阴极保护系统的运行与维护

阴极保护系统的运行与维护通用模板 Following procedures in work, such as ignoring the operating procedures, will lead to all kinds of safety accidents in the production work, resulting in losses and personal injuries, and in serious cases endangering safety.

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使用说明：本操作规程文档可用在日常工作中必须遵照执行的一种保证安全的规定程序，如忽视操作规程在生产工作中会导致出现各类安全事故，带来经济损失和人身伤害，严重情况下会危及生命安全。为便于学习和使用，请在下载后查阅和修改详细内容。

(一) 阴极保护投入前的准备与验收

1. 阴极保护投入前对管道系统的检查

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(1) 管道对地绝缘的检查

从阴极保护的原理介绍，已得知没有绝缘就没有保护。为了确保阴极保护的正常运行，在施加阴极保护电流前，必须确保管道的各项绝缘措施正确无误。应检查管道的绝缘法兰的绝缘性能是否正常，管道沿线布置的设施如阀门等应与土壤有良好的绝缘，管道与固定墩、跨越塔架、穿越套管处也应有正确有效的绝缘处理措施。管道在地下不应与其他金属构筑物有“短接”等故障。

管道表面防腐层应无漏敷点，所有施工时期引起的缺陷与损伤，均应在施工验收时使用音频信号检漏仪检测，修补后回填。

(2) 管道导电性检查

对被保护管道应具有连续的导电性能。

2. 对阴极保护施工质量的验收

(1) 对阴极保护间内所有电气设备的安装是否符合《电气设备安装规程》的要求，各种接地设施是否完成并符合要求与图纸设计一致。

(2) 对阴极保护的站外设置的选材、施工是否与设计一致。对通电点、测试桩、阳极地床、阳极引线的施工与连接严格符合规范。

(3) 图纸、设计资料齐全完备。

(二) 阴极保护投入运行

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(1) 组织人员测定全线管道自然电位、土壤电阻率、各站阳极地床接地电阻。同时对管道环境有一个比较详尽的了解，这些资料均需分别记录整理，存档备用。

(2) 阴极保护站投入运行 按照直流电源(整流器、恒电位仪、蓄电池等)操作程序给管道送电，使电位保持在-1.30V左右，待管道阴极极化一段时间(4h以上)开始测试直流电源输出电流、电压、通电点电位、管道沿线保护电位、保护距离等。然后根据所测保护电位，调整通电点电位至规定值，继续给管道送电使其完全极化(通常在24h以上)。再重复第一次测试工作，并做好记录。若个别管段保护电位过低，则需再适当调节通电点电位至满足全线阴极保护电位指标为止。

(3) 保护电位的控制 各站通电点电位的控制数值，应能保证相邻两站间的管段保护电位达到-O.85V，同时，各站通电点最负电位不允许超过规定数值。调节通电点电位时，管道上相邻阴极保护站间加强联系，保证各站通电点电位均衡。

(4) 当管道全线达到最小阴极保护电位指标后，投运操作完毕。各阴极保护站进入正常连续工作阶段。

(三) 阴极保护站的日常管理

工业发达国家的阴极保护站大多数已无人值守，由控制中心遥测、遥控，几乎所有的站都是先由人工调整好，再自动恒定电位。阴极站每一个月派人去检查维护一次。

长输管道阴极保护系统的人工检测是很费人力的。其难易与管道设施所经过的地区有关。美国HARC0公司发展并完善了管线的航空监视体系，能自动监视和记录阴极保护系统的数据。此系统成功的关键是遥测地面站的监控装置。装置的中心部分收藏在一只能抵

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御恶劣气候的钢盒内，利用最新的微信息处理机，完成需要的测量、校核和更正。整个资料的收集操作过程很简单，当空中站装置给出一个信号时，地面站装置开始传输数据资料，在2s内对站址进行识别，并以4～16频道对数据进行传输和记录。包括通电点电位、保护电流、整流器输出的电压和电流等。此检测系统称之为PASS系统。美国佛罗里达州天然气输气公司在6400km的管道上，利用PASS系统从4000个检测点收集数据。

我国阴极保护站的管理也已由于微机管理恒电位仪的问世，使管理测量工作自动化，为无人值守阴极保护站打下了基础。

这种智能型的微机，能提高控制精度，可定时对阴极电位取样经计算再调整电流的输出使被保护恒定可进行定时打印故障打印，恒电位仪关机打印，并能自动切换备用机。促进了阴极保护的管理标准化、科学化。使我国的阴极保护技术水平又前进了一步。

1. 阴极保护运行管理主要控制指标

(1) 保护率达到100%

保护率反映管道是否全部实现电法保护的情况，管道上各点应均能获得有效保护。一般以被保护长度与管道全长的百分比计算。

(2) 运行率达到98%

运行率反映1年内阴极保护投入运行的时间多少。要求不间断运行，但实际上达不到。主要是测自然电位、设备故障检修和调整时要占去一定的时间。

2. 阴极保设施日常维护内容

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(1) 定期检查

阴极保护设备应定期检查，包括阴极保护设备电路接触的可靠性。

(2) 恒电位仪的检测和维修

① 阴极保护恒电位仪一般都配置两台，互为备用，因此应按管理要求定时切换使用。改用备用的仪器时，应即时进行一次观测和维修。仪器维修过程中不得带电插拔各种插接件、印刷电路板等。

② 观察全部零件是否正常，元件有无腐蚀、脱焊、虚焊、损坏，各连接点是否可靠，电路有无故障，各紧固件是否松动，熔断器是否完好，如有熔断，需查清原因再更换。

③ 清洁内部，除去外来物。

④ 发现仪器故障应及时检修，并投入备用仪器，保证供电。 (3) 参比电极的检查与维护

若为液体硫酸铜电极，则需每周检查一次其溶液的渗漏情况和紫铜棒的清洁程度。

(4) 阴极地床的维护

阳极接地床电阻值的测试可每月一次。接地电阻增大至影响恒电位仪不能提供管道所需保护电流时，应该更换阳极地床或进行维修，以减小接地电阻。

接地电阻，按经验公式判断

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R≤U/I-1 (5-3)

式中R——阳极地床电阻允许值，Ω；

U——电源直流额定输出电压，V；

I——管道实际保护电流，A。

当实际测量的接地电阻大于允许值时，阳极地床应进行维护修理或更换。

(5) 测试桩装置的维护

测试桩接线柱与大地的绝缘电阻值应大于100kΩ。

(6) 绝缘法兰的维护

检查其绝缘性能及是否漏电，保证其附属设备(如过压保护、限流电阻、防雨护罩)的完好。

定期检测绝缘法兰两侧管地电位，若与原始记录有差异时，应对其性能好坏作鉴别。如有漏电情况应采取相应措施。

(四) 职极保护常见故障

1. 保护管道绝缘不良

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在阴极保护站投入运行，或牺牲阳极保护投产一段时间后，出现了在规定的通电点电位下，输出电流增大，管道保护距离却缩短的现象，或者在牺牲阳极系统中，牺牲阳极组的输出电流量增大，其值已超过管道的保护电流需要，但保护电位仍达不到规定指标的现象。发生上述情况的原因，主要是被保护金属管道与未被保护的金属结构物“短路”，这种现象称之为阴极保护管道漏电，或者叫作“接地故障”。使得被保护管道的阴极保护电流流入非保护金属体，在两管道的“短接”处形成“漏电点”，这就会造成阴极保护电流的增大；阴极保护电源的过负荷和阴极保护引起的干扰。

另外，阳极地床断路、阴极开路、零位接阴断路都会导致阴极保护不能投保。判断阳极地床连接电缆断路时，可采用：

(1) 测输出电流，将恒电位仪开启，在恒电位仪阳极输出端串上一电流表，如果电流为零，则说明有断路现象。

(2) 将恒电位仪机后阳极输出线断开，接入临时地床或其他接地装置，若有输出电压、电流，则可断定阳极地床连接线断路。

2. 管道漏电

(1) 施工不当，交叉管道间距不合规范，即当两条管道，一条为阴极保护的管道，另一条为未保护的管道交叉时，施工要求应保持管道间的垂直净距不小于0.3m，并在交叉点前后一定长度内将管道作特别绝缘处理，如果施工时不严格按照上述规定去做，那么在管道埋设一段时间后，在土壤应力的作用下，管道相互可能搭接在一起，会造成绝缘层破损，金属与金属的相连，形成漏电点。

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(2) 绝缘法兰失效或漏电，绝缘法兰质量欠佳，在使用一段时间后绝缘零件受损或变质，使法兰不再绝缘，从而使得两法兰盘侧不再具有绝缘性能，阴极保护电流也就不再有限制；或者是输送介质中有一些电解质杂质使绝缘法兰导通，不再具有绝缘性能。从上述原因看，漏电点只可能发生在保护管道与非保护管道的交叉点，或保护管道的绝缘法兰处，因此查找漏电点就带有上述局限性。但如果地下管网复杂，被保护管道与多条和线有交叉穿越，则使得漏电点的查找出现复杂现象。常常要根据现场实际情况，反复测量、多方位检查并综合判断才能找到真正的漏电故障点。下面介绍一下漏电点的查找方法。

① 利用查找管道绝缘层破损点，从而确定管道的漏电点或短接点的方法。此方法首先将脉冲信号送到被测管道上，如果管道防腐绝缘层良好，流入管道的电流很弱，仪表没有显示。如果管道防腐层有破损，电流将从土壤中通过破损处漏入管道，电流的流动会在周围土壤中将产生明显的电位梯度。当探测人员手持两个参比电极在管道正上方探测行走时，伏特计将明显地抖动，当伏特讦指针停止抖动时，两个参比电极的中间即为防腐层漏点位置，该方法简便宜行、定位准确，是目前国际上公认的检漏方法(DCVG)。

② 可利用测定管内电流大小的方法寻找漏电点。因为无分支的阴极保护管道，管内电流是从远端流向通电点。当非保护管道接入后就会形成分支电路，使保护电流经过漏电点会变小。因此，可利用此法来寻找漏电点的位置。利用此法测定时，在有怀疑的管段上可依次选点，用IR压降法或者补偿法(详见有关说明)测定管内电流。再通过比较各点电流的大小来确定漏电点的电位。

③ 绝缘法兰漏电的测定。‘当绝缘法兰漏电而导致阴极保护系统故障时，则可通过在绝缘法兰两侧管段上，分别测量管地电位，若保护侧为保护电位，非保护侧为自然电位，则绝缘法兰正常。否则，有问题存在。也可在非保护侧测量法兰端部的对地电位，如此电位比非保护管道或其他金属构筑物的电位要负，则此绝缘法兰漏电。

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测定流过绝缘法兰的电流，也可用来判定绝缘法兰的性能。若绝缘法兰非保护端一侧，能测出电流，则法兰漏电；若测不出电流，绝缘法兰不漏电。

④ 近间距电位测量法CIPS。在测试桩上测量保护电位只能反映管道的整体保护水平，不能说明管道各点都得到了保护。采用近间距测量方式，是沿管道每隔1～2m测量一次管地电位，可以准确地检测出没有得到保护的管段。

3. 阳极接地故障

阴极保护另一常见故障是由阳极接地引起的。阳极接地电阻与阳极地床的设计与施工质量密切相关。“冻土”会使阳极地床电阻增加几倍至七几倍，“气阻”也会使阳极地床电阻增加。当阳极使用一段时间后，也会由于腐蚀严重，表面溶解不均匀造成电流障碍。因此，在阴极保护的仪器上会出现电位升高，而保护电流下降的现象。此时，应通过测量，更换或检修阳极地床，来使阴极保护正常运行。另一薄弱环节，是阳极电缆线与阳极接头处的密封与绝缘，若施工不妥则会造成接头处的腐蚀与断路。使阴极保护电流断路而无法输入给管道。

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