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[原创] 平原地区长输管道的外加电流保护站间距该如何规划才能平衡保护效果与成本?

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[复制链接] 只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 前天 14:53


平原地区长输管道外加电流保护站间距规划,核心是以 “量化核算为基础、分场景优化为核心、效果验证为闭环” ,在满足全线有效保护(无欠 / 过保护)的前提下最小化工程与运维成本,具体可按 “核心原则 + 关键影响因素 + 量化规划步骤 + 优化策略” 四步落地:


一、核心规划原则(底线要求)
保护效果达标:全线管道极化电位需符合 GB/T 21448-2017 (碳钢:-0.85V~-1.2V CSE),端点无欠保护(>-0.85V)、近站无过保护(<-1.2V,高强度钢更严格);
成本最优:减少保护站数量(降低设备 / 施工 / 占地成本),但预留 1.2~1.5 倍电流冗余(应对防腐层老化);
运维便捷:保护站靠近公路与电源(优先 10kV 工业电,偏远区配光伏 + 储能),避免选址偏远推高运维成本。
二、关键影响因素(决定间距上限)
土壤电阻率(ρ):平原核心影响因素
低阻(ρ≤100Ω・m,如湿地、农田):电流传导效率高,单站覆盖半径 20~30km
中阻(100~300Ω・m,如壤土):15~25km
高阻(ρ≥300Ω・m,如砂土、干旱区):10~15km
管道防腐层质量:
优质层(3PE/FBE,破损率≤0.1%):电流需求小,间距取上限;
普通 / 老旧层(沥青 / 破损率>1%):电流需求翻倍,间距缩短 30%~50%
设备输出能力:
常规 50A 恒电位仪(有效输出 40A):适配 DN1000 3PE 管道,中阻土壤覆盖 20km
100A 恒电位仪:可覆盖 30km(低阻土壤),但成本比 50A 40%~60%
三、量化规划步骤(工程实操)
算单公里电流需求:I=J×SJ = 保护电流密度:3PE 0.05~0.1mA/m²,S=π×D×1000D 为管道外径);
例:DN1000 管道(D=1.016m),I=0.08×3.14×1.016×1000255mA/km
算理论保护半径:R=I_eff/I₁)/2I_eff = 恒电位仪有效输出 = 额定值 ×0.8);
例:50A 恒电位仪(I_eff=40A),R=40/0.255/278.4km(理想值)。
按土壤电阻率修正:实际半径 R=R₀×kk = 修正系数:低阻 0.3~0.4,中阻 0.2~0.3,高阻 0.1~0.2);
例:ρ=200Ω・mk=0.25),R=78.4×0.2520km(工程取整)。
电位验证:通过 CIPS 检测或仿真,确认端点电位≥-0.85V,不达标则缩小间距 / 增大电流。
四、优化策略(平衡效果与成本)
分区域差异化规划:低阻段(25~30km)配浅埋阳极(低成本),高阻段(10~15km)或 “主站 + 中间馈电点”(小型恒电位仪,降投资);
阳极地床适配:浅埋阳极(接地电阻5Ω)用于中低阻土壤(成本低),深井阳极(50~100m 深)用于高阻土壤(扩大覆盖 20%);
结合管道阀室布局:保护站与阀室同址(减少占地 / 电源接入成本),避开绝缘接头(间距≥1km,防电流泄漏);
后期动态调整:新管道投运 1~2 年通过 CIPS 排查盲区,老化管道可拆分原有间距(如 25km 拆为 15km)。