李 嵐 於 濤

（1. 中國航空油料有限責任公司云南分公司，云南 昆明 650200；2. 青島海誠油氣技術(shù)有限公司，山東 青島 266041）

0 引言

目前，隨著城市的發(fā)展需求城市地鐵項目已經(jīng)開始在各大城市建設(shè)，其中地鐵路線一般直接通往機場。我國的地鐵運行采用直流電力牽引的方式，建成的地鐵供電系統(tǒng)一般采用1500v的架空接觸網(wǎng)供電，地鐵運行過程中，有一部分電流會通過走行軌泄漏至大地，形成雜散電流[1]。當鐵軌附近存在埋地金屬構(gòu)筑物（如埋地的鋼質(zhì)輸油管道等）時，由于地下金屬管道對地絕緣并不充分，則一部分雜散電流將流入地下管道形成干擾電流，再在變電所附近的管地電位較低處流出進入大地，返回變電所負極。由于地鐵是移動負荷，在啟動、運行、制動等狀態(tài)下，負荷電流都在變化，而且在一條線路上往往會同時運行著多輛列車，機坪管網(wǎng)在受到如此復雜的雜散電流干擾時管道電位會出現(xiàn)頻率高、幅度大的波動，導致管道陰極保護系統(tǒng)不能正常運行。地鐵牽引系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 地鐵牽引系統(tǒng)示意圖

某機場機坪管網(wǎng)始建于91年，管道建設(shè)先后分為一期、二期、三期三部分，長度分別為18km、15km、30km，其中一期管道外防腐層采用環(huán)氧煤瀝青，二、三期采用3PE結(jié)構(gòu)。全部管網(wǎng)均采用犧牲陽極保護系統(tǒng)，前期機坪管網(wǎng)陰極保護系統(tǒng)運行正常，從16年7月份開始管網(wǎng)電位出現(xiàn)異常波動，并且電位波動的頻率高、幅度大。為確保機坪管網(wǎng)的長期安全運行和使用壽命，對其進行現(xiàn)場檢測和分析，確認管道受到了新開通機場地鐵的直流雜散電流干擾。

1 管道電位波動檢測準備

1.1 管道電位波動分析

管道電位在不受干擾的環(huán)境下一般處于穩(wěn)定狀態(tài)，若管道電位持續(xù)波動，則表明管道受到來自外界雜散電流的干擾。為確定雜散電流干擾的來源、評估機坪管網(wǎng)各處干擾程度，需要對機坪管網(wǎng)不同位置的管道電位數(shù)據(jù)進行采集監(jiān)測，并對管網(wǎng)路由附近土壤電位梯度進行普查。

1.2 檢測儀器設(shè)備

本次管道雜散電流干擾檢測及管網(wǎng)路由附近的土壤電位梯度普查用到的主要檢測儀器設(shè)備如表1所示。

表1 直流雜散電流干擾檢測的主要儀器設(shè)備

2 測試過程及分析

為確定雜散電流干擾源及管網(wǎng)各處受干擾的影響程度，本次檢測對機坪管網(wǎng)不同位置的管道電位分別進行10min及24h的持續(xù)電位數(shù)據(jù)采集測試[1,2]。測試中選用自動儲存式UDL2數(shù)據(jù)記錄儀，可設(shè)定采集數(shù)據(jù)時間間隔，在10min采集中設(shè)定的時間間隔為5s時，24h持續(xù)監(jiān)測中設(shè)定的時間間隔為15s。

本次測試過程中首先從8處測試點中選出2處具有代表性的測試點，進行24h持續(xù)性監(jiān)測，它們分別是：3Z8（停機坪下方地鐵線），3Z1（新、舊管道搭接處）；其中3C148、3Z7、3Z9、3Z4、UZ-2、M37測試點分別進行10min的管道電位數(shù)據(jù)持續(xù)采集。

2.1 機坪區(qū)域不同位置測試點電位測試分析

機坪管網(wǎng)區(qū)域3C148、3Z7、3Z9、3Z4、UZ-2、M37測試點處數(shù)據(jù)記錄儀10min采集的管道保護電位波動變化趨勢圖分別如圖2～圖7所示，采集時間間隔均為5s。

圖2 3C148測試點管道測試電位變化趨勢圖

圖7 M37測試點管道測試電位變化趨勢圖

圖3 3Z7測試點管道測試電位變化趨勢圖

圖4 3Z9測試點管道測試電位變化趨勢圖

圖5 3Z4測試點管道測試電位變化趨勢圖

圖6 UZ2測試點管道測試電位變化趨勢圖

觀察以上6個位于機坪不同位置測試點的管道電位波動變化趨勢分布圖，可以發(fā)現(xiàn)各個測試點的電位均出現(xiàn)了頻率高、幅度大的波動，并且距離地鐵越近的測試點電位波動幅度會更大一些。表明整個機坪管網(wǎng)均遭到了嚴重的直流雜散電流干擾，而導致管網(wǎng)保護電位出現(xiàn)幅度較大的波動，陰極保護系統(tǒng)基本處于欠保護狀態(tài)[3]。

2.2 管道電位24h不間斷持續(xù)監(jiān)測分析

機坪管網(wǎng)中地鐵附近的測試點：3Z8（停機坪下方地鐵線路）與3Z1（新、舊管道搭接處），分別進行24小時不間斷持續(xù)監(jiān)測，兩處數(shù)據(jù)記錄儀在同一時間段內(nèi)采集管道電位數(shù)據(jù)，采集時間間隔均為15s。兩處測試點24h的管道電位變化趨勢圖如圖8、圖9所示。

圖8 3Z8測試點24h不間斷監(jiān)測電位變化趨勢圖

圖9 3Z8測試點24h不間斷監(jiān)測電位變化趨勢圖

分別觀察上面機坪兩處不同位置測試點24h不間斷監(jiān)測管道電位變化趨勢圖，可發(fā)現(xiàn)二者均存在一段時間管道電位停止了波動，而且穩(wěn)定在-0.95v左右，進一步發(fā)現(xiàn)兩者停止波動的時間段均在凌晨1:00～6:00左右。而機場方向地鐵11號線每天的發(fā)車時段為6:28（首班）～00:00（末班），末班車到達目的地停運時間在凌晨1:00左右，這與管道電位停止波動的時間段完全吻合，并且地鐵線上方的3Z8測試點在地鐵運行時段電位波動幅度比更大，基本證明了機坪管網(wǎng)所受的主要雜散電流干擾源為地鐵。

2.3 管網(wǎng)路由土壤電位梯度情況普查

大地中若存在大量的雜散電流，必然會引起大地電位梯度[2]的變化。利用測量管道周圍雜散電流的狀況，可判斷土壤是否存在雜散電流以及其嚴重程度，也可以判斷管道是否受到雜散電流的干擾。受機坪現(xiàn)場條件限制，對管網(wǎng)路由中比較有代表性的10個測試點的電位梯度進行測試。機坪管網(wǎng)路由土壤電位梯度測試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 機坪管網(wǎng)土壤電位梯度

土壤電位梯度測試數(shù)據(jù)顯示整個機坪管網(wǎng)各處均受到不同程度的雜散電流干擾，管網(wǎng)總體處于嚴重的干擾區(qū)域，其中管線與地鐵交叉的區(qū)域干擾較嚴重，機坪管網(wǎng)需要采取直流干擾防護措施。

2.4 問題與分析

管道電位數(shù)據(jù)測試中，在機坪3C148、3Z7、3Z9、3Z4、UZ-2、M37等不同測試點的電位波動幅度大、頻率高；其中在3Z8（停機坪下方地鐵線）與3Z1（新、舊管道搭接處）兩個測試點的24h持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢圖顯示管道電位在凌晨1:00～6:00的時間段內(nèi)（地鐵停運）基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，以及土壤電位梯度測試數(shù)據(jù)均表明機坪管網(wǎng)受到了外界地鐵為主要雜散電流干擾源的嚴重干擾，并導致管網(wǎng)陰極保護[3]系統(tǒng)不能正常工作。

外界強大的地鐵直流干擾腐蝕一般集中在機坪輸油管道的局部位置，往往集中于防腐層的缺陷部位，大的雜散電流使被干擾管道在短時間內(nèi)發(fā)生點狀坑蝕，容易造成管道腐蝕穿孔泄漏事故。為保障管道的安全運行，應對流入管道的雜散電流采取排流措施，同時整改不能正常工作的機坪管網(wǎng)陰極保護系統(tǒng)，確保整個管網(wǎng)系統(tǒng)處于陰極保護狀態(tài)中。

3 結(jié)語

機坪管網(wǎng)所受雜散電流的主要干擾源為地鐵，且機坪管網(wǎng)各處均受到較為嚴重的直流干擾，尤其是管線與地鐵交叉的區(qū)域；干擾后的機坪管網(wǎng)陰極保護系統(tǒng)基本處于欠保護狀態(tài)。

針對受地鐵干擾的管道采取以強制排流站為主、接地排流為輔的聯(lián)合排流方式將流入管道中的雜散電流排出；并且對機坪管道網(wǎng)錯綜復雜、電流分布不均勻等特點，可以采取饋電試驗合理布置排流站的位置，確保排流效果最佳，整個管網(wǎng)系統(tǒng)得到有效的保護。