李鑫 丁曦 王琨 李博賢

摘要： 陰極保護(hù)法是輸氣管道腐蝕防護(hù)的有效方法，恒電位儀是陰極保護(hù)系統(tǒng)的控制中心和電源。恒電位儀工作不正常，尤其是輸出電壓電流異常，會(huì)導(dǎo)致管道保護(hù)電位異常，引起管道腐蝕加快泄漏爆管等事故，后果非常嚴(yán)重。本文針對一起恒電位儀輸出電壓過高故障進(jìn)行原因分析，并給出排查處理方法。

關(guān)鍵詞：恒電位儀，輸出電壓，陰極保護(hù)

一、設(shè)備概況

線路陰極保護(hù)系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：恒電位儀、陽極地床、長效參比電極、絕緣接頭（法蘭）及其防護(hù)裝置（接地電池、火花間隙、氧化鋅避雷器等）、犧牲陽極、排流裝置、電位測試樁等。強(qiáng)制電流陰極保護(hù)通過恒電位儀的正極電纜與輔助陽極相連接，通電后在地下形成一個(gè)半球面電場，負(fù)極接在被保護(hù)管道上，參比電極接線柱與參比電極相連接，參比電極埋設(shè)在管道附近，測量輸氣管道電位，監(jiān)測保護(hù)效果。恒電位保護(hù)開啟后，保護(hù)電流從恒電位儀正極流出，經(jīng)過輔助陽極進(jìn)入土壤，再流到管道上，又沿陰極導(dǎo)線回到電源負(fù)極，從而起到保護(hù)管道的作用。

西氣東輸西一線黃河陰保站采用兩臺PS-1LC系列恒電位儀與一臺配套的CBZ-3陰極保護(hù)控制臺配合使用，恒電位儀一用一備。恒電位儀可以看作是一種自動(dòng)控制的整流器，主要適用于管地電位經(jīng)常波動(dòng)的地方，如存在有雜散電流的干擾影響、介質(zhì)流速的影響、季節(jié)因素等。保護(hù)電流隨著管地電位波動(dòng)不斷的進(jìn)行調(diào)整，來維持一個(gè)恒定的電位。恒電位儀陰極保護(hù)系統(tǒng)不得任意中斷，因故需停運(yùn)12小時(shí)以上，應(yīng)報(bào)上級主管部門批準(zhǔn)。檢修電源設(shè)備時(shí)，每次停運(yùn)實(shí)踐不應(yīng)超過2小時(shí)，全年不應(yīng)超過10次。西一線干線管道采用X70鋼，外防腐層為三層PE，因此在施加陰極保護(hù)的情況下，用硫酸銅參比電極測量保護(hù)電位應(yīng)在-0.85V至-1.5V之間。

二、故障現(xiàn)象：

2019年10月23日站內(nèi)線路人員在記錄黃河陰保站恒電位儀數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)恒電位儀故障報(bào)警，保護(hù)電位偏低，輸出電流很小，輸出電壓超限。當(dāng)站內(nèi)人員通過手動(dòng)調(diào)節(jié)提高保護(hù)電位數(shù)據(jù)時(shí)，輸出電流數(shù)據(jù)變化不大，但是輸出電壓已經(jīng)超過額定電壓的105%，儀器上顯示“電壓超限報(bào)警”。當(dāng)手動(dòng)降低保護(hù)電位數(shù)據(jù)時(shí)，輸出電壓的數(shù)值會(huì)隨之降低，但是輸出電流數(shù)據(jù)仍舊很小幾乎為零。長此以往管道就處于“欠保狀態(tài)”。

三、原因分析：

PS-1LC恒電位儀輸出電流為零，輸出電壓超限的可能原因有：

1.恒電位儀本體故障

當(dāng)恒電位儀處于“自動(dòng)”工作狀態(tài)時(shí)，給定信號（控制信號）和經(jīng)阻抗變換器隔離后的參比信號一起送入比較放大器，經(jīng)高精度、高穩(wěn)定性的比較放大器比較放大，輸出誤差控制信號，將此信號送入移相觸發(fā)器，移相觸發(fā)器根據(jù)該信號的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖的移相時(shí)間，通過脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖調(diào)整極化回路中可控硅的導(dǎo)通角，改變輸出電壓、電流的大小，使保護(hù)電位等于設(shè)定的給定電位，從而實(shí)現(xiàn)恒電位保護(hù)。

2.陽極地床接地電阻過大

陽極地床的設(shè)計(jì)與工程質(zhì)量密切相關(guān)?！皻庾琛币矔?huì)使陽極地床電阻增加。當(dāng)陽極使用一段時(shí)間后，也會(huì)由于腐蝕嚴(yán)重，表面溶解不均勻造成電流障礙。另一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)是陽極電纜與陽極接頭處的絕緣與密封，若施工質(zhì)量不合格或日常維護(hù)不力會(huì)造成接頭處的腐蝕以及斷路，這就造成了電流無法輸出保護(hù)管道。此外，陽極地床的安裝位置也很重要，從實(shí)際測試數(shù)據(jù)來看輔助陽極距離匯流點(diǎn)200米以內(nèi)是，對電流的分布影響較大，超過300米后影響就不大了，所以一般在長輸管道的干線上設(shè)置輔助陽極一般在300至500米左右為宜。

3.陰極匯流點(diǎn)接觸不良或陰極線斷線

陰極匯流點(diǎn)是陰保系統(tǒng)中陰極電纜與被保護(hù)管道的連接點(diǎn)，保護(hù)電流通過此點(diǎn)流回電源。陰極電纜要求埋地敷設(shè)時(shí)，應(yīng)避免電纜接頭。電纜穿越圍墻、道路、管道、溝渠以及其他電纜時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用套管防護(hù)。電纜與管道焊接前應(yīng)將焊點(diǎn)處打磨至露出金屬光澤，焊點(diǎn)應(yīng)牢固無尖銳突出，不虛焊，焊后應(yīng)清除焊渣，焊點(diǎn)應(yīng)防腐密封。

四、故障排查及處理：

1.對恒電位儀進(jìn)行自檢，自檢顯示恒電位儀機(jī)器本身各項(xiàng)功能正常。檢查恒電位儀的輸入輸出保險(xiǎn)均顯示正常。

2.采用接地電阻測試儀測試一下陽極電纜的接地電阻，如果測試的數(shù)據(jù)無窮大，則證明陽極線開路，這時(shí)就可以通過專業(yè)的設(shè)備來查找陽極電纜的斷線點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)斷線點(diǎn)需要采用焊接的方式進(jìn)行連接，如果查找不出斷電可以采用更換全部電纜的方法。

3.采用接地電阻測試儀首先測試陽極電纜的電阻，如果測試的結(jié)果正常則說明陽極電纜沒有問題;斷開陰極線以及零位接陰的端子，因?yàn)殛帢O線和零位都是連接到管道的通電點(diǎn)上，采用萬用表的電阻檔測試兩者之間的電阻，結(jié)果是斷路的。又因“參比線、零位接陰線開路，輸出電流為零;輸出電壓為零;電位指示表示測量開關(guān)置“保護(hù)”時(shí)比置“控制”時(shí)，數(shù)字大。”故可以判斷為是陰極輸出斷路，再用接地電阻測試儀進(jìn)行測量，結(jié)果顯示為無窮大?？梢源_認(rèn)為輸出陰極電纜斷路。

五、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1.強(qiáng)制電流陰極保護(hù)是管道腐蝕控制的重要環(huán)節(jié)，公司程序文件也明確要求陰極保護(hù)的開機(jī)率要達(dá)到98%，所以在陰極保護(hù)參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，要第一時(shí)間進(jìn)行處理。

2.我們每天在記錄恒電位儀運(yùn)行參數(shù)時(shí)，要注意觀察運(yùn)行參數(shù)的變化，在參數(shù)有較大變化的情況下及時(shí)匯報(bào)專業(yè)崗，開展問題排查和整改工作。

3.在故障排查過程中，首先應(yīng)確認(rèn)恒電位儀本身是否存在故障，通過設(shè)備本身的自檢功能以及實(shí)測數(shù)據(jù)與面板顯示數(shù)據(jù)的比較可以進(jìn)行判定，在否定設(shè)備本身的故障后，需要檢查現(xiàn)場四線的問題。

4.在故障排查過程中，勞保防護(hù)要齊全，在故障排查時(shí)，恒電位儀要保持關(guān)機(jī)狀態(tài)，謹(jǐn)防觸電。

5.在調(diào)整恒電位儀參數(shù)時(shí)，操作不應(yīng)過快，防止沖擊電流過大，損壞設(shè)備。

6.在設(shè)備工作過程中，如遇到輸出超限的情況，應(yīng)及時(shí)停止運(yùn)行恒電位儀，防止設(shè)備損壞。

結(jié)束語： 總之，恒電位儀設(shè)備的穩(wěn)定工作是確保管道陰保水平達(dá)標(biāo)的重點(diǎn)，作為線路管理人員，必須要盡心盡責(zé)，做到每日查看設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并匯報(bào)，在專業(yè)人員的指導(dǎo)下開展故障排查和整改工作。

參考文獻(xiàn)：

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