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高速電氣化鐵路對油氣管道電磁干擾的防護(hù)措施
摘要：本文以吉林至琿春客運(yùn)專線為例，闡述了電氣化鐵路對油氣管道危害產(chǎn)生的原因。并分析了電磁防護(hù)的措施，給出了犧牲陽極防護(hù)法及固態(tài)去耦合器排流法的施工方案。
關(guān)鍵詞：高速鐵路;犧牲陽極;固態(tài)去耦合器;電磁防護(hù)
一、高速鐵路對油氣管道的電磁干擾
(1)干擾的產(chǎn)生。當(dāng)管道與強(qiáng)電線路距離平行接近時，其周圍產(chǎn)生交變磁場，這個磁場會在油氣管道上產(chǎn)生干擾電壓。(2)干擾的危害。交流電可以加速管道的腐蝕層的老化，引起其脫落，使其原有的防腐措施失效。在故障狀態(tài)下，其產(chǎn)生的感應(yīng)電壓可能擊穿保護(hù)設(shè)備，危機(jī)操作人員的人身安全，甚至對周圍的環(huán)境產(chǎn)生破壞。
二、干擾影響的測定
(1)土壤電阻率的測定。由于成份是多種多樣的，因此不同土壤的土壤電阻率的數(shù)值往往差別很大。影響土壤電阻率的最主要因素是濕度。利用接地電阻測試儀測量土壤電阻率，接地電阻測試儀用四極法測量土壤電阻率。
圖1 四極法測量土壤電阻率的示意圖
表1 主要參數(shù)
(2)機(jī)車特性。本線開行CRH系統(tǒng)動車組，其主要參數(shù)如下：
圖2 牽引特性圖
圖3 再生制動特性
三、電磁防護(hù)方案
(1)犧牲陽極防護(hù)方案。目前普遍采用電法保護(hù)和絕緣層保護(hù)相結(jié)合的方法。電保護(hù)法種類很多，目前國內(nèi)外廣泛采用的電保護(hù)法主要是陰極保護(hù)法，因?yàn)殛帢O保護(hù)法效率高，投資少，施工方便。由于陽極的氧化反應(yīng)而使陽極金屬不斷腐蝕溶解，即“犧牲”掉，以實(shí)現(xiàn)對陰極的金屬的保護(hù)。把不同電極電位的兩種金屬置于電解質(zhì)體系內(nèi)，當(dāng)有導(dǎo)線連接時就有電流流動，這時電極電位較負(fù)的金屬為陽極。
設(shè)置排流接地后，管道將能在排除電氣化鐵道所產(chǎn)生的雜散電流甚至接觸網(wǎng)短路所造成的影響的同時，維持了原有的保護(hù)電位。
圖4 犧牲陽極軸向水平臥式安裝方法
(2)交流排流方案。采用的電磁干擾解決方法是在管道上安裝排流裝置，排流裝置可以有效的解決電磁干擾問題，將管道電位限制在可靠的水平。根據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50698-2011)第4.1.2條，對干擾源在正常和故障條件下管道可能受到的交流干擾進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算公式如下：
Umax=U20m·fd·Ick·αγ·α 其中，Umax―管道上磁干擾電壓最大值(V);U20m―接近距離為20m時磁干擾電壓最大值(V/kA)，鐵路為了減輕電氣化強(qiáng)電線路對其它設(shè)施的電磁干擾，全線采取了橋梁和橋墩中鋼筋連成整體，在距管道兩端的橋墩鋼筋不接地，其余的接地，接地電阻小于或等于4歐。鋼軌與軌枕之間鋪設(shè)絕緣墊。現(xiàn)行的交流排流方案有4種，比較如下：1) 直接排流：效果好。2)隔直嵌位式排流：效果好，無需電源。3) 負(fù)電位排流：適用于高土壤電阻率的地方，排流效果好，可向管道提供陰極保護(hù)。4)固態(tài)去耦合器排流：這是國外廣泛采用的排流防護(hù)新技術(shù)。
圖5 大乙烯管廊固態(tài)去耦合器安裝圖
四、結(jié)束語
我國目前已經(jīng)步入高鐵時代，鐵路在國家綜合運(yùn)輸體系中起著重要作用。于此同時，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，油氣管道也與日俱增。雙方面在設(shè)計(jì)施工過程中，電磁防護(hù)問題將越來越受到重視，因此采取合理、有效的措施，對于鐵路和油氣管道的安全和平穩(wěn)運(yùn)行，具有重要的意義。
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