之间段,管道主要受京沪高速铁路交流电力系统的影响,在高铁经过时,管道的交流电压上升,高铁经过后,管道的交流电压恢复到较小的水平,管道的交流电压随高铁的运行呈现不规则的脉冲式波动,晚上高铁停运后,管道交流电压也随之恢复正常。虽然此处之前已进行过排流措施,但随着高速铁路的运载增加,对管道的交流干扰影响也随之增加,本次测试其中有11处的交流干扰电压的最大值超过安全电压15V,虽然平均交流电流密度较小,交流腐蚀风险较小,但是由于交流干扰电压超过安全电压,建议在这些位置采取交流排流措施。同时由管道阴保电位监测结果可以看出此段管道也受到一定的地铁直流杂散电流干扰。
5.2 A段管道检测结论
A段NZ028-NZ044之间管道主要受京沪高速铁路交流电力系统的影响,交流电压最大值达到28.11V,管道交流电压随高铁的运行呈现不规则的脉冲式波动,晚上高铁停运后,管道交流电压也随之恢复正常。管道平均交流电流密度较小,交流腐蚀风险较小,但是由于部分位置交流干扰电压超过安全电压,对于管道交流电压高于安全电压15V的位置,建议采取交流排流措施。同时由管道阴保电位监测结果可以看出此段管道也受到一定程度的地铁直流杂散电流干扰。
5.3 排流方案设计
5.3.1 锌带排流方案设计结果
根据相关规范的要求,并结合管道沿线的实际情况,设计采用固态去耦合器接地法作为本工程的交流干扰排流保护方案。固态去耦合器接地法是在管道一侧安装排流地床,排流地床通过固态去耦合器与管道相连,由于固态去耦合器具有隔直流、通交流的特点,一方面可以应用在有阴极保护的管道上,另一方面也使得排流地床材料有更多的选择,不再局限于镀锌扁钢、钢管、牺牲阳极等材料,可以选择锌接地材料,铸铁材料等。固态去耦合器的导通电压根据可阴极保护的准则进行任意设置。
本设计的交流干扰排流措施拟采用由排流地床和固态去耦合器组成综合排流,排流地床的大小由以下公式进行计算。
(1)根据现场测试结果确定感应的峰值电压VO,测试点处的土壤电阻率ρ;
22
(2)根据相关标准和标书的规定确定缓解后的干扰电压Vmit; (3)根据现场测试结果确定管道的特征阻抗;
(4)根据国际上权威机构Pipeline Research Council International,Inc.的研究报告《AC PREDICTIVE AND MITIGATION TECHNIQUES》提供的简化公式估算排流地床的预期接地电阻:
VmitVO1Z12R (1)
式中:Vmit为缓解目标电压,V;
VO为感应峰值电压,V;
Z为管道特征阻抗,Ω;
R为排流地床的目标接地电阻,Ω。
本次于E段4199测试桩处进行排流实验,安装临时锌接地地床,地床接地电阻为6.75Ω,将管道与临时地床连接,连接之后管道交流电压降低了1.5V,通过此实验工程及以上经验公式,计算出管道的特征阻抗值为3.375Ω,最后根据管道的特征阻抗值计算出排流地床的目标接地电阻。
23
图5-22临时锌接地地床现场施工照片
连接临时接地地床
图5-23 4199测试桩处交流电压变化图
最后结合地床接地电阻公式,根据排流地床的预期接地电阻估算地床的尺寸。 对于水平锌带接地电阻可采用以下公式:
24
L2Rln()
2Ltd (2)
式中:R为地床接地电阻,Ω;
为土壤电阻率,Ω·m;
L为地床长度,m; t 为地床的埋设深度,m; d为地床直径,m。
采用锌带的缓解地床时,锌带的规格可以选用:ZR-3型,界面尺寸12.70×14.28/mm,填包料的直径选择20cm。所采购锌阳极应满足GB/T21448-2008《埋地钢质管道阴极保护规范》的要求。
根据以上检测结果,结合现场情况,对交流电压超标段管道进行排流措施,由于A段管道相对独立,故而可单独进行设计,此段管道详细测试结果如下:
表5-5六里村段管道交流电流杂散电流干扰详细测试结果 管道交流电压/V 最大值 NZ026 NZ027 NZ028 NZ029 NZ030 NZ031 3.62 4.64 7.46 9.13 9.95 10.21 平均值 1.54 1.7 0.64 1.28 1.37 1.01 最小值 0.3 0.23 0 0.02 0.01 0.01 土壤电阻率/Ω·m 29.06 18.85 39.27 58.12 22.78 15.71 交流电流密度 (A/m²) 11.91 20.28 3.66 4.95 13.57 14.42 备注 丁家边东侧测试桩 电流桩,4个线头 红门,测试桩桩体破损 深坑农田,东侧500米宝华交流排流点1(智能测试桩4)NZ09 苏家边大桥西(智能测试桩5)NZ10 苏最后一个桩 悬崖峭壁边 句蜀路西250米 朱家边高铁测试桩,下蜀测试桩编号 NZ032 NZ033 NZ034 NZ035 NZ036 11.12 16.54 18.97 28.09 28.11 1.15 1.74 1.81 2.17 1.21 0 0 0.08 0.21 0.08 18.06 26.7 39.27 46.34 46.34 25
14.29 14.68 10.39 10.54 5.87
段1号排流点(智能测试桩6)NZ11 NZ037 18.34 1.21 0.08 32.99 8.28 朱家边测试桩(智能测试桩7)NZ12 高铁变电所东50米.高铁变电所两旁,分别是下蜀段2、3号排流点(智能测试桩8)NZ13 阀室岔路,附近是下蜀段4号排流点 窑业村电流桩 窑业茶厂测试桩(小桩) 上庄砂石路南30米 皮带廊东侧农田(智能测试桩9)NZ14 杨家边测试桩 砌块厂东50米坡下 洒燕河东350米养鹅厂对面 NZ038 23.7 1.79 0.08 40.45 9.97 NZ039 NZ040 NZ041 NZ042 NZ043 NZ044 NZ045 NZ046 15.6 18.35 16.3 20.44 14.91 15.71 11.69 5.35 1.31 0.93 1.46 0.99 1.95 1.78 2.44 2.09 0.01 0 0.01 0 0.08 0 0.23 0.22 29.45 24.35 43.98 21.21 21.21 29.45 18.06 28.27 10 8.64 7.48 10.52 20.69 13.66 30.4 16.68 由现场调查结果可知此段管道之前已做排流措施,以前排流位置分别为NZ031 、NZ036、NZ038、NZ039测试桩附近,从检测结果可知,此段管道所受交流电流干扰依然较为严重,主要受电气化高铁影响,因此需进一步进行排流,根据现场管道与高铁走向情况及检测结果拟计划在NZ033、NZ034、NZ035、NZ036、NZ037、NZ038、NZ040、NZ042共8处位置进行排流措施,由于高铁的交流干扰较为严重,初步以将最高交流电压降到15V以下为目标,根据公式(1)和(2)计算出各排流位置目标接地电阻值及锌带长度,计算结果如下:
表5-6A段排流地床预期接地电阻计算表
测试桩编号 NZ033 NZ034 NZ035 NZ036 管道交流峰值电压/V 16.54 18.97 28.09 28.11 土壤电阻率/Ω·m 26.7 39.27 46.34 46.34 交流电压缓解目标/V 15 15 15 15 26
管道对地电阻/Ω 3.38 3.38 3.38 3.38 排流地床预期接地电阻/Ω 16.44 6.38 1.93 1.93 考虑余量之后的地床接地电阻(50%余量)/Ω 8.22 3.19 0.965 0.97
NZ037 NZ038 NZ040 NZ042 18.34 23.7 18.35 20.44 32.99 40.45 24.35 21.21 15 15 15 15 3.38 3.38 3.38 3.38 7.58 2.91 7.56 4.65 3.79 1.45 3.78 2.325 表5-7A段排流地床长度计算表
测试桩编号 NZ033 NZ034 NZ035 NZ036 NZ037 NZ038 NZ040 NZ042 土壤电阻率/Ω·m 16.54 39.27 46.34 46.34 32.99 40.45 24.35 21.21 交流电流密度 (A/m²) 16.68 10.39 10.54 5.87 8.28 9.97 8.64 10.52 锌带埋深/m 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 地床直径/m 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 目标排流地床接地电阻/Ω 8.22 3.19 0.965 0.97 3.79 1.45 3.78 2.325 设计接地电阻/Ω 1.5. 1.6 0.92 0.92 1.89 1.16 1.0 0.90 锌带长度/m 20 30 80 80 20 50 30 30 5.3.2 接地网排流方案设计结果
本次设计的排流地床初步拟采用锌带加填包料,由于现场征地难易程度无法确定,对于部分排流点可能无法埋设锌带,可以考虑采用扁铁+角钢的接地网作为排流地床。
每个接地网的尺寸为8m×8m,由镀锌扁铁连接片和镀锌角钢接地极组成,接地极深度为2m,共25支,镀锌扁铁连接片40段,每段长2m,总长130m。镀锌扁铁的规格为40×4mm,镀锌角钢的规格为50×50×5mm。
27
图5-24镀锌扁铁接地网
利用CDEGS软件计算了不同数量的镀锌扁铁接地网(8m×8m)的缓解效果,并和水平锌带的缓解效果进行对比。
500m水平锌带 1个8m*8m接地网 5个8m*8m接地网 7个8m*8m接地网 9个8m*8m接地网 11个8m*8m接地网 13个8m*8m接地网10080AC Potential, V6040200050001000015000200002500030000Distance, m
图5-25接地网与500m水平锌带的效果比较
由图5-25可见,500m水平锌带和9个8m×8m的接地网(1170m镀锌扁铁材料)缓解效果相当。
根据这个效果比较,估算每个排流点需要8m×8m的接地网的数量。
表5-8排流点缓解地床需要的接地网的数量(高铁段目标电压15V)
管段 A段 测试桩编号 NZ033 土壤电阻率/Ω·m 16.54 设计接地电阻/V 锌带长度/m 1.5. 20 需要接地网的数量(8m×8m)/个 1 28
NZ034 NZ035 NZ036 NZ037 NZ038 NZ040 NZ042 39.27 46.34 46.34 32.99 40.45 24.35 21.21 1.6 0.92 0.92 1.89 1.16 1 0.9 30 80 80 20 50 30 30 1 2 2 1 1 1 1 5.3.3 深井排流方案设计结果
深井排流地床材料采用钢管,钢管的规格选择φ159×5mm,钢管的长度根据目标的接地电阻计算得到,由于未测试深层土壤电阻率,平均土壤电阻率按照50Ω·m来计算。
阳极井的设计深度根据CP3培训教材的公式计算得到。
R4Lln()12Ld (3)
目标排流地床接地电阻/Ω 8.22 3.19 0.965 0.97 3.79 1.45 3.78 2.325 设计接地电阻/Ω 3.60 2.62 0.84 0.84 3.60 1.31 2.62 2.08 表5-9深井缓解地床需要的阳极井深度计算结果(高铁段目标电压15V)
测试桩编号 NZ033 NZ034 NZ035 NZ036 NZ037 NZ038 NZ040 NZ042 土壤电阻率/Ω·m 50 50 50 50 50 50 50 50 地床直径/m 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 阳极井深度/m 10 15 60 60 10 35 15 20 注:排流地床单口井无法达到设计深度,可以采用多口阳极井并联。
29
6 B段检测结果及排流设计
6.1 交流干扰结果与分析
6.1.1 管道交流段检测结果
我方对存在交流干扰的管道B段共计7处测试桩进行了杂散电流检测,其中6处测试桩进行了干扰电压、电位数据的24小时采集,1处测试桩干扰小或超出测试区域,进行了短时数据预测试(表格中加粗字体为短时预测试);7个测试桩的交流电压的检测结果见下表格和交流干扰电压图:
表6-1基冯路段管道交流干扰检测结果
测试桩编号 NZ074 NZ075 NZ076 NZ077 NZ078 NZ079 NZ080 最大值 1.46 2.19 8.29 9.09 3.68 11.18 7.01 管道交流电压/V 平均值 0.66 1.79 6.90 5.70 0.77 8.26 4.13 最小值 0.07 1.43 5.49 2.29 0.00 3.78 0.24 最大值 -0.92 -0.89 -0.93 -0.84 -0.89 -1.11 -1.05 管道通电电位/V 平均值 -0.94 -0.92 -0.96 -1.00 -1.04 -1.14 -1.16 最小值 -0.95 -0.95 -1.00 -1.12 -1.12 -1.19 -1.22 30
图6-1基冯路段管道交流干扰检测结果图
检测结果显示,其中有4处的管道最大交流电压高于4V,1处管道的最大交流电压接近4V,根据标准GB /T50698规定,对于交流电压高于4V位置的管道,需要根据交流电流密度来进一步判断管道的交流干扰程度,为了充分考虑交流干扰的影响,对这段测试桩段的管道进一步进行交流干扰的专项调查。
6.1.2 交流干扰段专项调查结果
6.1.2.1 管线干扰源的调查结果
基冯路段NZ075—NZ079共计6.567km,沿线有多组高压线伴行,多为500kV与220kV,本段管道受高压线路干扰。在测试桩NZ075和NZ078的干扰电压偏小,与相邻管段干扰值不很匹配,调查发现此两处均为定向钻穿越段,可能是光缆套管在穿越中与管道搭接,套管作为管道的接地将一部分交流干扰排掉导致的。
31
图6-2基冯路段NZ075—NZ079与338省道段(含万顷良田)管道走向图
图 6-3现场管道与高压线路照片
32
6.1.2.2 土壤电阻率测试结果
表6-2镇江段管道土壤电阻率测试结果
测试桩编号 NZ074 NZ075 NZ076 NZ077 NZ078 NZ079 NZ080 测试埋深/m 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 测试电阻/Ω 1.35 2.05 1.25 1.4 1.25 1.5 1.2 土壤电阻率/Ω·m 21.21 32.20 19.64 21.99 19.64 23.56 18.85 备注 高铁桥下(智能测试桩18)NZ23 运河东侧,穿越 坟场 鱼干坝(智能测试桩19)NZ24 蔡家坝,穿越 S338测试1 S338测试2(智能测试桩20)NZ25 参考标准GB/T 21447-2008规定,根据土壤电阻率将土壤腐蚀性分为以下三个等级:
表6-3一般地区土壤腐蚀性分级
等级 土壤电阻率(Ω·m) 强 <20 中 20~50 弱 >50 测试结果显示,此段管道所处环境有4处土壤电阻率介于20~50Ω•m之间,土壤腐蚀性评价为“中”,有3处土壤电阻率小于20Ω·m,土壤腐蚀性评价为“强”。
通过对测试桩处土壤电阻率的测定,其结果显示,此段管道所处环境的土壤电阻率均较低,土壤腐蚀性高。 6.1.2.3 交流电流密度测试结果
为了进一步评价管道交流干扰的程度,根据交流电流密度的计算公式,计算管道的交流电流密度值:
JAC8V d式中: JAC——评估的交流电流密度,A/m²;
V ——交流干扰电压有效值的平均值,V; ρ——土壤电阻率,Ω·m;
33
d ——破损点直径,取0.0113m。
表6-4B段管道交流干扰电流密度计算结果
测试桩编号 NZ074 NZ075 NZ076 NZ077 NZ078 NZ079 NZ080 平均交流电流密度 (A/m²) 7.02 12.56 79.17 58.48 8.84 79.04 49.45
图6-4管道交流电流密度分布图
根据管道交流电流的计算结果可知,其中有3处的交流电流密度小于30A/m2,根据标准GB/T50698规定,干扰程度为“弱”;其中有4处的交流电流密度处于30~100 A/m2,干扰程度判定为“中”,宜采取交流干扰防护措施。 6.1.2.4 管道交流干扰程度的长时间监测结果
交流干扰的专项测试时,对4处的交流电压高于4V和2处交流电压接近4V的6
34
个测试桩位置的交流干扰电压长时间的监测。
图6-5 NZ075测试桩交流干扰电压图
图6-6 NZ076测试桩交流干扰电压图
35
图6-7 NZ077测试桩交流干扰电压图
图6-8 NZ078测试桩交流干扰电压图
图6-9 NZ079测试桩交流干扰电压图
36
图6-10 NZ080测试桩交流干扰电压图
测试桩标号为NZ075、NZ078交流电位均在小于4V,表明此段管道受到交流杂散电流的干扰影响较小。在测试桩标号为NZ076-NZ077和NZ079- NZ080处管道的直流电位基本保持稳定,但是其交流电压受高压交流输电线路的影响均大于或者接近于4V,其交流电流密度也全部大于30A/m2,最大值可达到79.17A/m2,此段管道存在较大的交流杂散电流干扰的腐蚀风险,宜采取交流排流措施。
6.2 B段管道检测结论
B段管道受到的交流干扰影响主要由于高压交流输电线路造成,其中有4个测试桩分别为:NZ076、NZ077、NZ079和NZ080的交流电压高于4V,交流电流密度在30~100A/m2范围内,宜采取交流排流措施。而且在NZ078与NZ079测试桩之间距离有2.9km,但两个测试桩之间无其他测试桩,建议在此两个测试桩之间每隔1km增加1处测试桩。
6.3 排流方案设计
6.3.1 锌带排流方案设计结果
根据调查结果可知,B段管道与其他管道相对独立,可单独进行设计排流,管道与交流高压线路走向示意图如下(黄色为管道,红色为高压线路):
37
图6-11B段管道与高压线路走向示意图 表6-5B段管道交流电流杂散电流干扰详细测试结果
测试桩编号 NZ074 NZ075 NZ076 NZ077 NZ078 NZ079 NZ080 管道交流电压/V 最大值 1.46 2.19 8.29 9.09 3.68 11.18 7.01 平均值 0.66 1.79 6.9 5.7 0.77 8.26 4.13 最小值 0.07 1.43 5.49 2.29 0 3.78 0.24 土壤电阻率/Ω·m 21.21 32.2 19.64 21.99 19.64 23.56 18.85 交流电流密度 (A/m²) 7.02 12.56 79.17 58.48 8.84 79.04 49.45 备注 高铁桥下(智能测试桩18)NZ23 运河东侧,穿越 坟场 鱼干坝(智能测试桩19)NZ24 蔡家坝,穿越 S338测试 S338测试2(智能测试桩20)NZ25 根据检测结果以及现场情况,拟计划在NZ076、NZ077、NZ079、NZ080共4处安装排流地床,这4处是干扰较为严重的位置且超过标准规定的位置,故而设计排流地床进行排流故而在这4处安装排流地床,利用锌地床接地电阻计算公式计算缓解后地床所需的接地电阻与锌带长度,计算结果如下:
38
表6-6排流地床预期接地电阻计算表
测试桩编号 NZ076 NZ077 NZ079 NZ080 管道交流峰值电压/V 8.29 9.09 11.18 7.01 土壤电阻率/Ω·m 19.64 21.99 23.56 18.85 交流电压缓解目标/V 4 4 4 4 管道对地电阻/V 3.38 3.38 3.38 3.38 排流地床预期接地电阻/V 1.57 1.32 0.94 2.24 考虑余量之后的地床接地电阻(50%余量)/V 0.79 0.66 0.47 1.12 表6-7A段排流地床长度计算表
测试桩编号 NZ076 NZ077 NZ079 NZ080 土壤电阻率/Ω·m 8.29 21.99 23.56 18.85 交流电流密度 (A/m²) 79.17 58.48 79.04 49.45 锌带埋深 1.5 1.5 1.5 1.5 地床直径/m 0.2 0.2 0.2 0.2 目标排流地床接地电阻/V 0.79 0.66 0.47 1.12 设计接地电阻/V 0.67 0.63 0.46 0.8 锌带长度/m 40 50 80 30 6.3.2 接地网排流方案设计结果
本次设计的排流地床初步拟采用锌带加填包料,由于现场征地难易程度无法确定,对于部分排流点可能无法埋设锌带,可以考虑采用扁铁+角钢的接地网作为排流地床。
每个接地网的尺寸为8m×8m,由镀锌扁铁连接片和镀锌角钢接地极组成,接地极深度为2m,共25支,镀锌扁铁连接片40段,每段长2m,总长130m。镀锌扁铁的规格为40×4mm,镀锌角钢的规格为50×50×5mm。
图6-12镀锌扁铁接地网
39
利用CDEGS软件计算了不同数量的镀锌扁铁接地网(8m×8m)的缓解效果,并和水平锌带的缓解效果进行对比。
500m水平锌带 1个8m*8m接地网 5个8m*8m接地网 7个8m*8m接地网 9个8m*8m接地网 11个8m*8m接地网 13个8m*8m接地网10080AC Potential, V6040200050001000015000200002500030000Distance, m
图6-13接地网与500m水平锌带的效果比较
由图6-13可见,500m水平锌带和9个8m×8m的接地网(1170m镀锌扁铁材料)缓解效果相当。
根据这个效果比较,估算每个排流点需要8m×8m的接地网的数量。
表6-8排流点缓解地床需要的接地网的数量(高铁段目标电压15V)
管段 测试桩编号 NZ076 NZ077 土壤电阻率/Ω·m 19.64 21.99 23.56 18.85 设计接地电阻/V 0.67 0.63 0.46 0.8 锌带长度/m 40 50 80 30 需要接地网的数量(8m×8m)/个 1 1 2 1 B段 NZ079 NZ080 6.3.3 深井排流方案设计结果
深井排流地床材料采用钢管,钢管的规格选择φ159×5mm,钢管的长度根据目标的接地电阻计算得到,由于未测试深层土壤电阻率,平均土壤电阻率按照50Ω·m来计算。
阳极井的设计深度根据CP3培训教材的公式得到。
40
R4Lln()12Ld (3)
目标排流地床接地电阻/Ω 0.79 0.66 0.47 1.12 表6-9深井缓解地床需要的阳极井深度计算结果(目标电压4V)
测试桩编号 NZ076 NZ077 NZ079 NZ080 土壤电阻率/Ω·m 50 50 50 50 地床直径/m 0.159 0.159 0.159 0.159 设计接地电阻/Ω 0.78 0.66 0.47 1.07 阳极井深度/m 65 80 120 45 注:排流地床单口井无法达到设计深度,可以采用多口阳极井并联。
7 C段检测结果及排流设计
7.1 镇江段交流干扰结果与分析
7.1.1 管道交流段检测结果
我方对存在交流干扰的管道C段共计22处测试桩进行了杂散电流检测,其中19处测试桩进行了干扰电压、电位数据的24小时采集,3处测试桩干扰小或超出测试区域,进行了短时数据预测试(表格中加粗字体为短时预测试)。22个测试桩的交流电压的检测结果见下表格和交流干扰电压图:
表7-1 338省道与万顷良田段管道交流干扰检测结果 管道交流电压/V 测试桩编号 最大值 ZC007 ZC008 ZC009 ZC010 ZC011 ZC012 ZC013 5.22 8.44 9.41 12.40 11.23 11.09 9.77 平均值 2.24 4.07 5.56 5.30 7.16 5.75 6.75 最小值 0.12 0.32 2.72 0.75 3.53 0.76 4.54 41
管道通电电位/V 最大值 -0.53 -0.52 0.28 -1.13 0.49 -0.57 -0.16 平均值 -1.19 -1.19 -1.18 -1.18 -1.18 -1.17 -1.16 最小值 -1.73 -1.31 -1.88 -1.36 -2.67 -1.50 -3.83 ZC014 ZC015 ZC016 ZC017 ZC018 ZC019 ZC020 ZC021 ZC022 ZC023 ZC024 ZC025 ZC026 ZC027 ZC028 10.12 9.85 15.62 8.86 9.80 9.70 9.18 7.78 5.60 3.09 3.33 4.46 2.73 2.01 1.31 6.27 6.05 3.55 3.90 6.57 7.05 6.62 5.52 3.60 2.10 2.02 3.00 2.55 1.79 0.85 2.73 2.79 0.51 0.64 2.92 5.12 4.87 3.35 2.03 1.24 1.10 1.45 2.34 1.48 0.61 -1.09 -1.09 -0.04 -0.74 -0.98 -1.07 -1.06 -0.84 -1.04 -1.03 -1.04 -0.95 -1.03 -1.01 -1.01 -1.15 -1.14 -1.15 -1.14 -1.15 -1.11 -1.10 -1.09 -1.12 -1.09 -1.11 -1.09 -1.06 -1.06 -1.04 -1.22 -1.19 -2.75 -1.26 -1.27 -1.15 -1.14 -1.16 -1.16 -1.16 -1.17 -1.15 -1.10 -1.09 -1.08
图7-1338省道与万顷良田段管道交流干扰检测结果图
检测结果显示,其中有16处的管道最大交流电压高于4V,3处管道的最大交流
42
电压接近4V。根据标准GB /T50698规定,对于交流电压高于4V位置的管道,需要根据交流电流密度来进一步判断管道的交流干扰程度,为了充分考虑交流干扰的影响,对这段测试桩段的管道进一步进行交流干扰的专项调查。
7.1.2 交流干扰段专项调查结果
7.1.2.1 管线干扰源的调查结果
338省道段(含万顷良田)NZ079—NZ080、ZC007—ZC025共计18.685km,沿线有多组高压线伴行,多为220kV新投用高压线路,该区域段管道与高压线距离的远近在不同的区域有着不同的变化。
图7-2基冯路段NZ075—NZ079与338省道段(含万顷良田)管道走向图
图 7-3现场干扰源照片
43
7.1.2.2 土壤电阻率测试结果
表7-2镇江段管道土壤电阻率测试结果
测试桩编号 ZC007 ZC008 ZC009 ZC010 ZC011 ZC012 ZC013 ZC014 ZC015 ZC016 ZC017 ZC018 ZC019 ZC020 ZC021 ZC022 ZC023 ZC024 ZC025 ZC026 ZC027 ZC028 测试埋深/m 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 测试电阻/Ω 1.25 1.2 1.15 2 1.15 1.2 1 1.6 1.2 1.4 1.3 1.85 1.1 0.9 1.35 1.15 1.2 1.35 1.55 1.65 1.95 1.7 土壤电阻率/Ω·m 19.64 18.85 18.06 31.42 18.06 18.85 15.71 25.13 18.85 21.99 20.42 29.06 17.28 14.14 21.21 18.06 18.85 21.21 24.35 25.92 30.63 26.70 备注 丁岗工业园北侧(智能测试桩23)ZC02 五金厂东100米 蒋村东测试桩(智能测试桩24)ZC03 S241东侧前10米 (智能测试桩25)ZC04 章村测试桩(智能测试桩26)ZC05 港中路路边测试桩 万顷良田水塘边 小路坟堆前100米 赵家村 不到林常路电流桩(4个线头) 林常路东水沟边 不到新的养猪场 王巷村土地庙后 下祁村(智能测试桩27)ZC06 物流公司围墙拐角 电镀厂南300米 李家村塘南150米,丹阳交流排流点1# 树林中 九曲河北侧测试桩(智能测试桩28)ZC07 古巷村南100米 S122省道北400米 参考标准GB/T 21447-2008规定,根据土壤电阻率将土壤腐蚀性分为以下三个等级:
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表7-3一般地区土壤腐蚀性分级
等级 土壤电阻率(Ω·m) 强 <20 中 20~50 弱 >50 测试结果显示,此段管道所处环境有11处土壤电阻率介于20~50Ω•m之间,土壤腐蚀性评价为“中”,有11处土壤电阻率小于20Ω·m,土壤腐蚀性评价为“强”。
通过对测试桩处土壤电阻率的测定,其结果显示,此段管道所处环境的土壤电阻率均较低,土壤腐蚀性高。 7.1.2.3 交流电流密度测试结果
为了进一步评价管道交流干扰的程度,根据交流电流密度的计算公式,计算管道的交流电流密度值:
JAC8V d式中: JAC——评估的交流电流密度,A/m²;
V ——交流干扰电压有效值的平均值,V; ρ——土壤电阻率,Ω·m; d ——破损点直径,取0.0113m。
表7-4镇江338省道段管道交流干扰电流计算结果
测试桩编号 ZC007 ZC008 ZC009 ZC010 ZC011 ZC012 ZC013 ZC014 ZC015 平均交流电流密度 (A/m²) 25.66 48.71 69.37 38.04 89.43 68.72 96.87 56.29 72.35 45
ZC016 ZC017 ZC018 ZC019 ZC020 ZC021 ZC022 ZC023 ZC024 ZC025 ZC026 ZC027 ZC028 36.42 43.09 51.00 92.02 105.49 58.72 44.89 25.07 21.50 27.78 22.15 13.15 7.21
图7-4管道交流电流密度分布图
根据管道交流电流的计算结果可知,其中有7处的交流电流密度小于30A/m2,根据标准GB/T50698规定,干扰程度为“弱”;其中有14处的交流电流密度处于30~100 A/m2,干扰程度判定为“中”,宜采取交流排流措施;1处交流电流密度大于100
46
A/m2,干扰程度判定为“强”,应采取交流排流措施。 7.1.2.4 管道交流干扰程度的长时间监测结果
交流干扰的专项测试时,对15处的交流电压高于4V和4处交流电压接近4V的19个测试桩位置的交流干扰电压长时间的监测。
图7-5 ZC007测试桩交流干扰电压图
图7-6 ZC008测试桩交流干扰电压图
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图7-7 ZC009测试桩交流干扰电压图
图7-8 ZC010测试桩交流干扰电压图
图7-9 ZC011测试桩交流干扰电压图
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图7-10 ZC012测试桩交流干扰电压图
图7-11 ZC013测试桩交流干扰电压图
图7-12 ZC014测试桩交流干扰电压图
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图7-13 ZC015测试桩交流干扰电压图
图7-14 ZC016测试桩交流干扰电压图
图7-15 ZC017测试桩交流干扰电压图
50
图7-16 ZC018测试桩交流干扰电压图
图7-17 ZC019测试桩交流干扰电压图
图7-18 ZC020测试桩交流干扰电压图
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图7-19 ZC021测试桩交流干扰电压图
图7-20 ZC022测试桩交流干扰电压图
图7-21 ZC023测试桩交流干扰电压图
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图7-22 ZC024测试桩交流干扰电压图
图7-23ZC025测试桩交流干扰电压图
测试桩标号为ZC023-ZC025处管道交流电位均在4V或小于4V的范围内,表明这这些受到交流杂散电流的干扰影响较小。在测试桩标号为ZC007-ZC022、处管道的直流电位基本保持稳定,但是其交流电压受高压交流输电线路的影响均大于或者接近于4V,其交流电流密度也全部大于30 A/m2,最大值可达到105.5 A/m2,此段管道存在较大的交流杂散电流干扰的腐蚀风险,应采取交流排流措施。
7.2 C段管道检测结论
C段管道受到的交流干扰影响主要由于高压交流输电线路造成,其中有16个测试桩交流干扰电压高于4V,14处的交流电流密度在30~100A/m2范围内,宜采取交
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流排流措施,1处的交流电流密度大于100 A/m2,应采取交流排流措施。
7.3 排流方案设计
7.3.1 锌带排流方案设计结果
镇江338省道与万里良顷段管道与高压线路走向示意图如下(红色为高压线路,绿色为管道):
图7-24镇江338省道与万里良顷段管道与高压线路走向示意图
详细检测结果如下:
表7-5镇江338省道与万里良顷段交流杂散电流干扰详细检测结果
测试桩编号 ZC007 ZC008 ZC009 ZC010 ZC011
管道交流电压/V 最大值 5.22 8.44 9.41 12.4 11.23 平均值 2.24 4.07 5.56 5.3 7.16 最小值 0.12 0.32 2.72 0.75 3.53 土壤电阻率/Ω·m 19.64 18.85 18.06 31.42 18.06 54 交流电流密度 (A/m²) 25.66 48.71 69.37 38.04 89.43 备注 丁岗工业园北侧(智能测试桩23)ZC02 五金厂东100米 蒋村东测试桩(智能测试桩24)ZC03 S241东侧前10米 (智能测试桩25)
ZC04 ZC012 ZC013 ZC014 ZC015 ZC016 ZC017 ZC018 ZC019 ZC020 ZC021 ZC022 11.09 9.77 10.12 9.85 7.5 8.86 9.8 9.7 9.18 7.78 5.6 5.75 6.75 6.27 6.05 3.55 3.9 6.57 7.05 6.62 5.52 3.6 0.76 4.54 2.73 2.79 0.51 0.64 2.92 5.12 4.87 3.35 2.03 18.85 15.71 25.13 18.85 21.99 20.42 29.06 17.28 14.14 21.21 18.06 68.72 96.87 56.29 72.35 36.42 43.09 51 92.02 105.49 58.72 44.89 章村测试桩(智能测试桩26)ZC05 港中路路边测试桩 万顷良田水塘边 小路坟堆前100米 赵家村 不到林常路电流桩(4个线头) 林常路东水沟边 不到新的养猪场 王巷村土地庙后 下祁村(智能测试桩27)ZC06 物流公司围墙拐角 根据检测结果以及现场情况,拟计划在ZC008、ZC009、ZC010、ZC011、ZC012、ZC013、ZC015、ZC016、 ZC017、 ZC019、 ZC020、 ZC021、 ZC022共13处安装排流地床,这些位置是交流干扰较为严重且超过标准规定的位置,故而设计排流地床进行排流,利用锌地床接地电阻计算公式计算缓解后地床所需的接地电阻与锌带长度,计算结果如下:
表7-6排流地床预期接地电阻计算表
测试桩编号 ZC008 ZC009 ZC010 ZC011 ZC012 ZC013 ZC015 ZC016 管道交流峰值电压/V 8.44 9.41 12.4 11.23 11.09 9.77 9.85 7.5 土壤电阻率/Ω·m 18.85 18.06 31.42 18.06 18.85 15.71 18.85 21.99 交流电压缓解目标/V 4 4 4 4 4 4 4 4 管道对地电阻/Ω 3.38 3.38 3.38 3.38 3.38 3.38 3.38 3.38 55
排流地床接地电阻/Ω 1.52 1.25 0.80 0.93 0.95 1.17 1.15 1.93 考虑余量之后的地床接地电阻(50%余量)/V 0.76 0.62 0.40 0.47 0.48 0.58 0.58 0.96
ZC017 ZC019 ZC020 ZC021 ZC022 8.86 9.7 9.18 7.78 5.6 20.42 17.28 14.14 21.21 18.06 4 4 4 4 4 3.38 3.38 3.38 3.38 3.38 1.39 1.18 1.30 1.79 4.22 0.69 0.59 0.65 0.89 2.11
表7-7排流地床锌带长度计算表
测试桩编号 ZC008 ZC009 ZC010 ZC011 ZC012 ZC013 ZC015 ZC016 ZC017 ZC019 ZC020 ZC021 ZC022 土壤电阻率/Ω·m 18.85 18.06 31.42 18.06 18.85 15.71 18.85 21.99 20.42 17.28 14.14 21.21 18.06 交流电流密度 (A/m²) 48.71 69.37 38.04 89.43 68.72 96.87 72.35 36.42 43.09 92.02 105.49 58.72 44.89 锌带埋深/m 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 地床直径/m 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 目标期排流地床接地电阻/V 设计接地电阻/V 锌带长度/m 0.76 0.62 0.40 0.47 0.48 0.58 0.58 0.96 0.69 0.59 0.65 0.89 2.11 0.71 0.62 0.40 0.45 0.47 0.54 0.54 0.93 0.64 0.59 0.60 0.72 1.03 35 40 140 60 60 40 50 30 45 40 30 40 20 7.3.2 接地网排流方案设计结果
本次设计的排流地床初步拟采用锌带加填包料,由于现场征地难易程度无法确定,对于部分排流点可能无法埋设锌带,可以考虑采用扁铁+角钢的接地网作为排流地床。
每个接地网的尺寸为8m×8m,由镀锌扁铁连接片和镀锌角钢接地极组成,接地极深度为2m,共25支,镀锌扁铁连接片40段,每段长2m,总长130m。镀锌扁铁的规格为40×4mm,镀锌角钢的规格为50×50×5mm。
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图7-25镀锌扁铁接地网
利用CDEGS软件计算了不同数量的镀锌扁铁接地网(8m×8m)的缓解效果,并和水平锌带的缓解效果进行对比。
500m水平锌带 1个8m*8m接地网 5个8m*8m接地网 7个8m*8m接地网 9个8m*8m接地网 11个8m*8m接地网 13个8m*8m接地网10080AC Potential, V6040200050001000015000200002500030000Distance, m
图7-26接地网与500m水平锌带的效果比较
由图7-26可见,500m水平锌带和9个8m×8m的接地网(1170m镀锌扁铁材料)缓解效果相当。
根据这个效果比较,估计每个排流点需要8m×8m的接地网的数量。
表7-8每个排流点缓解地床需要的接地网的数量(目标电压为4V)
管段 镇江338测试桩编号 ZC008 土壤电阻率/Ω·m 18.85 设计接地电阻/V 锌带长度/m 需要接地网的数量(8m×8m)/个 0.71 35 1 57
省道与万里良顷段 ZC009 ZC010 ZC011 ZC012 ZC013 ZC015 ZC016 ZC017 ZC019 ZC020 ZC021 ZC022 18.06 31.42 18.06 18.85 15.71 18.85 21.99 20.42 17.28 14.14 21.21 18.06 0.62 0.4 0.45 0.47 0.54 0.54 0.93 0.64 0.59 0.6 0.72 1.03 40 140 60 60 40 50 30 45 40 30 40 20 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7.3.3 深井排流方案设计结果
深井排流地床材料采用钢管,钢管的规格选择φ159×5mm,钢管的长度根据目标的接地电阻计算得到,由于未测试深层土壤电阻率,平均土壤电阻率按照50Ω·m来计算。
阳极井的设计深度根据CP3培训教材的公式计算得到。
R4Lln()12Ld (3)
目标排流地床接地电阻/Ω 设计接地电阻/Ω 0.74 0.62 0.40 0.47 0.47 0.57 表7-9深井缓解地床需要的阳极井深度计算结果(目标电压4V)
测试桩编号 ZC008 ZC009 ZC010 ZC011 ZC012 ZC013 土壤电阻率/Ω·m 50 50 50 50 50 50 地床直径/m 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 阳极井深度/m 70 85 145 120 120 95 0.76 0.62 0.40 0.47 0.48 0.58 58
ZC015 ZC016 ZC017 ZC019 ZC020 ZC021 ZC022 50 50 50 50 50 50 50 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.58 0.96 0.69 0.59 0.65 0.89 2.11 0.57 0.90 0.69 0.59 0.62 0.84 1.49 95 55 75 90 85 60 30 注:排流地床单口井无法达到设计深度,可以采用多口阳极井并联。
8 D段检测结果及排流设计
8.1 D段交流干扰结果与分析
8.1.1 管道交流杂散电流初步检测结果
我方对存在交流干扰的管道D段共计20处测试桩,总长为13.17km的管道进行了杂散电流检测(此段与镇江段ZC028相接),此段管道与338省道并行敷设,管道走向图如下:
图8-1成品油管道常州段管道走向图
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在此段我们共对20处测试桩位置的管道进行了杂散电流测试,对其中16处测试桩进行了干扰电压、电位数据的24小时采集,4处测试桩干扰弱或超出测试区域,进行了短时数据预测试(表格中加粗字体为短时预测试)。通过24小时连续测试得到管道交流电压及通电电位,对所得数据进行详细处理,如下为常州段20处测试桩的交流电压的详细测试结果。
表8-1管道交流干扰检测结果
管道交流电压/V 测试桩编号 最大值 ZC029 ZC030 ZC031 ZC032 ZC033 ZC034 ZC035 ZC036 ZC037 ZC038 ZC039 ZC040 ZC041 ZC041 ZC043 ZC044 ZC045 ZC046 ZC047 ZC048 1.92 1.40 3.78 4.42 3.99 4.73 5.44 4.55 6.06 7.13 6.87 6.60 7.04 8.64 9.24 9.86 10.71 5.90 3.12 3.12 平均值 1.73 1.24 1.42 1.89 2.29 3.38 2.15 2.24 3.36 5.36 5.03 4.64 4.75 5.22 5.59 5.82 6.41 3.40 3.01 2.43 最小值 1.54 1.08 0.01 0.00 0.64 1.82 0.07 0.47 0.59 2.33 2.03 1.55 0.96 2.76 2.40 2.04 2.66 1.45 2.91 2.13 60
管道通电电位/V 最大值 -1.07 -1.07 -1.15 -1.08 -1.08 -1.09 -1.01 -1.01 -1.01 -1.08 -1.12 -1.06 -1.06 -1.09 -1.07 -1.07 -1.02 -1.07 -1.11 -1.13 平均值 -1.10 -1.11 -1.07 -1.15 -1.17 -1.17 -1.17 -1.18 -1.18 -1.17 -1.17 -1.16 -1.17 -1.17 -1.18 -1.16 -1.16 -1.14 -1.15 -1.15 最小值 -1.13 -1.13 -1.21 -1.21 -1.23 -1.33 -1.27 -1.28 -1.33 -1.22 -1.28 -1.22 -1.27 -1.24 -1.29 -1.23 -1.22 -1.20 -1.18 -1.17
图8-2管道交流干扰检测结果图
检测结果显示,其中有14处的管道交流电压最大值高于4V,2处管道的交流电压最大值接近4V。测试桩标号为ZC029-ZC030和ZC047-ZC048处管道交流电压的最大值均低于4V。根据标准GB /T50698规定,对于交流电压高于4V位置的管道,需要根据交流电流密度来进一步判断管道的交流干扰程度,因此对ZC031-ZC046测试桩段的管道进行交流干扰的专项调查。
8.1.2 交流杂散电流干扰专项测试结果
8.1.2.1 管线干扰源的调查结果
依照D段干扰检测获得的干扰分布可将干扰区段划分为2段:
1.S338省道段ZC033—ZC040共计7km,本段管道干扰电压存在短时的小幅波动,以全天看干扰强度较为平稳;沿线有多组高压线伴行、交叉,多为220kV与110kV,特点为多组电力线路、伴行里程较短,距离大多较远;干扰中心位于ZC037、ZC038之间,该段电网分布密集,且与管道距离较近。
2.在G39江宜高速段ZC040—ZC046共计6.117km段,沿线也有多组高压线伴行、交叉,其输出电压多为500kV与220kV,干扰中心位于ZC043--ZC045段,多组高压线与管道距离较近且存在一些交叉区域。
61
图8-3常州段管道与高压线路交叉并行情况
62
图8-4常州段管道与高压线路走向示意图(绿色为管道,红色为高压线路)
8.1.2.2 土壤电阻率测试结果
表8-2常州段管道土壤电阻率测试结果
测试桩编号 ZC029 ZC030 ZC031 ZC032 ZC033 ZC034 ZC035 ZC036 ZC037 ZC038 ZC039 测试埋深/m 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 测试电阻/Ω 1.4 1.8 1.45 1.8 1.2 1.3 1.05 1.95 2.05 0.95 0.9 63
土壤电阻率/Ω·m 21.99 28.27 22.78 28.27 18.85 20.42 16.49 30.63 32.20 14.92 14.14 备注 \"与镇江交汇处 智能测试桩ZC08\" S388治安卡口东边200米 阀室北 蒲河东100米 前周巷桥西200米 \"老孟河桥东50米 智能测试桩ZC09\" 坟安头村西100米 孟河消防站西50米 新孟河桥西100米 ZC040 ZC041 ZC042 ZC043 ZC044 ZC045 ZC046 ZC047 ZC048 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 0.95 1.4 1.45 1.15 1 0.95 2 0.95 1.2 14.92 21.99 22.78 18.06 15.71 14.92 31.42 14.92 18.85 养济河桥东200米 政泰路东200米 \"青城村338北土路边 智能测试桩ZC11\" 孟河江宜高速互通西 北樊村北50米 \"管家村东土路边 智能测试桩ZC12\" 低塘里村东小房子边 参考标准GB/T 21447-2008规定,根据土壤电阻率将土壤腐蚀性分为以下三个等级:
表8-3一般地区土壤腐蚀性分级
等级 土壤电阻率(Ω·m) 强 <20 中 20~50 弱 >50 测试结果显示,此段管道所处环境有10处土壤电阻率介于20~50Ω•m之间,土壤腐蚀性评价为“中”,有10处土壤电阻率小于20Ω·m,土壤腐蚀性评价为“强”。
通过对测试桩处土壤电阻率的测定,其结果显示,此段管道所处环境的土壤电阻率均较低,土壤腐蚀性高。 8.1.2.3 交流干扰电流密度结果
为了进一步评价管道的交流干扰程度,根据交流电流密度的计算公式,计算管道的交流电流密度值:
JAC8V d式中: JAC——评估的交流电流密度,A/m²;
V ——交流干扰电压有效值的平均值,V; ρ——土壤电阻率,Ω·m; d ——破损点直径,取0.0113m。
64
表8-4D段管道交流干扰电流计算结果
测试桩编号 ZC031 ZC032 ZC033 ZC034 ZC035 ZC036 ZC037 ZC038 ZC039 ZC040 ZC041 ZC041 ZC043 ZC044 ZC045 ZC046 平均交流电流密度(A/m²) 14.06 15.10 27.34 37.35 29.45 16.46 23.52 81.00 80.25 70.13 48.72 51.69 69.82 83.52 96.94 24.37
65
图8-5管道交流电流密度分布图
根据管道交流电流密度的计算结果可知,其中有7处的交流电流密度小于30A/m2,根据标准GB/T50698规定,干扰程度为“弱”;其中有9处的交流电流密度处于30~100 A/m2,干扰程度判定为“中”,宜采取交流干扰排流措施。另外,尽管全段管道不存在交流电流密度超过100 A/m2(干扰程度判定为“强”)的测试处,但是在测试桩编号为ZC038-ZC039和ZC044-ZC045处管道的交流电流密度在80~100 A/m2的范围内,受交流干扰影响较大,需根据实际情况采取排流措施。 8.1.2.4 管道交流干扰程度的长时间监测结果
交流干扰的专项测试时,对14处的交流电压高于4V和2处交流电压接近4V的16个测试桩位置的交流干扰电压长时间的监测。
66
图8-6 ZC031测试桩交流干扰电压图
图8-7 ZC032测试桩交流干扰电压图
图8-8 ZC033测试桩交流干扰电压图
67
图8-9ZC034测试桩交流干扰电压图
图8-10 ZC035测试桩交流干扰电
图8-11 ZC036测试桩交流干扰电压图
68
图8-12 ZC037测试桩交流干扰电压图
图8-13 ZC038测试桩交流干扰电压图
图8-14 ZC039测试桩交流干扰电压图
69
图8-15 ZC040测试桩交流干扰电压图
图8-16 ZC041测试桩交流干扰电压图
图8-17 ZC042测试桩交流干扰电压图
70
图8-18 ZC043测试桩交流干扰电压图
图8-19 ZC044测试桩交流干扰电压图
图8-20 ZC045测试桩交流干扰电压图
71
图8-21 ZC046测试桩交流干扰电压图
通过对管道长时间干扰电压的测量可知,此段管道确实受到交流杂散电流的干扰,主要由于高压交流输电线路与管道之间的电感耦合效应造成,由线路负载的变化造成管道的交流电压呈现一个波动状态,交流电压波动范围相对较小。其直流电位基本保持稳定,不存在明显的直流干扰波动。在ZC031-ZC037段和ZC046处,管道的交流电压均低于4V或在4V左右,其交流电压的上下波动非常小,交流电流密度小于30A/m2,因此,判定管道在ZC031-ZC037段和ZC046处受到的交流杂散电流干扰较小。在ZC038-ZC045段,管道的交流电压均高于4V,且在不同时刻的波动值较大,最高电压可达到10V左右,其交流电流密度相对较高,可确定此段管道受到较大的交流干扰影响,建议采取交流排流措施。
8.2 D段管道检测结论
D段管道受到不同程度的交流杂散电流干扰的影响,主要由于高压交流输电线路对管道的造成的影响,其中有7处的交流电流密度小于30A/m2,干扰程度为“弱”;有9处的交流电流密度处于30~100 A/m2,干扰程度判定为“中”,宜采取交流排流措施,其中ZC038-ZC045段干扰较为严重的管段。
72
8.3 排流方案设计
8.3.1 锌带排流方案设计结果
DZC032至ZC048段管道与高压线路走向示意图如下(红色为高压线路,绿色为管道):
图8-22D段管道与高压线路走向示意图
详细测试结果如下:
表8-5D段管道详细测试结果
管道交流电压/V 测试桩编号 最大值 ZC032 ZC033 ZC034 ZC035 ZC036 ZC037 ZC038 4.42 3.99 4.73 5.44 4.55 6.06 7.13 平均值 1.89 2.29 3.38 2.15 2.24 3.36 5.36 最小值 0 0.64 1.82 0.07 0.47 0.59 2.33 土壤电阻率/Ω·m 28.27 18.85 20.42 16.49 30.63 32.2 14.92 73
交流电流密度 (A/m²) 15.1 27.34 37.35 29.45 16.46 23.52 81 备注 阀室北 蒲河东100米 前周巷桥西200米 \"老孟河桥东50米 智能测试桩ZC09\" 坟安头村西100米 孟河消防站西50米 ZC039 ZC040 ZC041 ZC042 ZC043 ZC044 ZC045 ZC046 6.87 6.6 7.04 8.64 9.24 9.86 10.71 5.9 5.03 4.64 4.75 5.22 5.59 5.82 6.41 3.4 2.03 1.55 0.96 2.76 2.4 2.04 2.66 1.45 14.14 14.92 21.99 22.78 18.06 15.71 14.92 31.42 80.25 70.13 48.72 51.69 69.82 83.52 96.94 24.37 新孟河桥西100米 养济河桥东200米 政泰路东200米 \"青城村338北土路边 智能测试桩ZC11\" 孟河江宜高速互通西 北樊村北50米 \"管家村东土路边 根据检测结果以及现场情况,拟计划在ZC034、ZC038、ZC039、ZC040、ZC041、ZC042、ZC043、ZC044、ZC045共9处安装排流地床,此9处是交流干扰较为严重且超过标准规定的位置,故而设计排流地床进行排流,利用锌地床接地电阻计算公式计算缓解后地床所需的接地电阻及锌带地床长度,计算结果如下:
表8-6排流地床预期接地电阻计算表
测试桩编号 ZC034 ZC038 ZC039 ZC040 ZC041 ZC042 ZC043 ZC044 ZC045 管道交流峰值电压/V 4.73 7.13 6.87 6.6 7.04 8.64 9.24 9.86 10.71 土壤电阻率/Ω·m 20.42 81 14.14 14.92 21.99 22.78 18.06 15.71 14.92 缓解目标电压/V 4 4 4 4 4 4 4 4 4 管道对地电阻/V 3.38 3.38 3.38 3.38 3.38 3.38 3.38 3.38 3.38 排流地床接地电阻/V 9.25 2.15 2.35 2.60 2.22 1.45 1.29 1.15 1.01 考虑余量之后的地床接地电阻(50%余量)/V 4.62 1.09 1.18 1.30 1.11 0.73 0.64 0.58 0.50 表8-7排流地床锌带长度计算表
测试桩编号 ZC034 ZC038 土壤电阻率/Ω·m 20.42 81 交流电流密度(A/m²) 37.35 81 地床直径锌带埋深 /m 1.5 1.5 74
目标排流地床接地电阻/V 设计接地电阻/V 锌带长度/m 0.2 0.2 4.62 1.08 1.17 0.85 20 20 ZC039 ZC040 ZC041 ZC042 ZC043 ZC044 ZC045 14.14 14.92 21.99 22.78 18.06 15.71 14.92 80.25 70.13 48.72 51.69 69.82 83.52 96.94 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 1.18 1.30 1.11 0.73 0.64 0.58 0.50 0.81 0.85 0.93 0.65 0.52 0.54 0.47 20 20 30 50 50 40 45 8.3.2 接地网排流方案设计结果
本次设计的排流地床初步拟采用锌带加填包料,由于现场征地难易程度无法确定,对于部分排流点可能无法埋设锌带,可以考虑采用扁铁+角钢的接地网作为排流地床。
每个接地网的尺寸为8m×8m,由镀锌扁铁连接片和镀锌角钢接地极组成,接地极深度为2m,共25支,镀锌扁铁连接片40段,每段长2m,总长130m。镀锌扁铁的规格为40×4mm,镀锌角钢的规格为50×50×5mm。
图8-23镀锌扁铁接地网
利用CDEGS软件计算了不同数量的镀锌扁铁接地网(8m×8m)的缓解效果,并和水平锌带的缓解效果进行对比。
75
500m水平锌带 1个8m*8m接地网 5个8m*8m接地网 7个8m*8m接地网 9个8m*8m接地网 11个8m*8m接地网 13个8m*8m接地网10080AC Potential, V6040200050001000015000200002500030000Distance, m
图8-24接地网与500m水平锌带的效果比较
由图8-24可见,500m水平锌带和9个8m×8m的接地网(1170m镀锌扁铁材料)缓解效果相当。
根据这个效果比较,估计每个排流点需要8m×8m的接地网的数量。
表8-8每个排流点缓解地床需要的接地网的数量(目标电压4V)
管段 测试桩编号 ZC034 ZC038 ZC039 ZC040 土壤电阻率/Ω·m 20.42 81 14.14 14.92 21.99 22.78 18.06 15.71 14.92 设计接地电阻/V 1.17 0.85 0.81 0.85 0.93 0.65 0.52 0.54 0.47 锌带长度/m 20 20 20 20 30 50 50 40 45 需要接地网的数量(8m×8m)/个 1 1 1 1 1 1 1 1 1 D段 ZC041 ZC042 ZC043 ZC044 ZC045
76
8.3.3 深井排流方案设计结果
深井排流地床材料采用钢管,钢管的规格选择φ159×5mm,钢管的长度根据目标的接地电阻计算得到,由于未测试深层土壤电阻率,平均土壤电阻率按照50Ω·m来计算。
阳极井设计深度根据CP3培训教材的公式计算得到。
R4Lln()12Ld (3)
目标排流地床接地电阻/Ω 设计接地电阻/Ω 2.62 1.07 1.18 1.18 1.07 0.69 0.62 0.57 0.50 表8-9深井缓解地床需要的阳极井深度计算结果(目标电压4V)
测试桩编号 ZC034 ZC038 ZC039 ZC040 ZC041 ZC042 ZC043 ZC044 ZC045 土壤电阻率/Ω·m 50 50 50 50 50 50 50 50 50 地床直径/m 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 阳极井深度/m 15 45 40 40 45 75 85 95 110 4.62 1.08 1.18 1.30 1.11 0.73 0.64 0.58 0.50 注:排流地床单口井无法达到设计深度,可以采用多口阳极井并联。
9 E段检测结果及排流设计
9.1 E段交流干扰测试结果与分析
9.1.1 交流杂散电流初步检测结果
我方对存在交流干扰的管道E4189测试桩两侧云南路/长山大道段共计12处测试桩进行了杂散电流检测,管道沿线走向图如下:
77
图9-1E受干扰段管道走向图
对其中10处测试桩进行了交流干扰电压、阴保电位数据的24小时采集,对其中2处交流杂散电流干扰较小的管段,进行了短时数据预测试(表格中加粗字体);本次测试的主要干扰段在4183~4246段,干扰区段长11.425km。通过24小时连续测试得到管道交流电压及通电电位,对所得数据进行详细处理,交流电压的详细检测结果见下表格和交流干扰电压图:
表9-1管道交流干扰检测结果
管道交流电压/V 测试桩编号 最大值 4168 4170 4173 4176 4183 4189 4194 4199 4.89 3.60 3.16 3.54 8.60 10.08 2.54 10.72 平均值 4.13 2.59 2.93 3.12 5.27 7.74 1.81 8.51 最小值 2.92 2.01 2.70 2.87 1.71 4.76 0.81 6.24 78
管道通电电位/V 最大值 -0.83 -0.99 -0.92 -0.72 -0.79 -0.89 -0.90 -0.84 平均值 -1.17 -1.17 -1.14 -1.22 -1.24 -1.17 -1.28 -1.26 最小值 -1.56 -1.34 -1.38 -1.78 -1.74 -1.48 -1.69 -1.68 4209 4219 4236 4246 11.16 4.77 5.47 7.42 8.54 3.55 2.85 5.01 6.07 2.09 0.00 -1.09 -1.04 -1.15 -0.83 -1.30 -1.35 -1.41 -1.17 -1.51 -1.69 -1.71 -1.56
图9-2管道交流干扰检测结果图
普查结果显示,其中有8处的管道交流电压最大值高于4V。在4170、4173、4176和4194处管道的交流电压最大值均低于4V。根据标准GB /T50698规定,对于交流电压高于4V位置的管道,需要根据交流电流密度来进一步判断管道的交流干扰程度,为了充分评估交流干扰的影响,对这段管道进行交流干扰的专项调查。
9.1.2 交流干扰段专项调查结果
9.1.2.1 管线干扰源的调查结果
在实际检测过程中发现,可将E段干扰检测获得的干扰分布划分为3段: 1、云南路段4168~4176共计2.77km,本段管道与云南路对侧220kV英运线全程并行,水平距离相距20m。管道干扰电压存在短时的小幅波动,干扰较弱;干扰中心在4168附近,干扰弱,不在本次检测考量范围。
79
图9-34168至4176管段走向图
2、云南路-110kV云西变电所4183~4219共计6.935km,沿线主要与云南路220kV英运线并行,4199~4209段高压线在管道正上方;干扰中心在4189~4209段,该段管道进入变向段,存在干扰畸变点,前后云南路、长山大道段的干扰在本段叠加,干扰较强。
图9-4 4189至4209段管道走向图
80
图9-5管道现场照片
3、云西变电所-长山大道段4219~4246共计4.49km,沿线主要与长山大道220kV滨季线并行(4236附近高压线在管道正上方),4246测试桩附近为本段干扰中心,此段处于长山大道并行段的中心。本段干扰电压波动较小,有明显的昼夜区别,夜间干扰下降,波动有所增加,白天干扰上升,但干扰数据较为平稳。
81
图9-64219至4246管道走向图
9.1.2.2 土壤电阻率测试结果
表9-2E段管道土壤电阻率测试结果
测试桩编号 测试埋深/m 4168 4170 4173 4176 4183 4189 4194 4199 4209 4219 4236
测试电阻/Ω 1.25 1.35 1.15 1.7 1.75 2.45 1.65 1.2 1 1.05 1.6 土壤电阻率/Ω·m 19.64 21.21 18.06 26.70 27.49 38.48 25.92 18.85 15.71 16.49 25.13 82
备注 穿越锡澄运河至云南路出土点 穿越白玉路后小桥 穿新长铁路出土点 河道阀室 水泥柱厂附近 方正机械 花山电灌站对面 复线第一个测试桩(花山接送站) 云亭中学 变电所 长安桥 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 4246 2.5 1.1 17.28 穿越长山大道 参考标准GB/T 21447-2008规定,根据土壤电阻率将土壤腐蚀性分为以下三个等级:
表9-3一般地区土壤腐蚀性分级
等级 土壤电阻率(Ω·m) 强 <20 中 20~50 弱 >50 测试结果显示,此段管道所处环境有6处土壤电阻率介于20~50Ω•m之间,土壤腐蚀性评价为“中”,有6处土壤电阻率小于20Ω·m,土壤腐蚀性评价为“强”。 通过对测试桩处土壤电阻率的测定,其结果显示,此段管道所处环境的土壤电阻率均较低,土壤腐蚀性高。
土壤电阻率显示,此段管道所处环境的土壤电阻率均较低,土壤腐蚀性高。 9.1.2.3 交流干扰电流密度结果
为了进一步评价管道交流干扰的程度,根据交流电流密度的计算公式,计算管道的交流电流密度值:
JAC8V d式中: JAC——评估的交流电流密度,A/m²; V ——交流干扰电压有效值的平均值,V; ρ——土壤电阻率,Ω·m; d ——破损点直径,取0.0113m。
表9-4E段管道交流电流密度计算结果
测试桩编号 CJ 4168 CJ 4170 CJ 4173 CJ 4176 CJ 4183 交流电流密度(A/m²) 47.45 27.49 36.56 26.38 43.26 83
CJ 4189 JW4194 CJ 4199 CJ 4209 CJ 4219 CJ 4236 CJ 4246 45.34 15.78 101.81 122.52 48.53 25.55 65.30
图9-7管道交流电流密度分布图
根据管道交流电流密度的计算结果可知,其中有4处的交流电流密度小于30A/m2,根据标准GB/T50698规定,干扰程度为“弱”;其中有6处的交流电流密度处于30~100 A/m2,干扰程度判定为“中”,宜采取交流干扰防护措施;其中有2处(CJ4199和CJ4209)的交流电流密度大于100 A/m2,干扰程度判定为“强”,应采取交流排流措施。
9.1.2.4 管道交流干扰程度的长时间监测结果
交流干扰的专项测试时,对8处的交流电压高于4V和2处交流电压小于4V的10个测试桩位置的交流干扰电压长时间的监测,其交流电压图如下所示:
84
图9-8 4168测试桩交流干扰电压图
图9-9 4170测试桩交流干扰电压图
图9-10 4183测试桩交流干扰电压图
85
图9-11 4189测试桩交流干扰电压图
图9-12 4194测试桩交流干扰电压图
图9-13 4199测试桩交流干扰电压图
86
图9-14 4209测试桩交流干扰电压图
图9-15 4219测试桩交流干扰电压图
图9-16 4236测试桩交流干扰电压图
87
图9-17 4246测试桩交流干扰电压图
从图中可以看到,本段管道受到不同程度的交流杂散电流干扰的影响,干扰程度整体相对较小,在4209测试桩处管道受交流干扰情况最为严重,交流电压最大值可达11V,其余位置交流电压值相对较小,共有8处交流电压最高值大于4V。从以上检测结果还可以看出,管道受到一定程度的地铁直流杂散电流干扰,管道在05:30-22:30地铁运行的时间阴保电位大约有50mV的波动,地铁停运后,电位恢复正常。在4168、4170、4194、4219、4236和4246处管道的交流电压均小于4V或在4V左右波动,其干扰影响较小。在4183、4189、4199和4209处管道的交流电压均大于4V,同时测试位置的管道交流电流密度值也较大,管道存在交流杂散电流干扰腐蚀的风险较大。
9.2 E段管道检测结论
E段成品油管道受到不同程度的交流杂散电流干扰的影响,主要为高压交流输电线路对管道的影响,在4209测试桩处管道干扰情况最为严重,交流电压值最高可达11.06V,其余位置交流电压值相对较小,共有8处交流电压最高值大于4V,其中6处交流电流密度处于30~100 A/m2,干扰程度判定为“中”,宜采取交流排流措施,有2处交流电流密度大于100 A/m2,应采取交流排流措施。
88
9.3 排流方案设计
9.3.1 锌带排流方案设计结果
E段管道与高压线路走向示意图如下(红色为高压线路,天蓝色为管道):
图9-18E段管道与高压线路走向示意图(蓝色为管道)
详细测试结果如下:
表9-5E段管道交流杂散电流详细检测结果
管道交流电压/V 测试桩编号 最大值 4183 4189 4194 4199 4209 4219 4236 4246 8.6 10.08 2.54 10.72 11.16 4.77 5.47 7.42 平均值 5.27 7.74 1.81 8.51 8.54 3.55 2.85 5.01 最小值 1.71 4.76 0.81 6.24 6.07 2.09 0 3.33 土壤电阻率/Ω·m 27.49 38.48 25.92 18.85 15.71 16.49 25.13 17.28 交流电流密度 (A/m²) 43.26 45.34 15.78 101.81 122.52 48.53 25.55 65.3 备注 水泥柱厂附近 方正机械 花山电灌站对面 复线第一个测试桩(花山接送站) 云亭中学 变电所 长安桥 穿越长山大道 根据检测结果以及现场情况,拟计划在4189、4199、4209、4246共4处安装排
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流地床,此4处是交流干扰较为严重且超过标准规定的位置,故而在这些地方安装排流地床,管道从4194测试桩至4206开始与复线并行,且共用一个测试桩,现场实施时可将两条线进行连接,共同达到排流的目的,利用锌地床接地电阻计算公式计算缓解后地床所需的接地电阻及锌带地床长度,计算结果如下:
表9-6排流地床预期接地电阻计算表
测试桩编号 4189 4199 4209 4246 管道交流峰值电压/V 38.48 10.72 15.71 17.28 土壤电阻率/Ω·m 10.08 18.85 11.16 7.42 交流电压缓解目标/V 4 4 4 4 管道对地电阻/Ω 3.38 3.38 3.38 3.38 排流地床接地电阻/Ω 1.11 0.62 0.94 1.97 考虑余量之后的地床接地电阻(50%余量)/V 0.55 0.31 0.47 0.98 表9-7排流地床锌带长度计算表
测试桩编号 4189 4199 4209 4246 土壤电阻率/Ω·m 38.48 18.85 15.71 17.28 交流电流密度 (A/m²) 45.34 101.81 122.52 65.3 锌带埋深/m 1.5 1.5 1.5 1.5 地床直径/m 0.2 0.2 0.2 0.2 预期排流地床接地电阻/V 0.55 0.31 0.47 0.98 设计接地电阻/V 0.55 0.31 0.45 0.84 锌带长度/m 120 100 50 25 9.3.2 接地网排流方案的设计结果
本次设计的排流地床初步拟采用锌带加填包料,由于现场征地难易程度无法确定,对于部分排流点可能无法埋设锌带,可以考虑采用扁铁+角钢的接地网作为排流地床。
每个接地网的尺寸为8m×8m,由镀锌扁铁连接片和镀锌角钢接地极组成,接地极深度为2m,共25支,镀锌扁铁连接片40段,每段长2m,总长130m。镀锌扁铁的规格为40×4mm,镀锌角钢的规格为50×50×5mm。
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图9-19镀锌扁铁接地网
利用CDEGS软件计算了不同数量的镀锌扁铁接地网(8m×8m)的缓解效果,并和水平锌带的缓解效果进行对比。
500m水平锌带 1个8m*8m接地网 5个8m*8m接地网 7个8m*8m接地网 9个8m*8m接地网 11个8m*8m接地网 13个8m*8m接地网10080AC Potential, V6040200050001000015000200002500030000Distance, m
图9-20接地网与500m水平锌带的效果比较
由图9-20可见,500m水平锌带和9个8m×8m的接地网(1170m镀锌扁铁材料)缓解效果相当。
根据这个效果比较,估算每个排流点需要8m×8m的接地网的数量。
表9-8每个排流点缓解地床需要的接地网的数量(目标电压为4V)
管段 E段 测试桩编号 4189 土壤电阻率/Ω·m 38.48 设计接地电阻/V 0.55 锌带长度/m 120 需要接地网的数量(8m×8m)/个 3 91
4199 4209 4246 18.85 15.71 17.28 0.31 0.45 0.84 100 50 25 2 1 1 9.3.3 深井排流方案设计结果
深井排流地床材料采用钢管,钢管的规格选择φ159×5mm,钢管的长度根据目标的接地电阻计算得到,由于未测试深层土壤电阻率,平均土壤电阻率按照50Ω·m来计算。
阳极井设计深度根据CP3培训教材的公式计算得到。
R4Lln()12Ld (3)
目标排流地床接地电阻/Ω 0.55 0.31 0.47 0.98 设计接地电阻/Ω 0.54 0.30 0.47 0.98 表9-9深井缓解地床需要的阳极井深度计算结果(目标电压4V)
测试桩编号 4189 4199 4209 4246 土壤电阻率/Ω·m 50 50 50 50 地床直径/m 0.159 0.159 0.159 0.159 阳极井深度/m 100 200 120 50 注:排流地床单口井无法达到设计深度,可以采用多口阳极井并联。
10 管道交流杂散电流干扰缓解施工方案
10.1 一期缓解方案设计
由于本次检测管道分布范围广,敷设环境各异,对于交流杂散电流排流很难一次性达到标准的要求,同时如按照报告内以上的排流方案针对全线的杂散电流干扰情况进行缓解施工,排流点数量较多,部分管段排流设计余量较大,一次性投资过大,有可能造成投资浪费,因此建议分期对交流干扰进行缓解措施的施工。对交流干扰严重的管段优先进行排流施工,施工完成后对此管道的交流干扰缓解效果进行测试,如未达到标准的要求,再进一步根据干扰测试结果进行二期的交流干扰缓解方案。
综合分析5段管道的交流干扰情况,提出一期的交流干扰缓解措施,排流点的位
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置选择在以下位置:
(1) A段NZ035号测试桩处; (2) B段NZ079号测试桩处;
(3) C段ZC011、ZC015、ZC020号测试桩处; (4) D段ZC042、ZC045号测试桩处; (5) E段4209号测试桩处;
各个排流点位置的排流地床的规格和材料见下表
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表 10-1排流位置各种地床安装规格及数量列表
测试桩编号 土壤电阻率/Ω·m 交流电流密度 (A/m²) 10.54 79.04 89.43 72.35 105.49 51.69 96.94 122.52 锌带埋深 锌带地床直径/m 设计接地电阻/V 锌带长度/m 需要接地网的数量(8m×8m)/个 2 2 1 1 1 1 1 1 深井地床直径/m 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 0.159 深井地床设计接地电阻/Ω 阳极井深度/m NZ035 NZ079 ZC011 ZC015 ZC020 ZC042 ZC045 4209 46.34 23.56 18.06 18.85 14.14 22.78 14.92 15.71 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.45 0.92 0.46 0.45 0.54 0.6 0.65 0.47 80 80 60 50 30 50 45 50 0.84 0.47 0.47 0.57 0.62 0.69 0.5 0.47 60 120 120 95 85 75 110 120
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10.2 锌带排流地床施工
本工程采用的锌带电化学性能符合GB/T 21448-2008的有关规定;阳极规格为ZR-3型,界面尺寸12.70×14.29/mm。
锌带沿被保护管道平行敷设,锌带敷设离管道外壁1米处,埋深深度为1.5m,锌带周围采用填包料,填包料配方符合GB/T 21448-2008的有关规定。锌带及填包料安装严格按照以下锌带埋设安装图及锌带填包料埋设安装图
图10-1固态去耦合器+锌带+填包料安装示意图
图10-2锌带填包料埋深安装图
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1)管道定位,先用PCM对需要埋设锌带的管道进行定位及埋深测试,在离管中心1米的位置,做好标记带后续开挖。
2)根据标记进行开挖,开挖锌带沟的底部宽度为300mm,深度为1.5m,且保证在冻土层一下。开挖敷设镀锌扁铁过程中严禁尖锐物碰伤管道,有专人进行安全防护。
3)放置填包料,在沟底填入150mm高度的填包料。
4)放入锌带,锌带放置的填包料的正中位置,保证锌带离沟壁的距离一致,然后在锌带的上方填入150mm高度的填包料。
5)锌带与电缆的连接铜管压接,连接处采用热熔胶和电缆专用热收缩套进行防腐绝缘。
6)阳极沟回填,回填时,应将回填土进行过筛,不得夹杂砖瓦、金属等硬物,防止块状坚物对锌带的损坏。
在每处排流位置与管道平行铺设锌带,每处锌带长度见6.1排流地床设计部分。
10.3 扁铁+角钢接地网的排流地床施工
对于部分排流点无法采用锌带作为排流地床,选择扁铁+角钢接地网作为排流地床。
镀锌扁铁和垂直镀锌角钢采用焊接连接成接地网,敷设离管道外壁1m处,靠近测试桩处进行埋设,每个排流点的接地网的数量见表9-8,镀锌角钢的深度为2m,共25支,镀锌扁铁连接片40段,每段长2m,总长130m。
图10-3现场安装示意图
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1)管道定位,先用PCM对需要埋设锌带的管道进行定位及埋深测试。开挖一个1m深的8*8矩形沟槽,矩形内每隔2m开挖一个1m深的沟槽。
2)角钢的垂直敷设,每间隔2米敷设一根角钢,角钢敷设时先在沟槽内挖300mm的探坑,然后角钢垂直放置探坑正中心,采用铁锤把角钢打入地底,角钢插到顶部与开挖电缆沟的深度同高。
3)扁铁敷设在角钢的上方,与角钢采用焊接连接,焊接处必须旱牢、焊满,不得虚焊,焊接处用钢刷除焊渣、除锈,后进行防腐密封处理,应确保连接点导电良好,密封严密。
4)电缆和镀锌扁铁采用焊接连接,注意镀锌扁铁与电缆之间的连接和防腐密封,应确保连接点导电良好,密封严密。
5)电缆连接好后进行土方回填,回填时,应将回填土进行过筛,不得夹杂砖瓦、金属等硬物,防止块状坚物对镀锌扁铁的损坏。
采用扁铁加角钢的接地网作为排流地床的排流点,根据排流点的环境来确定。
10.4 深井阳极的排流地床施工
深井阳极地床的材料采用φ159×5mm钢管,钢管与钢管之间采用电焊连接。阳极井距离管道1m,钢管的埋设顶部距离地面1.2m。钢管通过固态去耦合器和管道相连。
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1) 管道定位,先用PCM对需要埋设钢管的管道进行定位及埋深测试。 2) 确定位置后,开挖一个1×1×2m(长×宽×深)的探坑,确定地下没有金属结构物后,采用钻井机钻制一口直径为250m的阳极井,阳极井的深度根据设计的钢管长度来确定,排流的阳极井只钻制土层,如钻制到岩石层还无法达到设计需要的深度,则选在离第一口井5m以上的位置钻制另外一口井。
3) 阳极井钻制完成后,将钢管放入阳极井内,钢管与钢管之间采用电焊连接,钢管的接口处必须焊接饱满。
4) 钢管与电缆连接,采用铝热焊焊接,焊接处必须旱牢、焊满,不得虚焊,焊接处用钢刷除焊渣、除锈,后进行防腐密封处理,应确保连接点导电良好,密封严密。
5) 电缆连接好后进行土方回填,回填时,应将回填土进行过筛,不得夹杂砖瓦、金属等硬物,防止块状坚物对镀锌扁铁的损坏。
10.5 去耦合器技术规格及安装要求
1) 所采用固态去耦合器应满足一下技术要求:
表10-2固态去耦合器技术要求
使用温度 环境参数 相对湿度 直流启动电压(1mA) 冲击通流容量(8/20μs) 稳态电流 漏电流 故障电流 安放位置 安装方法 防爆类型 防腐 颜色 设计寿命 防护等级 98
-40℃~+60℃ 20~90%RH -3V/+1V 100kA 45A ≤ 1mA ≥3500A (AC-rms/工频/30 周波) 室外 杆式 非防爆型 氟碳耐候漆 黄色 ≥10 年 IP 65
2) 固态去耦合器的安装及调试应按照厂家的要求进行,或者在厂家技术人员指导下进行。
3) 固态去耦合器安装于保护箱体内,保护箱的尺寸根据固态去耦合器的大小确定,保护箱采用钢管支撑,保护箱设置有防盗锁。钢管底部采用水泥支墩固定。安装时分别将排流地床和管道电缆接入保护箱内,与固态去耦合器的正负极相连。
10.6 电缆的连接与防腐
1)管道与防护装置和接地装置连接电缆的截面积应与泄放电流强度相匹配,本次施工采用电缆规格为:电缆YJV22 1kV/ 1×35mm2,为了保证连接的可靠性,每处均做两个连接点。
2) 电缆敷设应当尽可能的短直。
3) 电缆与管道连接采用铝热焊进行连接,施工步骤如下:
a) 将连接处的管道的防腐层除去。应除去50×50mm 大小的绝缘层,绝缘层
断面应形成小于或等于30°的倒角;
b) 用动力或手动工具,使欲焊处有足够大小的金属光亮表面,表面除锈等级
应达到St3 级,应当保证表面的清洁和干燥,施工期间应当做好防尘、防水的措施;
c) 电缆连接端应当除去绝缘层,芯线应当露出50mm,电缆必须清洁,干燥; d) 电缆和管道进行铝热焊后,应除去焊渣,并保证连接处的清洁和干燥; e) 确定电缆与管道连接牢靠后,再进行防腐处理,先填充热熔胶,再外包一
层热收缩带防腐,所使用的热收缩带与线路补口的热收缩带材质相同,宽度为300mm;
f) 对于连接和防腐后的电缆,为了避免电缆在回填后受力而从管道上拉脱,
地面、地下均应留足余量(10%伸缩余量),地下电缆的敷设应在管道下沟后回填前进行,宜贴在管壁顶部,应采用Ф3mm 的尼龙绳对电缆进行捆扎。
5) 电缆敷设时应当严格遵循全国通用电气装置标准图集《35kV及以下电缆敷设》(94D 101-5)的要求,并确保埋设在冻土层以下,同时,地面、地下均应留足裕量,以防止土壤下沉时拉断电缆。当电缆需要穿越院墙、公路、管道、水沟以及其他电缆
99
时,应当加适当管径的保护套管,保护管两端应比穿越段两端长出至少200mm。
10.7 检查与测试
施工前和施工完毕后应对交流干扰段进行一下检测: 1) 排流前,管地电位及管道交流干扰电压 2) 排流后,管地电位及管道交流干扰电压 3) 排流量及管道交流干扰电压 4) 排流地床接地电阻
5) 干扰严重区域进行长时间电位监测
10.8 防护效果评价及验收标准
交流排流防护工程施工完毕后,应立即投入试运行,并进行全面综合调试,调试完成后应对交流排流效果进行评估,每处排流点排流效果应满足下列规定:
1) 管道交流干扰电压峰值小于 15V;
2) 在土壤电阻率不大于 25Ω•m 的地方,高压交流输电系统造成的管道交流干扰电压低于4V;
3) 在土壤电阻率大于 25Ω•m 的地方,高压交流输电系统造成管道交流电流密度小于60A/m2。
10.9 注意事项
本交流防护排流方案是以当时测的交流电压为依据进行设计,选取其中较为严重的干扰对象设计的初步排流缓解措施,不排除管道受电路运载能力变化,土壤电阻率分布不均,管道涂层面电阻率的变化以及其他因素影响,施工完成后应再次进行全面检测,根据最新检测结果进行二次排流,使得排流后管道交流干扰达到标准要求。
100
10.10 项目概算
10.10.1
锌带排流地床设计方案概算
单位 m3 m3 m3 m3 m 个 个 台 m 项 m kg 个 台 m 台班 项 项 项 项 合计 数量 综合单价 合计 按实结算 734036.6 项目名称 人工挖土方 人工挖淤泥 筛细土回填 土方回填、恢复地貌 同管沟敷设(带状锌阳极) 安装费用 排流器箱固定墩 排流器保护箱安装 排流器安装、调试 电缆敷设 排流系统调试 带状锌阳极(12.7*14.29mm) 填包料 材料费 排流器保护箱 排流器 电缆YJV22 1kV/ 1×35mm2 人员动迁费用 车辆 人员调遣 管理费 其他 税费 征地、青苗补偿费用
101
10.10.2 接地网排流设计方案概算
8处排流施工
项目名称 人工挖土方 人工挖淤泥 筛细土回填 土方回填、恢复地貌 接地极安装 单位 m3 m3 m3 m3 支 m 个 个 台 m 项 6m 6m 个 台 数量 综合单价 合计 按实结算 720387.8 安装费用 镀锌扁铁敷设 排流器箱固定墩 排流器保护箱安装 排流器安装、调试 电缆敷设 排流系统调试 镀锌角钢 镀锌扁铁 材料费 排流器保护箱 排流器 电缆YJV22 1kV/ 1×35mm2 m 车辆 人员动迁费用 人员调遣 管理费 其他 税费 台班 项 项 项 征地、青苗补偿费用 合计
102
10.10.3 深井排流设计方案概算
8处排流施工
项目名称 人工挖土方 筛细土回填 土方回填、恢复地貌 深井安装 单位 m3 m3 m3 口 个 个 台 m 项 m 个 台 m 台班 项 项 项 征地、青苗补偿费用 合计 数量 综合单价 合计 备注 平均价 安装费用 排流器箱固定墩 排流器保护箱安装 排流器安装、调试 电缆敷设 排流系统调试 热镀锌钢管 排流器保护箱 材料费 排流器 电缆YJV22 1kV/ 1×35mm2 人员动迁费用 车辆 人员调遣 管理费 其他 税费 按实结算 770971.1
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