基于SCM系統(tǒng)的動態(tài)雜散電流檢測方法研究

鄧佳麗

(山東實華天然氣有限公司，山東青島 266071)

0 引言

軌道交通建設、高壓交直流輸電線路的敷設以及其他大型用電設施的投用，使得城市地下管網(wǎng)所處的電力環(huán)境越來越復雜，對埋地鋼質(zhì)管道的影響也越來越嚴重[1]。

國內(nèi)雜散電流環(huán)境的日益復雜，導致雜散電流對埋地鋼質(zhì)管道的影響也日益嚴重。對于敷設于雜散電流干擾影響區(qū)域內(nèi)的鋼質(zhì)管道，由于管道本身防腐保溫層存在弱而穩(wěn)定的導電性，且在下溝覆土或頂管穿越過程中因施工過程中可能會損傷等原因使得雜散電流在流經(jīng)該區(qū)域時會選擇導電性能與土壤相比更好的鋼質(zhì)管道作為電流通路，在雜散電流流出點，管體發(fā)生電化學腐蝕，影響管道的安全運行[2]。

1 受檢管道介紹

本次動態(tài)雜散電流檢測區(qū)域為某燃氣公司所屬一段中壓燃氣管道，管道全長約10 km。依據(jù)運行管理單位提供的基礎(chǔ)資料，該管道經(jīng)過多次改建，埋設有2處鋼塑轉(zhuǎn)換接頭，管道規(guī)格為Φ325×7 mm。該管道經(jīng)過商業(yè)核心區(qū)道路，約2 km管段與市區(qū)高架鐵路軌道交叉，且與地鐵1號線并行。該段管道易發(fā)生雜散電流干擾。

運行管理單位在日常管地電位測量時發(fā)現(xiàn)，與地鐵1號線并行的管段管地電位波動值為300 mV，在管道全線測量交流電壓，數(shù)值<1 V，初步判定該2 km管段受到雜散電流干擾。由于檢測設備和檢測方法的局限，不能對干擾源、管線上雜散電流分布，特別是雜散電流的流入點、流出點得出明確的結(jié)論，因此不能準確對該管段的動態(tài)雜散電流干擾提出相應的處理建議。

為了查明該管段的雜散電流干擾產(chǎn)生的原因及分布情況，并提供有效的解決方案，對該區(qū)域管道開展雜散電流檢測。

2 檢測的實施過程

實施動態(tài)雜散電流綜合檢測是復雜的系統(tǒng)工程。特別是要找出動態(tài)雜散電流干擾源以及受干擾管段的電流流入點、流出點，必須了解管道的敷設環(huán)境、管道周邊可能對管道產(chǎn)生干擾的設施分布情況，以及干擾區(qū)段內(nèi)管道防腐層的漏點分布狀況等[3]。

2.1 測試管道雜散電流并初步判定干擾源

在開始實施動態(tài)雜散電流檢測前，收集被干擾管道及疑似干擾源的基礎(chǔ)資料，依據(jù)收集的資料分析管道所處環(huán)境產(chǎn)生各類干擾的可能性，同時制訂詳細的檢測方案。

首先對該管道實施管道路由測繪和防腐層缺陷點查找，然后在管道沿線進行雜散電流普查工作。通過現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)管道沿線交流電壓值均小于1 V，依據(jù)GB/T 19285—2014《埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護工程檢驗》得出交流干擾程度為“弱”，可不采取交流干擾防護措施。管道的土壤表面電位梯度在與地鐵1號線并行的管段>2.5 mV/m，且管地電位波動幅度>100 mV；其他管段的土壤表面電位梯度均<1 mV/m，管地電位波動均<50 mV。綜合分析得出，該管道與地鐵1號線并行的管段直流雜散電流干擾嚴重，其他管段干擾較小。

通過對周圍干擾源的調(diào)查，以及雜散電流普查結(jié)果的分析，初步判定干擾源為地鐵1號線及其沿線附屬設施。

2.2 檢測應用的設備

本次檢測應用的設備主要有SCM雜散電流檢測感應板3套、RD-PCM管道電流測繪系統(tǒng)1套、IPL瞬時電位記錄儀2臺、筆記本電腦3臺、萬用表1個以及其他附件(參比電極、地極線、地極釬、小工具等)。

2.3 SCM動態(tài)檢測的實施過程

本次檢測工作歷時7 d。管道沿線有2處鋼塑轉(zhuǎn)換接頭，直流雜散電流干擾段為中間段。前期主要是資料收集、管線定位、防腐層缺陷點查找以及雜散電流普查，之后依據(jù)前期獲取的數(shù)據(jù)信息，開展雜散電流流入點、流出點和干擾源的查找[4]。

雜散電流普查階段進行了管地電位、土壤表面電位梯度、交流電壓及土壤電阻率的測取。依據(jù)普查數(shù)據(jù)確定了布設基準SCM雜散電流檢測感應板的位置，在基準感應板擺放位置前后分別以300 m的間距布放移動SCM雜散電流檢測感應板?；鶞矢袘宓臏y試時間為24 h，移動感應板的測試時間為1～2 h。

基準感應板擺放位置位于4#點，如圖1所示，對應8組移動感應板測量。實測基準感應板數(shù)據(jù)1組，移動感應板數(shù)據(jù)8組，共獲取數(shù)據(jù)9組。

圖1 SCM雜散電流檢測感應板位置及雜散電流測試數(shù)據(jù)分布示意圖

對檢測數(shù)據(jù)分析，判斷雜散電流的流入點、流出點，同時判斷干擾來源，在地鐵17 kV供電調(diào)壓柜接地設施附近擺放1塊感應板，通過所采集數(shù)據(jù)與4#點基準感應板采集的數(shù)據(jù)對比分析，判斷干擾源是否為地鐵1號線及其附屬設施。

3 檢測結(jié)果分析

將檢測結(jié)果與管道走向示意圖結(jié)合，得出管道上的雜散電流在管道上的分布狀況，如圖1所示。由雜散電流分布示意圖可知，整段管道均存在雜散電流影響，在管道兩側(cè)鋼塑轉(zhuǎn)換接頭方向的1#、9#點雜散電流逐漸降低。雜散電流在4#、5#點之間位置流入，在2#、3#點和7#、8#點之間位置流出。

由24 h監(jiān)測數(shù)據(jù)圖可以發(fā)現(xiàn)在22:30至次日6:30，管道感應電流波動值很小，在其他時間感應電流波動值變化明顯，如圖2所示。該監(jiān)測數(shù)據(jù)一方面證明雜散電流的真實存在和雜散電流干擾的嚴重程度；同時也與前期檢測人員對現(xiàn)場勘察時做出的推斷相吻合，即雜散電流存在的時間段與地鐵1號線的運行時間段保持一致。

圖2 基準SCM雜散電流檢測感應板24 h監(jiān)測數(shù)據(jù)圖

為進一步驗證4#、5#點之間的管道雜散電流來源為地鐵1號線及其附屬設施，將地鐵17 kV供電調(diào)壓柜接地設施附近放置的SCM雜散電流檢測感應板所測數(shù)據(jù)與4#點處基準SCM雜散電流檢測感應板數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，得到如圖3所示結(jié)果，相關(guān)性為85.77%，充分證明了4#、5#點之間的雜散電流主要來源為地鐵1號線及其附屬設施。

圖3 疑似干擾源數(shù)據(jù)與4#點管道雜散電流數(shù)據(jù)相關(guān)性分析圖

將3#、5#、6#和7#點所獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)分別與4#點基準SCM雜散電流檢測感應板數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)分別為82.75%、82.16%、70.96%和70.12%。通過各測點與基準感應板數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析結(jié)果表明，該管段雜散電流為同一干擾源。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明雜散電流流入點位于4#、5#點之間，通過交流電位梯度法(ACVG)檢測此管段，未發(fā)現(xiàn)防腐層缺陷，但在該管段有閥井1處，閥井中管道防腐層有剝離現(xiàn)象，管道法蘭未進行防腐處理，同時管道法蘭與土壤直接接觸。雜散電流流出點位于2#、3#點和7#、8#點之間管段，交流電位梯度法檢測結(jié)果顯示，在2#、3#點和7#、8#點之間管段各有1處防腐層破損點。由此判斷4#、5#點之間管段的閥井為雜散電流流入點，雜散電流流出點分別位于2處防腐層破損點位置。為進一步驗證判斷結(jié)果，分別在閥井和2處防腐層破損點前后布設SCM雜散電流檢測感應板，監(jiān)測結(jié)果顯示符合雜散電流流入點和流出點的數(shù)據(jù)表征，為檢測結(jié)果的可靠性提供參考。

4 結(jié)論

通過此次動態(tài)雜散電流檢測，充分驗證了SCM雜散電流檢測系統(tǒng)對于埋地鋼質(zhì)管道動態(tài)雜散電流檢測的有效性。由于動態(tài)雜散電流隨著時間變化而不斷波動，如果檢測數(shù)據(jù)不存在公共時間段，則檢測結(jié)果可能會出現(xiàn)較大偏差，甚至得出錯誤的判斷。因此要求在實施動態(tài)雜散電流檢測的過程中需要由多個SCM雜散電流檢測感應板配合使用，目的是使采集數(shù)據(jù)在采集時間上存在共同時段，具備可比性，盡可能避免檢測時間對結(jié)果分析的影響。同時，將SCM雜散電流檢測感應板布設于疑似干擾源設施附近采集的數(shù)據(jù)與布設于管道上方的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，能夠為干擾源的準確判斷提供參考。另外，使用RD-PCM管道電流測繪設備測得管道沿線路由和管道防腐層情況，可以使SCM雜散電流檢測感應板的監(jiān)測數(shù)據(jù)更準確，對動態(tài)雜散電流流入點、流出點的判斷也有幫助。

本次動態(tài)雜散電流檢測達到了預期的檢測效果，運行管理單位根據(jù)本次檢測結(jié)果結(jié)合現(xiàn)場檢測管道防腐層狀況，將對該段管線的雜散電流干擾進行有針對性的處理。從而有效地治理動態(tài)雜散電流對該管道造成的危害，有效地控制該區(qū)域內(nèi)的管道腐蝕危險，保障燃氣管道安全、正常運行。