埋地金属能源输送管道防腐层防护方法

摘要

本发明公开了一种埋地金属能源输送管道防腐层防护方法，包括如下步骤：采用雷电冲击耐压试验装置对管道防腐层试片进行耐压性能测试；根据耐压性能测试结果对管道防腐层在雷击条件下的安全性进行评估；如果安全性评估不合格，在管道外沿长度延伸方向并联一根接地排流铜排。本发明通过试验得到管道防腐层材料的冲击耐压特性，为雷击条件下的防腐层安全性评估提供了参考，基于防腐层的冲击耐压值，当防腐层电压过高时，为了避免在管道防腐层上形成的较高电压击穿防腐层，在管道外沿长度延伸方向并联一根铜排，平衡管道电位和附近的地电位。

说明书

技术领域

本发明涉及电力工程技术领域，具体涉及埋地金属能源输送管道防腐层防护方法。

背景技术

油气管道和电网都是能源安全的命脉，近年来经济的快速发展使得我国对能源的需求日益增加，但我国特殊的地理环境造就了以化石能源为主的能源布局与电力消费存在地理上的逆向分布，这使得大规模、长距离的能源输送成为必然，截至目前，我国已有16万公里在运的油气管道，为充分发挥有限国土资源优势，电力线路与输油输气管道无可避免地会出现路径的交叉跨越情况，在部分土地紧张区域甚至存在长距离共用公共走廊的情况，大量电力通道和油气管道并行。

交流输电线路正常运行接近油气管道时，若是输电线路遭受雷击，入地电流通过土壤散流，电流注入点附近电位梯度急剧抬升，对埋地金属管道产生阻性耦合影响，最终感性耦合与阻性耦合共同作用在管道上，在管道防腐层上形成较高电压，可能会击穿防腐层。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种埋地金属能源输送管道防腐层防护方法，避免在管道防腐层上形成的较高电压击穿防腐层。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：埋地金属能源输送管道防腐层防护方法，包括如下步骤：

采用雷电冲击耐压试验装置对管道防腐层试片进行耐压性能测试；

根据耐压性能测试结果对管道防腐层在雷击条件下的安全性进行评估；

如果安全性评估不合格，在管道外沿长度延伸方向并联一根接地排流铜排。

优选的，所述雷电冲击耐压试验装置包括盛装有绝缘油的试验容器、高压冲击电压发生器、高压电极，管道防腐层试片置于试验容器并浸没在绝缘油内，高压电极与高压冲击电压发生器通过导线连接，采用高压冲击电压发生器对管道防腐层试品施加负极性雷电冲击电压。

优选的，所述雷电冲击耐压试验装置还包括与高压电极连接的分压器以及与分压器连接的示波器。

优选的，通过试探性试验找出管道防腐层试片对应规格的防腐层的大致击穿电压后，在该击穿电压的基础上降低5kV作为起始的试验电压，然后以步长1kV逐渐递增进行加压，直至管道防腐层试片被击穿。

优选的，试探性试验的方法如下：先对试验样品施加70kV的冲击电压，通过示波器的波形判断试验样品是否被击穿，如果未发生击穿，则增加5kV再次冲击加压；反之，若发生击穿，则更换试验样品或更改高压电极与试验样品的接触部位，降低5kV再次冲击加压，如此反复试验后，找出试验样品的冲击击穿电压范围。

优选的，待确定了试验样品的冲击击穿电压范围后，按如下试验步骤进行试验：

S1.管道防腐层试片接地，放入绝缘油前测定管道防腐层试片裸露金属部分与接地线是否导通；

S2.把管道防腐层试片试验容器并浸没在绝缘油内，再次测定管道防腐层试片裸露金属部分与接地线是否导通；

S3.高压电极放置在管道防腐层试片上且完全接触；

S4.操作高压冲击电压发生器，充电—气隙点火—放电，施加在管道防腐层试片上的电压波形为1.2/50μs的标准负极性雷电压波形；

S5.用示波器记录下波形，测量放电电压，并存储下来；

S6.切换试验点准备下一次试验。

优选的，管道防腐层试片从管道上进行切割加工而成，径向投影为圆形，直径为10cm。

优选的，所述接地排流铜排的连接点为三个且以等间距的方式与管道进行连接。

优选的，所述接地排流铜排的长度大于100m，且小于200m。

优选的，所述接地排流铜排与管道的距离小于1m。

本发明通过试验得到管道防腐层材料的冲击耐压特性，为雷击条件下的防腐层安全性评估提供了参考，基于防腐层的冲击耐压值，当防腐层电压过高时，为了避免在管道防腐层上形成的较高电压击穿防腐层，在管道外沿长度延伸方向并联一根铜排，平衡管道电位和附近的地电位。

本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1是雷电冲击耐压试验装置的结构示意图；

图2是接地排流铜排与管道的三点连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

埋地金属能源输送管道防腐层防护方法，包括如下步骤：

采用雷电冲击耐压试验装置对管道防腐层试片进行耐压性能测试；

根据耐压性能测试结果对管道防腐层在雷击条件下的安全性进行评估；

如果安全性评估不合格，如图2所示，在管道100外沿长度延伸方向并联一根接地排流铜排101。

如图1所示，所述雷电冲击耐压试验装置包括盛装有绝缘油的试验容器1、高压冲击电压发生器3、高压电极2，管道防腐层试片置于试验容器并浸没在绝缘油内，高压电极与高压冲击电压发生器通过导线连接，采用高压冲击电压发生器对管道防腐层试品施加负极性雷电冲击电压。

进一步的，所述雷电冲击耐压试验装置还包括与高压电极连接的分压器4以及与分压器连接的示波器5。

需要通过试探性试验找出管道防腐层试片对应规格的防腐层的大致击穿电压后，在该击穿电压的基础上降低5kV作为起始的试验电压，然后以步长1kV逐渐递增进行加压，直至管道防腐层试片被击穿。

试探性试验的方法如下：先对试验样品施加70kV的冲击电压，通过示波器的波形判断试验样品是否被击穿，如果未发生击穿，则增加5kV再次冲击加压；反之，若发生击穿，则更换试验样品或更改高压电极与试验样品的接触部位，降低5kV再次冲击加压，如此反复试验后，找出试验样品的冲击击穿电压范围。

待确定了试验样品的冲击击穿电压范围后，按如下试验步骤进行试验：

S1.管道防腐层试片接地，放入绝缘油前测定管道防腐层试片裸露金属部分与接地线是否导通；

S2.把管道防腐层试片试验容器并浸没在绝缘油内，再次测定管道防腐层试片裸露金属部分与接地线是否导通；

S3.高压电极放置在管道防腐层试片上且完全接触；

S4.操作高压冲击电压发生器，充电—气隙点火—放电，施加在管道防腐层试片上的电压波形为1.2/50μs的标准负极性雷电压波形；

S5.用示波器记录下波形，测量放电电压，并存储下来；

S6.切换试验点准备下一次试验。

其中，管道防腐层试片从管道上进行切割加工而成，径向投影为圆形，直径为10cm。

根据管道附近雷击的历史数据分析，如果雷击管道时，在管道防腐层上形成的较高电压，大于击穿电压，管道防腐层存在被击穿的风险，就需要并联接地排流铜排。

考虑到金属存在腐蚀的现象，一旦连接点腐蚀断裂，则防护效果将会大为减弱，因此接地排流铜排采用多点连接。如图2所示，本实施例中，接地排流铜排的连接点为三个且以等间距的方式与管道进行连接。

三点连接具有最好的防护效果，针对不同长度的铜排，均采取三点连接的方式，以分析铜排长度对防护效果的影响。铜排的长度设定为100m、200m、300m和500m，结果见表1。

表1连接点个数均为3个时铜排长度对防护效果的影响

由表1的计算结果可知，并联铜排的长度并不是越长越好，当铜排长度超过200米后，随着铜排长度的增加，管道防腐层电压最大值的降幅越来越小，防护效果越来越差。这是因为，增大铜排的长度会使得铜排回路电阻和管道回路电阻的比值一直减小，当铜排的回路电阻小于管道的回路电阻时，更多的电流会通过铜排重新流入大地，导致涂层电位的减小幅度和金属电位的增大幅度减小，防腐层电压呈现重新增大的趋势。因此，所述接地排流铜排的长度大于100m，且小于200m。

随着并联段铜排半径的增加，并联段管道防腐层电压会逐渐降低。这是因为，铜排的半径越大越有利于降低地中的场强，使得防腐层内外侧的电位差降低。因此作为优选，选取半径大于1cm的铜排，例如可以为2cm、3cm。

铜排与管道的距离越近防护效果越好，这是因为，距离越近越有利于降低管道防腐层外侧的电位。因此作为优选，所述接地排流铜排与管道的距离小于1m为宜。

由于接地排流铜排与管道的埋深相同时防护效果最好，因此作为优选，所述接地排流铜排与管道的埋深相同。当然，实际使用时，由于地形的限制，铜排的埋深会有差异，为了减小现场施工的开挖量，可以将铜排浅埋。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求书中所定义的范围。