一種多通電點且各點電位可調的陰極保護設計

于海濤 大慶油田工程有限公司

一種多通電點且各點電位可調的陰極保護設計

于海濤 大慶油田工程有限公司

哈拉哈塘油田哈6聯合站儲罐和埋地鋼質管道采用強制電流陰極保護，每套系統采用多通電點設置，并使每個通電點均可以作為恒電位儀電位反饋點，通電點處輸出電壓和輸出電流通過恒電位儀進行調節。以保護2座700 m3回收水罐和1座400 m3凈化水罐陰極保護系統為例，每座水罐均設置1個通電點。系統運行2年后的測試結果說明，多通電點陰極保護設計可以有效解決以往陰極保護系統中單通電點的局限性和陰極保護電流分布不均勻的問題。

哈6聯合站；強制電流陰極保護；多通電點設置；電位調節；電流分布

哈拉哈塘油田哈6區塊為哈拉哈塘油田主產區，哈6聯合站為該區塊中心處理站。哈6聯合站由原油脫水單元、天然氣處理單元、火炬單元、空氮站單元、污水處理及回灌單元和導熱油單元組成。哈6聯合站共有立式和臥式容器59臺，儲罐5座。哈6聯合站與哈拉哈塘臨時設施毗鄰，臨時設施建有2套陰極保護系統，來保護5座儲罐底板下表面和埋地管道外壁。

1 陰極保護分析

哈6聯合站場區建構筑物和容器儲罐采取聯合接地極，埋地管道種類多且走向分散，站場平面布置緊湊。陽極地床不能設置在最合理的位置，同時也無法準確預測埋地設施對陰極保護電流的影響。

通常1臺恒電位對應1個通電點。陰極保護一旦投入使用，再調整通電點的位置以改變電流分布不均勻的問題，將破壞廠區地面并重新敷設電纜，調整電纜走向，因此改變通電點的位置很困難。

結合站場區域性陰極保護和保護效果問題，本工程陰極保護設計的主要任務是解決陰極保護系統中單通電點的局限性和陰極保護電流分布不均勻的問題。

2 陰極保護方法

哈6聯合站主要被保護體見表1和表2。

經過核算并結合站場平面布置，本工程采用4套系統保護哈6聯合站站內被保護體。每套系統采用多通電點設置，并使每個通電點電位均可以作為恒電位儀電位反饋點，通電點處輸出電壓和輸出電流通過恒電位儀進行調節。

陰極保護系統多通電點設計原理如圖1所示，設計方法如下：

表1 哈6聯合站儲罐統計

表2 哈6聯合站埋地管道統計

圖1 陰極保護系統多通電點設計原理

深井陽極地床引出陽極電纜接至恒電位儀陽極接線柱。恒電位儀陰極接線柱、參比電極接線柱和零位接線柱分別接出一根電纜接至相應的陰極電纜分線箱、參比電纜分線箱和零位電纜分線箱。

陰極電纜分線箱、參比電纜分線箱和零電纜分線箱按通電點設置的數量，從分線箱分別引出相應數量電纜連接至每個通電點測試箱的接線柱，被保護體通電點處設置的陰極電纜、零位電纜和參比電極電纜連接至測試箱接線柱。其中測試箱內兩個陰極電纜接線柱用銅連接片連接，使其處于連通狀態。

恒電位儀需要哪一通電點處被保護體反饋電位，就接通哪點的零位電纜和參比電纜，此時恒電位儀顯示的是該點的輸出電壓、電流和通電點電位。

這樣實現了一套陰極保護系統有多個通電點，并且每個通電點處參比電極都可以作為恒電位儀的電位信號反饋源，可以分別調試每一個通電點電位。通過每一通電點電位調試對比，選擇陰極保護系統保護效果最好的通電點作為恒電位儀的電位信號反饋源。

為了減少陰極保護“盲點”，在站場埋地管道較多且交叉、站場角落處易受接地極影響的管道或儲罐設置測試樁，監測被保護體保護電位。在強制電流陰極保護保護不到的“盲點”處設置犧牲陽極進行補充保護。

通過多通電且各點電位可調的強制電流陰極保護和輔助性犧牲陽極保護可以使站場被保護體最大限度得到保護。

3 陰極保護設計實例

以保護2座700 m3回收水罐和1座400 m3凈化水罐陰極保護系統為例，每座水罐均設置1個通電點。陰極保護投產調試時，在1#測試箱將來自零位電纜分線箱電纜與罐底板零位電纜用窺口銅接端子（俗稱“銅鼻子”）連接，同時將來自參比電纜分線箱電纜與罐底板參比電極電纜用窺口銅接端子連接。此時恒電位儀顯示的輸出電壓、輸出電流和通電點電位反映的是1#通電點。同理，按照相同方法操作，恒電位儀可以顯示2#和3#通電點處輸出電壓、輸出電流和通電點電位。每個通電點調試過程中，記錄該系統各測試樁保護電位。通過調節3個通電點，比較被保護體保護電位，選擇保護電位較理想的通電點作為恒電位儀的電位信號反饋源。

哈6聯合站4套陰極保護系統運行2年后，恒電位儀輸出和各測試樁電位見表3和表4。

表3 恒電位儀統計

強制電流陰極保護投運調試后，通過測試樁檢測，排泥泵出口去排污池管線和部分熱網管線電位未達到保護。通過在管道兩側補充鋅合金陽極補充保護，“盲點”部分被保護體電位均達到保護要求。

站場陰極保護設計達到標準對于被保護體保護電位要求。

表4 測試樁電位統計

4 結語

陰極保護系統通過采用多通電點及各通電點電位可調的設計方法，有效解決了以往陰極保護系統中單通電點的局限性和陰極保護電流分布不均勻的問題，減少了因被保護體達不到保護電位而增加的陰極保護系統，避免單一通電點過大電流輸出造成被保護體局部過保護和離通電點較遠處被保護體受埋地鋼結構影響達不到保護電位要求的情況。

由于儀表專業和電力專業共用接地極，為滿足接地電阻值要求，場區通常采取聯合接地保護，使陰極保護系統電流消耗量大[1]。在功能集中、平面布局復雜、埋地鋼結構密集的油氣站場，使各被保護體達到保護要求，是站場陰極保護設計的難題。現階段各專業對陰極保護存在認識上偏差，容易導致各專業只完成本專業設計任務，而對陰極保護缺少統一考慮。在今后的工程設計中需要腐蝕防護專業與工藝專業、電力專業、儀表自控專業和土建專業對站場陰極保護有統一的設計思想。

[1]雷鳴．陰極保護技術在接地網防腐中的應用[J]．油氣田地面工程，2014，33（6）：44.

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.035

于海濤：畢業于哈爾濱理工大學材料物理與化學專業，碩士研究生。從事防腐保溫設計工作。參與過新疆塔里木油田標準化設計、哈拉哈塘油田一期二期開發設計和漠大線二期設計。

2015-03-04

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