AS4853-2000(金属管道的电危害)(中)

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业金属管道的电危害Australian/New Zealand StandardTMElectrical hazards on metallic pipelines序 言 本标准是由澳大利亚/新西兰标准委员会EL001编制的线路规范。本标准的目的是为如何减少管道上可能出现的电危害，确定可能需要的额外的保护措施，以及规定管道的可接受的电限制提供一个指导。本标准也提供了一系列资料性的附录（不一定全面），以便于本标准的应用。具体附录如下：（1）由高压电线和交流铁轨引起的管道的感

2、应及其它电压的取样方法；（2）将管道上的感应或耦合电压控制或减少到规定值的方法；（3）减缓由于高压系统故障而引起的危害的预防措施；（4）阴极保护系统与接地保护系统之间的相互干扰，以及解决此问题的推荐作法；（5）用于计算低频感应（LFI）的数据（来自电力输送部门和管道业主或股东）检验清单；（6）管道雷电保护；（7）本标准中技术问题涉及的主要参考目录。本标准编制期间，参考资料由Brisbane Water进行了存档，其助手进行了确认。本标准使用术语“规范性的”和“资料性的”来定义应用的附录的类型。“规范性的”附录是本标准的必备部分，而“资料性的”附录仅提供信息和指导。本标准的公式中使用的符号在特定

3、的公式出现时进行了定义。 目 次 TOC o 1-3 h z 前 言为了有效利用土地资源，通常使用公共走廊安装高压电线和管道。受许多外部因素的影响，高压电线与管道靠的太近可能导致在管道上产生感应电压。虽然地上运输线和金属管道已在公共走廊安放和建成多年，由于持续的能量损耗，以及电压、负载电流、故障电容的增加，已经造成了电力和人身安全问题的增加。现代管道的绝缘防腐层的使用更加剧了这些问题严重性。以下几个方面正逐渐得到重视：（1）与管道接触的人员的安全；（2）管道防腐层和金属损坏的风险；（3）设施（如阴极保护系统和遥测系统）损坏的风险。本标准也涉及到许多在管道上产生电力条件的情况。（1）由于管道与高

4、压电线或高压交流牵引系统平行或接近平行而引起的低频感应；（2）由于管道与高压电线塔、分站接地网及其它接地电流排放点接近而引起的地电势升高；（3）雷电与管道附近的物体或者设施接触时，产生的电流引起地电位升高；（4）临时或永久安装的管道与高压电线足够接近而造成其电场的大比例截断，由此产生的电容耦合；（5）雷电电流对管道产生的直接或间接影响，以及管道和防腐层电性能造成的影响；（6）管道与其它电力系统（如配电或牵引系统）的偶然接触。金属管道的电危害1 范围本标准中所指的电压限制及相应的时间限制适用于受到电力系统影响的地下和地上管道。标准也给出了减缓电弧接触影响的指导原则。注：可接受的电压和时间限制依据

5、AS 3859中列出的条件。本标准介绍了在这些管道上产生有害电环境的机理，并对如何计算和减缓这些危害提供了指导。本标准不包括与管道及其防腐层施工有关的电厂带来的电危害。这类危害在AS/NZS 3000及其相关标准中述及。2 应用 本标准可用于输送含水泥浆或烃基产品如水、石油或天然气的管道，这类管道通常有导电的管壁（通常是钢制）。业主或运营负责人对使用本标准负有责任，因此这些人员应根据管道输送的产品寻求适当的建议。本标准不适用于在本标准发布时已有的管道的设计、施工、运营、维护和测试。然而，本标准可适用于现有管道的重新设计或改进。3 参考标准 附录A是本标准中所涉及到的标准。4 定义 附录B是本标

6、准的术语定义。5 可接受电压限制5.1 概述条款5列出了对管道的两类可接受电压限制的要求。条款5.3介绍了对A类接触电压限制的要求。条款5.4介绍了B类接触电压限制的要求。注：（1）本标准中电压限制是指接触电压限制。（2）条款5.4所述的有接触电压的管道不在本标准范围内。条款5.5介绍了这种电压特性的指标。（3）本标准所述的可接受电压限制在其它文献中可能以“与AS/NZS 4853一致的A类（或B类）接触电压限制”字眼出现。（4）在国际上，存在一种误解，认为电力和电讯感应以及地电位升高限制对环境一般是安全的。这些限制如下： = 1 * GB3 受冲击条件影响的电讯设备能承受的电压是比较高的（约

7、为1500V）。 = 2 * GB3 通讯终端的低风险条件，如清洁、干燥、绝缘地板和接触区域很小。 = 3 * GB3 极低的重合爆露（基于统计分析） = 4 * GB3 电讯安装人员只需很少的费用就能在气体管保护层上安装裸露的电路，这些电路常用于防止雷电冲击。结合高电阻电路（50-1000ohm），可起到很强的保护作用。以上几项不能用于管道技术。5.2风险评价表5.3给出了A类可接近管道的最大可接受接触电压范围。电压与防止电击的电安全性保护有关。对于完全禁止公众接近的管道（如高压输气管道），可能不必要进行A类接触电压限制。宜进行风险评价，以确定可否使用B类接触电压（条款5.4和表5.4）。注

8、：AS/NZS 4360给出了风险管理指导。风险评价的主要目的是确定B类接触电压限制是否可以接受，与此同时，也要注意对A类接触电压限制下某些安装方面进行风险评价。风险评价应分成两方面；一方面针对一般公众能接近的管道，另一方面针对只有授权人员能接近的管道。风险评价包括：（1）管道埋深；（2）防止管道覆盖层损失保护；（3）管道可接近部分的电绝缘或其它适当保护；（4）使用等电位罩或其它适当方式保护阴极保护测试点；（5）任何接地设备的设计及位置；（6）电力系统故障的频率和持续时间；（7）与电厂有关的管道的位置；（8）管道的可接近性；（9）对合格调节器的要求；（10）对正确信号的要求；（11）授权人员的

9、培训；（12）对使用个人保护设备（如特制工作鞋或手套）的要求。 在评价与高管地电压（如3000伏）有关的风险时，必须考虑这种电压的初始来源及电阻。距埋地管道几米远的高压电线塔故障导致的地电位升高到3000伏，对管道的影响是很小的；如果防腐层状况良好，管道是能承受这种条件的。从土壤泄漏到管道的微小电流是可忽略的。然而，低频感应造成的管道的3000伏电压是一种对管道的能量传送，除非采取本标准所述的措施进行减缓，否则这种能量可能以低电阻沿管道传送好几公里。 按照AS 3859，较高电压的短期电冲击（如300V 100ms见表5.3所示）一般不会形成电危害，然而却会导致强烈的肌肉反应，从而带来物理伤害

10、（如从梯子上掉下来或与电具接触，等等）。 风险评价的假设、方法和结果应正确归档和保管。当管道或其所处的环境发生变化或每5年时，应重新进行风险评价。同时，也应该进行条款12.4中所述的性能检查。注：在LFI电力故障条件下，完全埋于地下和与所有终端以及附件（包括CP测试点）保持独立的管道部分，其电压可升高到不超过管道防腐层所能长期承受的电压的任何值。这是B类电压限制的特殊情况。这个独立设施可完全视为或等于单块隔离点（M.J.J）。如果任何附件（如CP测试点）与管道部分直接相连，则不必按照条款5.5B类进行评定，这超出了本标准的范围。5.3A类公众和非技术人员可接近的管道的接触电压限制 某些管道（特

11、别是输水干线）安装有许多运行所需的地面设施，包括：截断阀、旁通阀、放空阀、冲刷管、CP测试点和穿过排水沟或集水沟或是走向改变的管道裸露部分。许多这类设施是允许公众（包括孩子）接近的。 公众能直接接近，要求管道具有与AS 3859给出的安全限制一致的安全水平。该限制与电流水平和作用时间有关。通过假设人体的手至手或手至脚的电阻（AS 3859将该值定为1000欧姆），电流水平可转换成电压条件。当皮肤破裂时，几乎瞬间，电压可超过200V。接触电压限制及相应的作用时间应依照表5.3。32V r.m.s.a.c是可接受的最大持续电压。注：（1）较低电压值使人体无法脱离物体或管道。虽然不会立即受到电危害，

12、但持续地遭受电压可能造成严重的伤害。（2）高压电线的正常承载电流（无故障）所形成的磁场可造成持续感应。（3）表5.3列出的保护故障清除时间与感应电压的关系。故障清除时间通常与回路截断物和高压电线上的相关设备的故障运行时间有关。表5.3 公众或非技术人员可接近管道及其附件的接触电压限制保护故障清除时间电压交流直流100ms100ms 150ms150ms 300ms300ms 500ms500ms 1s1s(包括连续负载电流)350*300*200*1005032500450400300200115* AS 3859中规定（对于电阻为1000欧姆米的人，当电压超过2 00V，皮肤会很快被破坏）5

13、.4 B类禁止公众接近的管道的接触电压限制（高达1000V）B类接触电压限制可用于管道的可接近部分，这些部分禁止公众接近。当A类接触电压限制在技术或经济上是不可能达到，或当管道运营者或业主认为危害是可忽略或可控制时，可使用B类接触电压限制。管道业主或运营者在使用B类接触电压限制之前，应按照条款5.2进行风险评价。这些接触电压限制应仅用于那些管道可接近的部分，管道这些部分没有进行开挖或类似活动。B类接触电压限制和相应的使用时间应依照表5.4。注：对于管道完全埋地的部分，电压的升高不能超过管道防腐层能长期承受的电压。表 5.4 非公众可接近条件下管道及其附件的接触电压限制保护故障清除时间电压交流直

14、流1s1s10003210001155.5 超过B类的电压超过B类接触电压限制的电压不在本标准范围内。这类电压易于对以下对象造成危害或失效：（1）人身安全；（2）火灾风险等级；（3）阴极保护转换器；（4）绝缘头（击穿）；（5）辅助电设备（如泵等）；（6）管道遥测设备；（7）雷电保护设备。对于高于1000V电压的管理，需要使用高压技术。5.6施工和维护在管道或长的管段的施工或维护活动中可能出现过电压。当开挖管道，以进行维护、改造或更换时，整个活动期间，应注意按照A类接触电压限进行电压限制。如果管道属于B类接触电压限制，可采取以下措施，以达到与A类接触电压限制相同的施工/工作条件。（1）将足够大的

15、等电势面金属罩跨接在管道上；（2）将最大安全长度（管道的最大安全长度是指无需接地保护就能达到A类接触电压限制的长度）的焊接或连接管道放置在该管道旁或管沟里。应建议相关管理人员对每个电裸露使用这种方法。除此之外，应对任何情况（特别是B类接触电压的情况）进行评价，以识别所有风险，对这些风险可能需要加以确认，从而减轻其危害，使其达到可接受水平。如果敷设的管道长度大于最大安全长度，必须装配适当的临时接地线。在新管段连接到已经有永久接地装置的管道之前，不能断开接地线。应提醒管道工作人员，管道的裸露端有时会产生危害。条款10.3列出了注意事项，相应地应遵照附录I执行。6 低频感应（LFI）6.1概述高压电

16、线上传送的交流电能在与其平行的管道上产生电压。电流产生的电磁场沿裸管长度方向产生了纵向感应电压。也就是说，管道上产生的电压，其作用相当于是从管道一端到另一端的第二个大的空心传送器。与电源不同的是，它不是接地电压。由于管道防腐层（允许一些电流沿其长度流向地面）产生电容，该电压的确与土壤有一定关系。容抗与管子的管壁面积、厚度和防腐层材料的介电常数有关，并受管道回填料性质的影响很大。例如，回填料是很干的沙子时，容抗增加。相反，管子周围电解液的存在将使容抗降低至最小值，即防腐层单独存在时的容抗值。该值可以是110微法拉/公里不等，相应的电抗值为3000300欧姆。如果施加一个很大的LFI故障电压（如5

17、000V），负载容抗（见图6.1）的接地通道可能在其右边对人体产生危害。防腐层状况良好的管道经常受CP保护。不幸的是，这可能导致出现比在无阴极保护的管道上危害更严重的LFI情况。这是因为通过CP阳极回路，从管子至地面的阻抗减少了。这样，也许1000欧姆/公里的容抗被化解的只剩4或5欧姆（电阻），甚至更少。如果只在管子一端使用CP，则在管子另一端将出现高LFI电位，且阻抗极低（危险情况）。图6.1 流经容抗的典型电流通道 6.2负载电流LFI对于低频电流LFI，管道与每个电线的距离不同，三相电线中每一相电线的电流对管道产生不同的感应。感应水平的几何平均值在管道上形成了一个持续的电压。该电压值一般

18、较小，但传送距离长（100km），对于高负载电流，它能导致相当高的电压。对负载电流影响的维护方法与故障电流LFI类似，通常采取的措施足以控制负载电流的影响。注：附录C是负载电流LFI的算例。6.3故障电流LFI变压器的作用与条款6.2所述类似，高压电线的故障电流能在与其平行的管道上感生高压。这通常是电危害的主要考虑因素。6.4交流牵引力LFI交流铁路牵引力的感应影响在原理上与故障电流感应（见条款6.3）类似。两个重要的区别如下：（1）由于牵引汽车的移动，引发电流的位置是可变的。（2）电流随汽车加速度的不同而变化。其中（2）说明了加速度或大或小对交流波形的影响。除此之外，这足以引起电力系统产生谐

19、波。这种情况不会对管道产生影响，但可能影响某些管道的遥测系统。注：计算在前述情况下管道上的LFI电压是困难的。附录E给出了指导。在牵引系统中可能存在下面几种不同的电力配置。（1）吸流变压器（BT），铁路电流可通过间隔3公里的变压器进行收集，并由非接地电线回收；（2）自耦变压器（AT），凭借间隔10公里的大功率自耦变压器提供铁路电流；（3）直接输送，对铁路电流的回收无校正影响。6.5减缓对LFI的减缓可采取几种形式，或几种形式相结合。通过串入隔直环节减少裸管长度，这将更易于控制电压，并常可使整个成本降低。然而这对于管道的运行（压力、产品安全、雷电保护）有可能是不可行的。如果管道及其辅助设施（阀门

20、、CP测试点、CP转换器、地床终端）对一般公众是可接近的，则允许授权人员在执行控制活动时遭受瞬时高感应电压。见5.3和5.4。不得将单个电极（或阳极）安装在隔离的受影响的裸管上，因为这将只能降低LFI电压的电阻，从而加重危害。除非减缓设计将电极作为分压器的部件，以降低电压，使其与5.3中的水平一致（如管道终端常与隔直环节相连）。其它管道或电线形成的部分屏蔽将降低感应电压，但这对独立设计是少见的。当以前的配置不可行或不能接受时，必须设计一种新的方法以降低管道裸露或可接近部分的电压。可通过将管道变压器转换成动态条件，并根据Kirchoff定律将部分电压加载到管道末端，以形成分压网。如果整个电压太高

21、，一个全面的设计不能满足要求，也可在管道的几个模块长度上进行这种设计。条款5介绍了感应电压的可接受值。AS/NZS 1768和AS/NZS 2832.1中对接地电极电阻的测量给出了指导。LFI状况的动态减缓所需的其它参数是管道循环电抗。这是管道的自感应电抗，通过管道两端接地形成一个环路。该值主要与形成回流通道的地层电阻有关。通道越深，电阻越高。它也受地层所包含的矿物质和电解液的性质的影响。不应将这种情况与管道的导纳研究相混淆，后者与防腐层的传导性能有关。接地电极事实上消除了其它所有的传导通道。除此之外，几乎所有管道的电阻是可忽略的（范围在330m/km之间）。注：附录F给出了管道循环电抗（包括

22、感应电抗）的算例。7 电容耦合7.1概述 电容耦合，俗称“静电学”，是高压电线的最低相电线与大地形成电路的条件。小的电流以这种方式不断流动，沿输电线被分流。金属物体（如当一段跨过大地，但在最低相电线下方或高或低位置的管道）的介入将截取一部分电流（通常是5%10%），并通过轨行车辆的金属接触重新流入大地，或在机械操纵的车辆有橡胶或类似绝缘轮胎时，通过自身电容重新流入大地。有绝缘轮胎的车辆行驶时，人与大地、车辆接触将造成电流通过人体流入大地，这是因为通过人体的电阻比通过管子电容低的多。为确定电容耦合对人的影响，按照条款5.3，要考虑跨越管段的电容电流的影响。注：附录G给出了一个算例。例：一条长20

23、m、直径1m的管段，在275kV输电线（接地线159kV）下纵向跨越段长度是10m，其电容电流约0.58mA。 人与管道、大地接触将导致0.58mA的电流通过人体。产生的人体电压将是：V（body）=IR 7.1 式中：I=0.58mA皮肤有破损时(AS 3859)，R1,000皮肤无破损时，R(平均值) 10,000计算得：皮肤有破损时，V（body）=0.58V皮肤无破损时，V（body）=5.8V结果是任何一种情况，其影响都将是不易察觉的。然而，如果管段通过金属与大地相连，则任何微小的火花将足以点燃附近的燃料挥发形成的富集层。7.2减缓 附录G的G4举例说明了减缓电容耦合的方法。8 雷电

24、的影响8.1雷电的电性质 雷电所携带电荷的范围可以小至低于1库仑，大到超过200库仑（在少数情况下）。数量虽小，但这些电荷在几微秒内传输，电压超过100,000,000V，最大电流从几千安培到200,000安培不等。因为数量很大，高峰能量（伏特乘安培乘时间）的概念难以想象。 电流和驱动电压如此大，以至于仅有的可行方案是通过接地系统接收这些电荷，并通过尽可能短的通道传送到大地。如果通道太曲折或太长，或是接地系统的电阻太高，则在接地线（或结构）和附近所有的接地物间会产生很大的电压。这将导致从电线到附近物体的二次或侧闪光。这种侧闪光一般不会引发管道雷电问题。 直接撞击管道将造成管道部分防腐层的接地通

25、道的破坏。管道入口或出口点过热也可能造成管子本身金属的损坏。这些情况都是极少见的。 侧闪光的能量值比管道直接闪光接触的能量值小的多。它是平行通道，需要考虑管道的电性能，以确定其影响（见条款8.3、8.4）。8.2有防腐层管道的电性能现代的高性能管道防腐层的绝缘性能可与电缆媲美。接近无缺陷的防腐层与大地的绝缘电阻的量级在M/km。除此之外，它还有相当高的耐电容电压。注：厚度为1mm的熔结聚乙烯防腐层可承受好几万伏的电压。绝缘或非传导性材料的存在可产生静电电容，这种性质使非传导性材料自身存储了电能。静电电容值取决于管子表面的面积、防腐层厚度及其介电常数。注：静电电容值的量级预计在110微法拉/公里

26、管道。然而，非常干燥的回填料的影响不同，静电电容的精确值也会改变。回填料非常干燥增加了非传导性材料的厚度从而降低了电容。8.3雷电电流与管道的结合 雷电电流或其最终影响可能以几种方式进入管道。这些方式包括： （1）通过雷电电磁脉冲（LEMP），从雷电闪光直接进入到距管道一定距离的大地；（2）通过直接电弧接触进入管子或辅助设备，条件是管子或辅助设备暴露裸露在地表。辅助设备包括：阀门、阀轴、CP测试点、CP转换器、泵站、清管站、遥测装置及类似物；（3）通过大地，随电弧传导到一些临近的树或不与管道直接相连的结构或设备。这是地电势EPR，包括闪光接触到与管道相邻的高压电线。也包括直接、越过或接近管道的

27、与大地的电弧接触。条款9对EPR进行了介绍；（4）通过与其它一些必须接地的结构（通过金属与管道相连）。例如，电力设备（如CP转换器、泵站设备或遥测设备）将接收闪光与供电的低压电线相接触产生的大量电流。依据设备各自的脉冲阻抗，与管道的连接将产生电流的基尔霍夫分配；（5）侧闪光是某些接地物（如树或建筑物）遭受闪光接触的过程。由于侧闪光与大地间的高阻抗和闪光电流通道的长度，通过电弧，它重新将部分闪光电流传送到临近的管道。（2）、（4）、（5）中所述的直接电弧接触的发生率是相当低的。根据当地的大地闪光情况，发生率从2到10次/1000公里/年不等。由于“集水”区域变大，（4）中提到的纵向感应在管道两边

28、0.5公里区域内的发生率大约会超过上述数据的100倍。EPR事件发生率大约只有LEMP事件发生率的10%。8.4雷电的减缓 雷电的减缓过程是在管道和大地间提供一个通道，以卸放冲击能量，从而降低人身风险和减少对管道和辅助设备的损坏。一般而言，这些通道的电阻越低，在卸放期间对管道施加的电压将越低。 建议在管段（通常是10100公里）每一端使用电阻为5欧姆的接地电极。这将在大约10分钟内移去条款8.3（2）、（3）、（4）或（5）情况下的存储电荷，对条款8.3（a）的情况，时间甚至更短。为保护CP转换器和遥测设备，可能需要更低的接地电阻。 通常需要检查CP设计（见条款11）中的雷电保护的效果。低点火

29、电压、高电流冲击保护装置（SPDs）可能需要与雷电接地线串联。9传导效果地电势升高（EPR）当来自外部来源（如雷电或故障桩）的电流流入大地时，其流入呈一种放射状方式。这种流入的一致性取决于地电阻率，特别是与地层类型有关。如果土壤电阻率一致，则电场将由许多的同心半球组成。见示意图9.1。注：（1）附录H对EPR的减缓给出了指导。（2）附录H中给出了50赫兹高压设备接地线故障的算例。 图9.1 接地排流装置的等电位罩10 其它危害10.1开路中点按照AS 3000的等电势屏蔽配置，输水管道通常先连接到电力设备的接地棒，然后接到中性棒（通过MEN连接）。这意味着开路中性导线可能造成输水管道系统的电压

30、升高。一般而言，可能将超过条款5.3规定的电压限制。这种情况可能是由电力设备故障造成的，并且无法控制，除非隔离水管。如果管道业主认为风险可接受，则可能在水管和输水干管的连接处安装隔离用的隔环。10.2 直流牵引系统 10.2.1概述市区的管道经常穿越铁轨或沿铁轨埋地敷设，铁轨将返回电流从直流牵引（铁轨）系统移走。用于减缓管道CP系统的牵引返回电流影响的排流连接线，成为管道与铁轨间的导线，使两者极为接近。虽然排流连接线的封装防止了意外接触，但是这并不能排除人员在工作时，接触管道上裸露的CP系统的可能性，对管道而言，这一点值得考虑。注：150伏直流电压出现的概率较大，所以需要在CP终端或测试点使用

31、诸如等电势罩的保护。铁轨电压的计算需要直流电牵引系统方面丰富的知识和经验。条款5.3、5.4介绍了电压限制。10.2.2电压裸露在下列三种结构间的CP排流连接线上或其附近有时会出现危险电压。（1）管道连接管道连接将管道上存在的所有电势传导至排流连接线。（2）铁路线连接铁轨连接将所有铁轨电势传导至排流连接线。管道上不存在任何危险的并行电情况时，管道电势将与当地的地电势接近，这两个电势可（为便于分析）视为等电势。铁轨电压是由牵引系统的返回电流产生的。通常，电压值在地电势的70V直流范围内，如果存在故障，该值可能增大。注：NSW（SRA）的国家铁轨规范要求在铁轨与大地间连接导线上安装铁轨电压监测器，

32、一旦铁轨电势超高，铁轨至大地间连接导线将接通。该方法对于限制铁轨与大地间电势的有效性取决于当地的情况（土壤情况）。 该系统反应时间与铁轨与大地间电势的关系如下：1）当电势低于100V时不跳闸；2）当电势等于100V时500分钟；3）当电势介于100V400V之间时从500分钟降至20分钟以下。AS 3859（时间/直流电流区）对这种关系的测试表明，产生严重生理影响的风险很小。然而，长时间的接触可能对心脏搏动的形成和传导产生可逆的干扰，因此应避免出现这种情况。（3）局部地区 局部地区可能遭受到EPR。条款9对这种情况进行了介绍。对于电压为1500伏、电流为几百安培的直流电源，直流牵引系统显然会在

33、铁路机车上产生有害的电压。对于管道，可能只是对跨过CP排流连接线的人有危害，而带电压的管道、大地和铁轨是可接近的。注：条款6和条款9介绍了管道或大地的电势（由LFI或电线EPR引起）通过自动系统检测铁轨上的电势，一旦电势具有危害性，则自动系统就将铁轨与大地连接起来。除此之外，在自动系统导线故障时，其它系统将隔离电源，并将铁轨与大地间的电势逐步减至零。对于可能造成明显但可逆的生理影响的中等水平电势，自动系统不一定会产生保护反应。对这些电势的处理，宜采取正确的操作程序（如手套或要求不同时接触两个建筑物）。10.3管段的储存和处理对于离高压电线很近的有防腐层的管道，在施工和维护期间，必须作到：（1）

34、使用机械处理设备；（2）保管好管段；（3）施工期间将管段连接起来；（4）维护期间去掉管段；（5）身体接触无防腐层的管段部分。感应电压过高或机械处理设备接触架空电线都可能导致电危害。在施工和维护期间，用于管段接地或管段间的连接导线，应不小于2/16mm2的平行铜线的等效值。注：附录I介绍了对管段的处理和人员保护设备（如绝缘手套、绝缘靴和等电势罩等的使用）使用。11 管道保护接地系统和阴极保护系统的相互作用 保护接地系统的使用可能对某些CP系统产生影响。 在管道上安装接地系统主要有以下几个原因：（1）在管道沿高压电线走向敷设情况下，LFI用于对人体进行保护。在管道元件和辅助设备上，LFI可能有分流

35、；（2）雷电保护（LP）主要用于人体保护，也可用于保护辅助设备；（3）CP阳极用于腐蚀控制。注：附录J对管道的保护接地系统和阴极保护系统的相互作用情况进行了介绍。12管道接地系统的投用和维护12.1概述管道接地和连接系统的维护和更新包括条款12.2和12.4所列的以下三个方面内容：（1）初期的投运测试；（2）定期完整性检查；（3）性能测试。12.2初期投运施工完成后，应立即对接地系统、接地保护罩和维护设备进行检查和检验，其目的是：（1）确认施工是按照系统设计和法定的安全要求执行；（2）设定初始性能指标，作为将来比较的基础。投运检查包括物理检验和电气试验。12.2.2物理检验物理检验应包括下列评

36、估：（1）设计布局的适应性；（2）接地连接的完整性；（3）建筑物和设备的接线；（4）设备维护和规程。对于任何与相关电气设备和地面设施相连的压碎岩、接地保护罩或减缓设备，应进行完整性检验。12.2.3电气性能 在初始投运试验期间，应对接地系统的载电流保护设备（如极化电池）的阻抗和解耦设备的性能进行确认。12.3定期完整性检查接地系统、接地保护罩和减缓设备的灵敏度会随着其导线和连接器的退化而逐渐降低。因此，需要定期进行完整性测试，以检测和修理损坏的设备或腐蚀的导线。应使埋地导线绝缘，以确保其耐久性和避免与钢架的异种金属腐蚀。定期检查的频率和类型取决于风险评价、法规要求和接地系统的易损性。频繁接近或

37、故障高发区域至少应每年检测一次。12.4性能检查在许多情况下，接地系统是最后想到的，或在施工阶段已对其进行了性能测试。除了对新系统进行不断的维护，对老系统也需要执行关键的检查和修复程序。这包括检测防止意外损坏（如蓄意破坏）的安全措施。接地系统常被忽略，甚至“置之不理”。许多国家的维护和修复经验表明，这种做法是非常危险的。为确保保护系统的正常运行和满足安全标准要求，负责的检查策略是必须的。检查过程的目标在于追求令人满意的专业责任感，同时通过确定危险地点和提供经济的设计方案控制经费。附录A（规范性附录）参考标准列表本标准中引用了如下标准：ASISO 1000 国际单位系统及其应用 电流流经人体的影

38、响AS/NZS 雷电保护金属的阴极保护2832.1第一部分： 管子及电缆电力设施（即澳大利亚/新西兰电路规则） 风险管理ESAAEG1（97）ESAA分站接地指导手册附录B （规范性附录）术语B.1 定义B1.1 概述除非有特殊说明，本附录中对术语的定义适用于本标准全文。除非有特殊说明，某章中对补充术语的定义适用于本标准全文。对无特别定义的单词或术语，均进行了通俗易懂的解释。除非进行了定义，标准中出现的术语电压和电流，是指r.m.s.值。B1.2 可接近的 Accessible无需攀爬或移开障碍物，或使用可移动的工具（如梯子），就能轻易到达。B1.3 阳极Anode放置在电解液中的电极，为接近

39、该电解液的建筑物提供阴极保护。B1.4授权人员 Authorized person掌管建筑物的人员，或由掌管建筑物的人员任命或选出的执行与管道有关的某种职责的人员。B1.5阴极保护 Cathodic protection 通过使金属成为蓄电池或电解液电池的阴极而防止或减少金属腐蚀的技术。蓄电池系统使用直接接地阳极，其它系统使用强制电流（见B1.12）。B1.6 转换器 Converter将电能转换成超低电压（ELV）直流电的装置。 注：整流器也是一个变频器B1.7直径 Diameter是指管道的外径。B1.8 排流连接线 Drainage bond 从受影响的建筑物将杂散电流回流到牵引铁轨的返

40、回电线系统。B1.9 大地（名词）Earth (noun)指地球的传导物质。B1.10 接地（动词）Earth(verb)将任何电线与大地连接。B1.11电极 Electrode用于回路中与电解质相接触的电子导体，电流通过它流进或流出电解液。通过它与管道LFI及雷电保护相接触。B1.12电解液 Electrolyte液体、或合成材料（如土壤）中的液体成分，其中电流以离子电荷方式传输。B1.13等电势罩 Equipotential mats是指在测试点或其它管道设施处或其所处地面以下的导电金属网，该导电金属网与管道用电线连接，以避免穿过人体的电位发生变化。B1.14流体 Fluid任何液体、蒸汽

41、、气体或这些物质的混合物。B1.15 气体 Gas可能与液态石油冷凝物或水混合的任何烃气或气体混合物。B1.16表面缺陷 Holiday 防腐层的任何缺陷、不连续，或防腐层稀疏的情况。B1.17强制电流 Impressed current 由外部电源供应的直流电，以对建筑物进行阴极保护。B1.18绝缘接头 Isolating joint是指断开结构中电流而不影响其机械完整性的接头。B1.19可以 May表明存在一种选择。B1.20极化电池 Polarization cell是指一种电化学装置，用于保持阴极保护系统的电位水平，该装置在交流电下阻抗低，而在支流电时阻抗高（电压较低，可用于阴极保护系

42、统）。本标准中也提到了目前出现的一些电子装置（并非电化学装置）。B1.21应 Shall表示一种强制性的命令。B1.22宜 Should表示一种建议。B1.23结构 Structure是指与电解液接触的金属表面，通常是管道及其辅助设备。B1.24测试点 Test point结构（管道）上与电接触的规定点。也可能包括保护接地终端。B1.25接触电压 Touch voltage 其金属构筑物与大地表面上距该构筑物等于1个人的水平距离（约1m）的一点间的电位差。附录C （资料性附录）负载电流LFI算例C1概述当管道与高压电线距离极近时，高压电线的负载电流会在管道上产生低频感应。只要高压电线还在传送负

43、载电流，这种低频感应就不会中断。管道上的感应电压是每个高压电线相电流所感生的电压的综合向量和。既然高压电线的负载电流可认为是三相电流（其矢量和为零）平衡集，则LFI可能是最小值，并且总是比故障情况下的LFI小的多。感应大小取决于负载电流的大小以及每一相与管道之间的相对距离。一般而言，电线的电压越高、各相分开的越远，感应电压就越大。C2 LFI计算无架空接地线 以一个简单的高压电线的施工为例。假设不存在架空接地线和邻近的高压电线干扰管道的LFI。综合感应电压V可用下式表示：VpIa.Zap+Ib.Zbp+Ic.Zcp C1 式中： Ia,Ib,Ic是高压电线的相电流矢量。Zap,Zbp,Zcp分

44、别为a、b、c相线与管道之间的互阻抗。计算Zap、Zbp、Zcp的公式参见附录D的公式D1，变量定义参见附录D。图C1所示是275V高压电线间距和管道布局。图C1 275KV高压电线与管道的位置关系假设高压电线的相电流取： Ia = 5000安培 Ib =500120安培 Ic =500120安培各相与管道之间的距离为：DapDbp19.21mDcp则得到各个互阻抗（假设=100欧姆、f=50赫兹，由公式D2得De=931.08）为：Zap=0.04935+j 0.14468 .log10=0.04935+j0.2250/kmZbp=0.04935+ j 0.14468 .log10=0.04

45、935+j0.2439/kmZcp=0.04935+ j 0.14468 .log10=0.04935+j0.2642/km因此由：VpIa.Zap+Ib.Zbp+Ic.Zcp =112.590.0+121.95-30+132.1210 =16.98-121.2V/km 得出，管道上的感应电压是17V/km。如果管道裸露10公里，则感应电压为170V。这个电压比附录D计算得到的故障电流的感应电压小的多，但这种电压处于一种连续状态。 通常要对电压较高的高压电线进行换位。这种换位电线下的任何裸露的管道，其长度上的感应电压将被抵消。但是电线换位点之间的管道裸露长度上的感应电压可能会非常高，以至于超过

46、了本标准规定的电压限制。所以，确定电线的换位位置非常重要。C3 LFI计算有架空接地线 大多数高压电线在施工时都要架设架空接地线。这些架空接地线对管道起到保护作用，减少管道的LFI。 在这种情况下，综合感应电压V可表示为如下与公式C1类似的形式： VpIa.Zap+Ib.Zbp+Ic.Zcp C2式中： Ia,Ib,Ic, 定义见公式C1； Zap , Zbp, Zcp是基于所涉及到的架空接地线数量的修正值。假设高压电线只有一根地线“W”，则Zap ，Zbp 和Zcp定义为：Zap ZapZbpZbpZcp=Zcp式中：Zap、Zbp、Zcp的定义与等式C1中相同Zaw=0.04935+j 0

47、.14468 .log10/kmZwp=0.04935+j 0.14468 .log10/kmZw=rw0.04935+j 0.14468 .log10/km式中：Daw相“a”与地线“w”之间的距离Dwp地线“w”与管道之间的距离rw地线“w”的交流电阻，欧姆/公里GMRw地线“w”的几何平均半径类推可得到“b”和“c”相与地线“w”的表达式。对于超过一根接地电线或用于屏蔽的其它连续的接地传导介质的情况，在表达式Zap ，Zbp 和Zcp中必须反映其影响。表达式也必须反映出接地线或其它的传导介质之间的相互作用，这种相互作用增加了公式的复杂性。当存在屏蔽影响时，确定管道中感应电压Vp，需要增加

48、包含这些影响的计算。既然这些屏蔽介质减小了管道中的LFI，所以仅在超过电压限制的计算中才需考虑屏蔽介质的影响，减少LFI的措施印证了该结论。附录D（资料性附录）故障电流LFI算例 D1 概述离高压电线极近的管道中的低频感应（LFI）是由时变磁场引起的，时变磁场由高压电线中电流产生。在本算例中，相电流是故障出现带来的结果。因为平衡电流所起的抵消作用，所考虑的各相电流将是零序电流值。零序电流有接到大地的回流通道，与管道形成了封闭的感应回路。D2 等于100欧姆米计算LFI最常用的方法是使用Carson公式，该公式定义了所涉及的管道与相电流之间的互阻抗。互阻抗的计算与相、管道以及两者间距有关。互阻抗

49、的一般计算公式如下（见图D1）： Zlp 9.869f104j2.8935103log10/km D1当频率（f）为50赫兹时，Zlp 0.04935j 0.14468log10/km注：这只是一个近似值，但是对于相电流与裸露管道平行，且两者间距为1km的情况，该值非常准确。对于间距更大或土壤电阻率变化很大的情况，CIGRE（ref .（f）里，附录K）给出了计算方法。De值可由以下公式计算得出：De658.37m D2式中：土壤电阻率，.m f 频率，Hz 图D1 导线与管道关系图当频率为50Hz，常取100m，此时，De 和Dep 的值相对较大。因此，假设Dep=De，在下面计算中，均用D

50、e代替Dep。低频感应电压值为：VLFI = Il Zlp. D3式中：Il 导线1中的电流为了更准确地检查这些效果，高压电线的安装应当符合下列条件：（1）在单线接地回路中，导线1可以认为是单导线，在这种情况下，在故障消除之前，负载及故障电流都会产生低频感应电流，故障电流在有限时间内引起了最大LFI。此处用到的公式与上述定义相同。（2）导线1由一组导线代替，如三相高压电线。对于有a,b,c三相分线的情况，几何平均距离Dlp的定义与管道和各相间的距离Dap，Dbp，Dcp有关，计算公式如下：Dlp 3 D4在此情况下，电流I1=3I0，其中I0为零顺序电流。（3）高压电线在施工中有架空接地线时，

51、（见图D2），接地线对高压电线的故障电流起到屏蔽作用，使部分电流经架空接地线流回，由此减少了对管道的磁耦合。大多数电力部门计算的屏蔽因子（KSF）是大地中电流与高压电线中电流的比值。假定Dwp是管道与接地线组间的距离，当Dlp=Dwp（或两者效果相同）时，高压电线的三相的参数值（上述计算得出）再乘以系数KSF，可得LFI电压值为：VLFI 3 I0 KSFZlp D5Dwp的值与Dlp的计算方法类似，假定有两个接地线w1和w2，那么Dwp D6（4）Dlp和Dwp相差很大时， KSF的校正值K1SF计算公式如下：K1SF1（1KSF） D7式中：Zwp0.04935j 0.14468log应注

52、意：以上公式中用到的KSF是一个矢量。一般而言， K1SF与KSF的值相差不大，可忽略，但应注意Zwp总是比Zlp的值小，因此K1SF总是比KSF大，如果感应电压值为临界值，则允许K1SF大于KSF。（5） 对于双电路高压电线，在计算LFI的影响时，要考虑双电路（如果它由一根高压电线组成）的影响。如果假定一组由a1，b1，c1三相组成，另一组由a2，b2，c2组成，则Dlp为：Dlp 6 D8从上式，可以预先算出Zlp，然后根据（3）计算出VLFI，这时式中的3I0是每一个平行的高压电线的各个3I0电流的矢量和。总的3I0电流值和高压电线屏蔽因子可从相关的电力部门获得，通过这些值就可以计算出V

53、LFI。为了得到更准确的值，可以按照（3）所述依次考虑每个高压电线，对根据各个高压电线的3I0电流值得到LFI电压值进行矢量相加，得到VLFI。按照（3），以下是单回路高压电线的算例。图D2 单电路高压电线与管道关系图高压电线故障电流，3I01500AKSF =0.912 7.4=100.mDe658.37658.37931.08mDap17.33mDbp23.85mDcp30.00mDlp323.15mZlp0.0495j 0.14468log10=0.04935+ j 0.2331=0.237378.0/km如果3I0 1500A ，KSF0.912则VLFI15000.9120.2373

54、324.6V/km对于10km的裸露管段，总的VLFI3246V为得到校正值K1SF，需要计算：Dw1p 28.41mDw2p36.43mDwp=32.17m并且Zwp0.04935j0.14468log10 0.04935j0.21150.217276.87/km根据以上结果，得出：K1SF 1（10.9127.36） 0.9176.59则：VLFI 15000.9170.2373326.4V/km本算例中，由于Dwp与Dlp相差不大，因此324.6与326.4V/km之间的差值可忽略。D3 不等于100欧姆米时的互阻抗在某些地质状况变化很大的管道裸露处，可能在几个数量级之间变化。此外，管道

55、/高压电线间距也可能不断变化，例如，沿靠近高压电线的道路铺设的管道，这种情况下，需要多次计算。这就需要采用计算机程序，或参考与公式D1相应的计算图或表。计算图或表虽然精确性不高，但是对这种计算是足够的。图D3是一个计算图，其中间距范围为1m1km。一般而言，使用公式D1的间距最低限为1km。为确认计算结果，有必要在土壤某一深度选取一个值。根据该区域的已知地质数据，对的读数进行校正，其校正值将产生可靠的结果。测量不同深度的值，要求选用比通常用于测量腐蚀状况的土壤电阻率仪器精度更高的仪器。应每隔2km4km读取一次值，如果土壤环境变化，读取频率应更高。D4 最大总耦合沿裸露管道的不同位置，可能需要

56、计算相线对地的故障电流，以得到最大总耦合。为了找到最大的完全耦合点，在不同暴露点可能需要计算相对地故障电流。从配电站一般能得到高压电线的故障电流图。图D4列出了两端反馈的高压电线平面图。当高压电线的故障出现在裸露端或以外处时，并非所有的裸露并均将引起最小低频感应电压。感应电压值取决于公式D9中的乘积IL。这样，在图中，随距离增大而IL减小的曲线上，根据高压电线的阻抗值可得到一个点。由下式，可计算出裸露处的感应电压 EC.I.L. D9式中：E管道感应电压C耦合系数（由图D3得到）I故障电流（由图D4得到）L裸露长度，km某些情况下，可能需要考虑屏蔽（减速）系数k，即D9中加入此系数。感应电压减

57、弱是由传导部分故障电流的架空接地线或地下金属设施（如平行于该管道的管道、牵引铁轨，等等）引起的，地下金属设施可减弱感应电磁场。在使用时，k一般在0.70.9范围内取值。注：图D3给出了50Hz时，高压电线与有接地排流线的管道（与大地构成回路）之间的耦合系数C（互阻抗Zlp），耦合系数C是两者之间几何平均间距（dlp，单位为米）和土壤电阻率的函数。图D3 50 Hz时， 耦合系数，C（互阻抗）D5 评价可能的危害所需的参数D 5.1 高压电线为了评价有害电压对管道的危害程度，应收集大量与高压电线有关的数据。数据可分为以下三类：（1）高压电线的位置 必须获得显示出“公共走廊”的高压电线路线，接近的

58、距离及“公共走廊”内高压电线的位置的平面图。图中也应显示出电线架和分站的位置。这些平面图对于确定裸露的间距及长度是必须的。如果在一张图纸中能显示出电线和管道的坐标，可能会节省很多时间和经费。（2）高压电线工作参数 需要进行评价的高压电线的工作参数如下： 1）相间电压； 2）最大负载电流； 3）导线与支撑物的布局； 4）输送方案穿越点的位置和平衡评估； 5）故障排除时间；6）故障电流图如果是栅栏系统部分，应起止于两端（见图D4）；7）架空接地线数目，屏蔽系数，范围（例如是部分线路还是全部，等等；）8）最低导线离地面的平均高度；9）相线的对地磁场（负载电流引起）；10）塔基的平均电阻及塔接地系统的

59、辐射范围；11）土壤电阻率对于靠近塔的ERP计算取相对浅层的数值，对于LFI计算取较深层数值。 （3）高压电缆线“寿命期” （2）里列出的许多参数可能会受到高压电力系统将来的变化的影响。因此在评价这些参数时，应尽量使用长期规划图。需要考虑以下几个因素：1）电压的变化；2）电流的变化；3）故障电流的改变；4）路线的延伸。除以上提及的情况外，更经济的作法是在适当时间，减缓现有的危害，并确认将来的危险。D 5.2 金属管道需要的管道数据可分为以下几类：（1）管道 = 1 * GB3 材料 = 2 * GB3 直径 = 3 * GB3 管子壁厚 = 4 * GB3 管道长度两个绝缘接头之间 = 5 *

60、 GB3 工作压力 = 6 * GB3 与高压电线平行的管道的长度（2）连接方式 = 1 * GB3 焊接 = 2 * GB3 胶皮环连接（穿过跨接电缆） = 3 * GB3 其它（3）防腐层系统 = 1 * GB3 管道 = 2 * GB3 现场连接接头 = 3 * GB3 附件 = 4 * GB3 电阻率 = 5 * GB3 厚度（4）损坏（数量和位置） 第三方 冲刷 放空阀 监控/流量装置 凹坑（5）其它地下设施（公共走廊附近）（6）“公共走廊”平面图（7）现场信息 土壤数据电阻率 其它（8）阴极保护 拟用阴极保护的具体情况 测试点 阴极保护类型 其它 额定电压时的单向对地故障电流（在同