交流排流器

將高壓輸電線路和交流電氣化鐵路在管道上感應出來的交流雜散電流安全排放到地，防止管道受到交流腐蝕，又不影響管道上的陰極保護系統的正常工作。

基本介紹

• 中文名：交流排流器
• 外文名：Communication drainage device
• 作用：高壓輸電線路安全排放到地
• 目的：有效利用土地資源

套用背景

為了有效利用土地資源，管道通常和高壓輸電線路、電氣化鐵路走同一公共走廊，交變電場會在管道上感應出交流電，而且管道塗層不可能做到百分之百無一個漏點（又叫破損點），電流如果從這些破損點流出，就會對管道形成交流腐蝕，交流腐蝕最早在國外發現，並形成了系列標準，如DD CEN/TS 15280:2006陰極保護管道的交流腐蝕評估，NACE SP 0177-2007交流緩解和雷電對金屬結構和腐蝕控制系統的影響等，我國也有SY/T 0032，但不太適應當前管道使用環境，過去我們的交流高壓輸電線路電壓一般在220KV以下，電氣化鐵路也不多，管道塗層多採用瀝青塗層，所以管道上感應到的電流小，加之塗層性能不是很好，漏點相對較多，這些電流分散流出，腐蝕不明顯，但現在我們國家“十二五”規劃要投資超過3000億元建“三縱三橫”特高壓交流輸電骨幹網架，電壓都在1000KV以上，電氣化鐵路目前有3.2萬公里，到2020年將建成總里程12萬公里的電氣化鐵路，管道的建設速度也在加快，未來10年將由現在4萬公里增加到10萬公里，加上現代高絕緣塗層的套用，管道套用環境更加惡化，所以交流腐蝕控制變得越來越重要。

干擾因素

在設計排流器時，需要考慮的幾個干擾因素包括：

1.高壓輸電線路和電氣化鐵路在管道上感應出的交流電流

2.輸電線路變電站接地故障，幅值很高故障電流對管道的衝擊

3.雷擊輸電線路後，雷電流沿輸電線路傳導，形成很強電磁干擾，在管道上產生很強浪涌電流衝擊

4.雷擊高壓線路桿塔後，沿接地極入地雷電流竄入管道

造成後果

1.交流腐蝕穿孔

2.人員和牲畜觸電

3.管道塗層絕緣擊穿

4.管道銅質損壞

5.燒壞相連電氣設備

6.引燃和引爆輸送油氣介質

秦京輸油管道緊鄰電氣化鐵路，檢測到電干擾AC67V。2007在中石化成品油管道上檢測到AC49V，管道穿孔泄漏並疑似電擊損傷。2006年在貴昆電氣化鐵路旁的成品油管道上檢測到AC電壓107V，持續時間10分鐘。忠武輸氣管道在一些地段與500kV高壓線長距離平行鋪設,管道上的電壓超過30V。2003年11月在輸氣兩付線石板站，拍攝到被閃電損壞的CP儀器，電路板元器件燒壞，線路燒斷。同年10月，在渡兩輸氣管道上，測試到高達72V交流電壓。

排流條件

DD CEN/TS 15280:2006提出了幾種判斷標準：

1)交流電壓指標：

土壤電阻率高於25Ω.m地段，交流電壓值不超過10V

土壤電阻率低於25Ω.m地段，交流電壓值不超過4V

2)交流電流密度指標：

交流電流密度小於30A/m2，交流腐蝕不存在或很低

交流電流密度大於30A/m2，小於100A/m2，交流腐蝕為中等腐蝕

交流電流密度大於100A/m2，交流腐蝕為嚴重腐蝕

3)電流密度之比指標：

“Ia.c/Id.c”值低於5，交流腐蝕性較低

“Ia.c/Id.c”值為5~10，可能存在交流腐蝕，應作更詳細的檢測

“Ia.c/Id.c”值大於10，交流腐蝕較嚴重，必須採取解決措施。

SY/T 0032-2000要求排流效果應達到以下指標：

弱鹼性土壤內，管道交流干擾電壓小於等於10V

中性土壤內，管道交流干擾電壓小於等於8V

酸性土壤內，管道交流干擾電壓小於等於6V

交流排流器要求

由以上分析可看出。排流器必須具備持續排流功能，同時還要能泄放雷電流、交流故障電流等強電衝擊，起到雷電及過電壓保護作用，排流器大都是安裝在野外油氣管道與地之間，處於無人監管狀態，除了起到它本身的作用，降低管道上交流雜散電流的影響外，它的使用還必須符合堅固耐用、方便監測、方便使用。目前大多數產品都使用半導體技術進行排流，這種器件在平時可能工作正常，一旦遇到強電衝擊，很容易就被擊穿，防雷能力很低，擊穿後所有電流都從這一點流到地。

德國Leutron公司生產的交流排流器(PLPro)，在歐洲套用16年，在瑞士燃氣，德國E-ON，義大利ENI-SNAM，美國諾福克VNG，德國RWE，土耳其OMV，斯洛伐克SPP等能源企業的管道上都有套用，採用利用電容隔直導交原理，泄放交流雜散電流，同時保護管道陰保電流，採用火花間隙泄放交流故障電流、雷電流，為方便客戶監測，PLPro查連線電流表或通過遙信信號傳遞裝置，將監測數據發到控制中心，泄漏檢測信號過濾功能保證了做泄漏檢測時不需要斷開排流器，試想安裝有幾十個排流點的上百公里管道要一一斷開這些連線有多麻煩。

PLPro 40A主要技術參數：

感應交流排流能力：
最大工作電壓（管-地） (Umax)	18V=
額定交流(50Hz)排流能力（管-地） (Ia)	40A~
1秒短時交流(50Hz)排流能力（管-地） (Imax)	400A~
18V=時，泄漏電流（管-地） (IL)	≤1mA
交流故障電流排流能力：
標稱交流放電電壓 (50Hz) (Uaw)	70V
標稱直流放電電壓 (100V/s) (Usg)	100V
持續0.25秒，最大工頻(50Hz / 60Hz)交流放電電流 (Iwgr)	4kA
持續0.025秒，最大工頻(50Hz / 60Hz)交流放電電流 (Ipeak)	10kA
直擊雷、感應雷電流排流能力：
標稱衝擊放電電壓 (Uas)	650V
最大衝擊放電電壓 (Uas)	950V
標稱放電電流 (8/20 µs) (P-E) (In)	10x100kA
雷電衝擊電流 (10/350 µs) (Iimp)	100kA

交 流排流作為管道陰極保護系統的一部分，還需要其它產品的配合才能完成，因為陰保都是分段進行的，不同管道段間採用絕緣法蘭或絕緣接頭隔開，以限制陰保電流竄到其它管道段，最大化它的保護效果，同時也隔斷交流雜散電流對其它管道段的影響，但同時也導致了在雷電等強電衝擊時帶來的過電壓對這些地方的衝擊，可能引起電弧的產生，危及管道輸送介質、管道絕緣層，必須採取等電位連線，在過電壓發生時導通，還有陰保恆電位儀的防雷及過電壓保護，下面是Leutron完整電保護解決方案：