一种抑制天然气管道受入地电流影响的保护方法技术

本发明专利技术涉及天然气管道保护领域，且公开了一种抑制天然气管道受入地电流影响的保护方法，包括以下步骤：为各种防护措施根据其防护效果及作用范围拟定一个优化顺序，优化顺序为阴极保护为A类，优先级最高，绝缘接头为B类，优先级次之，连接地装置为C类，优先级最低；设定整条管道参数；计算没加防护措施时的结果，如果满足要求则输出结果，如果不满足，则添加措施；判断是否需要继续进行优化。根据优先级选择优化顺序，常规单一直流干扰抑制措施如管道分段绝缘法和阴极电流保护法等，很难将降低管道阀室处电位降低到安全限值内；而本管道综合保护措施可有效降低阀室处的管地电位差，可以保证管道设备和运行作业人员安全。保证管道设备和运行作业人员安全。保证管道设备和运行作业人员安全。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制天然气管道受入地电流影响的保护方法


[0001]本专利技术涉及天然气管道保护领域，具体为一种抑制天然气管道受入地电流影响的保护方法。

技术介绍

[0002]直流输电系统会通过接地极的入地电流影响管道，也会通过空间的电磁耦合、短路、雷击等暂态入地电流等影响管道安全。当附近土壤中埋设有金属管道时，直流接地极入地电流将会在管道上产生感应电位，造成管道与近地土壤存在电位差，从而造成管道管地电位差过大，过大的管地电位差会造成管道上分输站或阀室处管道设备、运行作业人员造成危害。目前，抑制天然气管道受入地电流影响的措施主要有：绝缘接头，局部接地装置，牺牲阳极，阴极保护。每一种防护措施都有各自的优缺点及防护效果，对于部分相互交错又距接地极较近的管道，使用单一种防护措施不能很好的解决管地电位较高的问题，通常需要采用综合防护措施来限制管地电位。目前在对防护措施进行设计的时候，通常是先采取一定的措施进行仿真，如果计算结果是过保护或欠保护，则修改保护措施的使用力度继续仿真，反反复复，直到达到满意的效果为止。虽然这种方法最终也能完成设计，但费事费力。总之，目前针对埋地金属管道防干扰所施加防护措施的设计流程缺少科学性和标准化的优化过程。
[0003]结合图1，参阅下述现有方案，内容如下：
[0004]管道内部的金属管体可以有效的承载压力，外部的绝缘层可以有效的保护金属管体，防止或减缓其自然腐蚀速率，从而构建了一个安全、稳定的输气系统。可是当直流接地极与天然气管道距离较近时，直流接地极入地电流会对天然气管道造成很大的危害。
[0005]直流接地极入地电流对天然气管道主要的影响有两个方面：
[0006](1)管地电位差
[0007]入地短路电流会使得土壤电位升高，在接地极附件土壤中会造成较大的电位梯度，并通过阻性耦合影响金属管道的对地电压。较高的管地电位差将干扰管道上设备的正常运行，甚至，造成管道上设备的损坏。此时，如果有操作人员正好接触管道的金属部分，在阻性耦合的影响下，其遭受的接触电压可能很高，严重时有可能危及人身安全。
[0008]长距离等电位的天然气管道处于电位变化较大的土壤中，不可避免的要受到土壤电位变化的影响，从而造成管道管地电位差过大，对天然管道的运行造成一定的风险：
[0009]1)绝缘卡套击穿风险。入地电流影响会在气液联动球阀引压管道上的绝缘卡套两端产生较大电位差(绝缘卡套两端，一端为管道电位，一端为地电位)，使其产生火花放电，对天然气管道的安全有较大威胁，可能发生火灾或者爆炸事故。
[0010]2)人身安全风险。天然气管道的维护人员存在危险性，在未穿戴绝缘手套(鞋)的情况下容易造成触电事故。
[0011]3)管道设备安全风险。破坏天然气管道原有的强制阴极保护系统或其他管道保护设备。
[0012](2)管道泄露电流
[0013]当接地极附近有金属构件时，由于金属的集流效应，入地电流将成为埋地金属的杂散干扰源。埋地管线受到杂散电流电场影响时，在电流离开或进入金属表面的地方，管道电位会分别正向或负向偏移。当杂散直流电流离开管道时，将在金属/电解质界面发生一个阳极腐蚀反应，导致金属氧化(溶解)；当杂散直流电流进入管道时，在金属/电解质界面则发生腐蚀反应的阴极部分。阴极反应导致管道金属表面发生阴极极化(负电位偏移)。过大的阴极电流密度(如>0.1A/m2)或缺氧，将发生水的分解导致氢气的形成和氢氧根离子的产生。氢氧根的产生将增大管道表面的pH值，产生阴极剥离，减少防腐层破损部位有机防腐层与金属表面的粘接力。在形成氢气之前，形成了原子氢。如果原子氢溶解到钢铁中，在某种环境下，会导致高强度钢的氢脆。
[0014]直流接地极入地电流对天然气管道影响具有如下特点：时间不确定(故障或检修期间发生)，作用时间短(几个小时)，入地电流幅值大(上千安培)，正负极性不确定，造成管道电位偏移剧烈等特点。目前，在国内电力和石油行业的部分单位已经意识到直流接地极入地电流对埋地金属管道影响的严重性，但按照常规直流干扰而采取措施如管道分段绝缘法和阴极电流保护法等，很难将降低管道阀室处电位降低到安全限值内；管道排流保护方法，如管道经带状锌合金阳极接地排流，可以使接地点处管道的管地电位差降低到安全限值内，但长期接地排流的方式会造成长期杂散电流流进、流出管道，造成管道电化学腐蚀加剧。
[0015]为此我们提出了一种抑制天然气管道受入地电流影响的保护方法。

技术实现思路

[0016](一)解决的技术问题
[0017]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种抑制天然气管道受入地电流影响的保护方法，解决了上述的问题。
[0018](二)技术方案
[0019]为实现上述所述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种抑制天然气管道受入地电流影响的保护方法，包括以下步骤：
[0020]第一步：为各种防护措施根据其防护效果及作用范围拟定一个优化顺序，优化顺序为阴极保护为A类，优先级最高，绝缘接头为B类，优先级次之，连接地装置为C类，优先级最低；
[0021]第二步：设定整条管道参数；
[0022]第三步：计算没加防护措施时的结果，如果满足要求则输出结果，如果不满足，则添加措施；
[0023]第四步：判断是否需要继续进行优化；
[0024]第五步：根据优先级选择优化顺序。
[0025]优选的，所述第七步中选择优化顺序包括以下内容：
[0026]优先级较低的措施均以使用上一个优先级较高的优化后的优化结果为基础；
[0027]如果优化得到的结果满足要求，则不再进行低优先级措施的计算；
[0028]如果得到的结果不满足要求，则在上一级优化的基础上继续进行下一级优化；
[0029]对于处于同一优先级的措施，也即阴极保护中的牺牲阳极保护和强制阴极排流保护，工程中通常不会两种阴极保护措施同时使用，所以根据两种措施的特点及现场条件选择性的使用其中一种措施。
[0030]优选的，所述第二步中的参数为管道允许的最大管地电位或目标位置允许的管地电位、接地极参数、土壤参数、管道参数。
[0031]优选的，所述第四步中判断是否需要继续进行优化包括以下内容：
[0032]若允许使用阴极保护，则将阴极保护装置的数量用至最大值，如果使用后管地电位数值小于目标值，则逐步减少阴极保护装置的使用数量，直至管地电位数值刚好满足要求，输出所用措施的详细情况及成本，计算结束，如果管地电位数值大于目标值，则询问是否需要使用其他措施，如果需要，继续进行优化。
[0033]若允许使用绝缘接头，则将绝缘接头的数量使用至最大值，如果使用后管地电位数值小于目标值，则逐步减少绝缘接头的使用数量，直至管地电位数值刚好满足要求，输出所用措施的详细情况及成本，计算结束。如果管地电位数值大于目标值，则选择是否需要使用其他措施，如果需要，继续进行优化；
[0034]若允许使用局部接地装置，则将接地装置的数量使用至最大值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制天然气管道受入地电流影响的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：为各种防护措施根据其防护效果及作用范围拟定一个优化顺序，优化顺序为阴极保护为A类，优先级最高，绝缘接头为B类，优先级次之，连接地装置为C类，优先级最低；第二步：设定整条管道参数；第三步：计算没加防护措施时的结果，如果满足要求则输出结果，如果不满足，则添加措施；第四步：判断是否需要继续进行优化；第五步：根据优先级选择优化顺序。2.根据权利要求1所述的一种抑制天然气管道受入地电流影响的保护方法，其特征在于：所述第七步中选择优化顺序包括以下内容：优先级较低的措施均以使用上一个优先级较高的优化后的优化结果为基础；如果优化得到的结果满足要求，则不再进行低优先级措施的计算；如果得到的结果不满足要求，则在上一级优化的基础上继续进行下一级优化；对于处于同一优先级的措施，也即阴极保护中的牺牲阳极保护和强制阴极排流保护，工程中通常不会两种阴极保护措施同时使用，所以根据两种措施的特点及现场条件选择性的使用其中一种措施。3.根据权利要求1所述的一种抑制天然气管道受入地电流影响的保护方法，其特征在于：所述第二步中的参数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟晓波，王晓刚，杨旭洋，曹针洪，张杰，杨平，舒华，王佳庆，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：