谈天然气管道带电问题

谈天然气管道带电问题一、概要重庆是一座古老的工业城市，城市占地面积小，人口众多，市区楼房林立，地下各种管网、电缆密集，最繁华的市中区面积仅14.5平方公里，人口47万多人，人口密度达到每平方公里32000多人。 重庆市于1980年开始发展民用煤气，但当时由于没有发现天然气管道的走廊，给管道的铺设带来了很多问题。 本公司现在高低压管道520公里左右，其中市中区的高压管道约103公里，低压约81公里。 由于各种原因，天然气管道多次带电，就此问题进行阐述。二、带电事例1、江北区新东路一宿舍管道出现发热现象。 1990年5月3日下午，一位用户偶然发现垃圾口旁的天然气管道发热。 经过修理后，本公司立即派人处理。 检查结果表明，该楼3层的25.4天然气立管活接头发热，热得用手触摸不到，最高温度为103，有少量漏气。 第一次分析是因为管道的带电，在这个用户的家里发现电线没有连接管道后，检查到7楼，这个用户发现照明线的零线从斩波器连接到气体管道上，立管不能用3楼的活接头紧固。 带电后，接触电阻增大，发热了。2、市中区某中学新宿舍外漏空气。 1990年8月31日，用户反映出明显的天然气味道，经挖土检测，地表下约400毫米，32低压天然气管下有地平面(图1 )。 这块平铁带电，两个维护人员接触手时都受到了电击。 管道下侧与平铁接触的防腐蚀绝缘层破损，其中发现长约104mm宽的不规则孔，该孔明显是电弧烧伤引起的，不是腐蚀穿孔(图2 )。 最后发现了接地平铁的带电原因：宿舍用活线和接地线设置在铁管套内，由于设置时的弯曲和日常风摇晃，电线在套口的锐利部分受到摩擦，绝缘破坏，接地装置断续带电。1992年2月，在市中区的人和街道的某些地方，用户在室外嗅到天然气味，未检测出原因。 公司报警后，维修人员在现场观察，判断气体从埋设管道泄漏，挖掘霸土后，管道(574 )用电弧烧毁了直径约3毫米的孔。 这个管道与下水道平行铺设，其顶部压着平铁的接地线。 半年前，有关部门将沿下水道铺设的附近变压器的接地线移至埋设气体管道顶部，2月17日发现该变压器发生了接地故障。 分析了接地短路电流引起的瞬时高电压，在防腐蚀绝缘层较弱的地方，被电弧放电破坏在孔中。3 .天然气管道带电。 1991年5月，市中区中心餐厅的厨师报告，在厨房几个人多次工作时，因手指有小伤，接触到房间内的天然气管线时(水管下侧与墙壁平行铺设，距离水管约200毫米)触电。 公司立即委托人检查，用菜刀碰撞气管和水管，用产生大火花的数字万用表测量的管对水管(地)交流电压为3.9-4伏特。 发生火花，曾经做过停电试验，即使取下餐厅的电源总闸门，气管仍然带电。 6月和10月在该地区停电时，进行了检测，测量气管的水管电压下降到1.1伏和1.8伏，气体和水管相撞时产生了微小的火花。 分解调节器的低压法兰后，气体、水管碰撞，火花就不会冒出来。 多次调查原因，通过测试和分析，认为下一个高压填埋地的气管带电。 12月25日在该餐厅调压箱的低压侧连接法兰上加入绝缘垫圈和绝缘套管，测量气体与水管之间的电流仅为0.35-0.47伏，二次高压侧对地电压仍为6.6伏，1992年元月23日和2月20日在该餐厅厨房加入二次市中区其他几个地方和江北区均出现低压气管带电现象。三、带电原因分析第一种带电例是因为把气管误认为是水管而接地的。民用供电系统的设计规范中指出“接地体必须活用自来水管和建筑物的金属框架等能够与大地确实连接的自然接地体”。 一般的电气使用者大多有这样的常识，所以把家电设备的地线连接到自来水管上。在无重复接地故障的保护接地零系统中，零线断线时，即使使用电气设备也不会产生壳体，三相负载较大不平衡时，零线会产生危险的对地电压，如果有重复接地，零线断线后，零线对地电压降低，但对地电压仍然存在。在三相四线式低压供电系统中，各个设备接地不为零，在发生事故时，有接地电流I。 由该设备的接地电阻Rb和系统中性点接地电阻RO构成电路(图3 )，实际上由于Rb大的情况较多，因此在接地电流不变大的情况下，线路中的保险丝有可能不动作，在电源被切断的情况下，不仅壳体设备的壳体具有接地电压，而且与零线连接的所有设备壳体都带有带电零线的对地电压为UO=RO/(RO Rb)UUO是低压供电系统相电压、螺栓RO是变压器中性点接地电阻，要求4欧元以下Rb设备保护接地电阻，变压器容量在100kva以下，要求在10欧元以下。如果接地电阻满足设计标准，UO将接近63伏特，但实际上UO实际上相当小，因为接地设备通常不满足要求。在这种情况下，零线带电，与零线连接的接地线也带电。在分布较宽的单相线路中，相线和零线频繁地错开，与零线相连的接地线带电。 但是，很多居民对三相四线式低压系统的接地和零接地不清楚，多将接地线与零接地线连接。 为了确保安全用气体，不允许零线和空气配管连接，或者将空气配管作为地线使用。 电力设备的接地设计技术规程明确规定“低压电力设备的接地线可以利用金属管道，但可燃性液体气体的金属管道除外”，因此天然气(气体)公司宣传检测安全气体时，必须将此问题列入重要内容。第二种带电例是因为埋设气体管道与电气机器的接地体相撞。设备接地技术规范要求：接地体最高点距地面的深度一般不在600mm以下，接地体与接地体的连接要求用重叠焊接或螺栓、带连接，确保电接触良好。 该宿舍接地体的埋设深度不足400毫米，城市瓦斯设计技术规程要求埋设在庭院中的管道顶部霸土厚度在400毫米以上。 施工者在铺设埋设管路时，没有发现气体管路按压接地体，损伤了下部沥青绝缘层。 该接地线铝绞线不符合要求，仅用线、线鼻与平铁连接，仅通过平铁上部的孔进行紧固，其连接处也发现松动火花痕迹，平铁的长度仅为300毫米，不完全符合接地体的要求，土质用砂砾干燥，为何另一方面，管壁和平铁的前端也没有牢固的接触，所以管会火花穿透。1985年6月，在市中区红球水库110千伏高压架线铁塔附近被高压线击落后，埋设气体管道(764 )被破坏，形成了直径约6毫米的洞。 应急修理时，发现气管上部横放着切断的扁钢接地线。 雷击时间极短，但雷电振幅非常高，几十千安培，更大，瞬时电压极高，产生的电弧放电很快破坏了绝缘层和管壁。第三类带电例子主要是因为防腐蚀绝缘层损伤的埋设管过于接近配电变压器的中性点接地体，埋设管过于接近埋设电缆。城市电力以照明和家用电器为主，单相负载多，对于三相四线式供电系统来说，一般是三相非对称负载，尤其是家电“热”的今天，除冰箱、彩电和洗衣机外，用户增加的红外线加热器、空调功率为600-1000瓦，三相负载大不平衡变压器的中性点变位，在对地产生电位差的中性点接地体中流过电流，在接地体及其周围的地方产生对地电压，与从这一点到接地体的距离成反比，在接地体中最高，接近接地体的对地电压的变化越大，距离越远，对地电压的降低越缓慢。 针对这一实际情况，工业和民用供电系统设计规范规定三相变压器的中性线电流不得超过低压绕组额定电流的25%。重庆市仅市中区就有配电变压器约420台(包括用户用变压器)，这些变压器的中性点都接地。 也就是说，在14.5平方公里的范围内，有400多个接地装置(不重复接地，不包括架空线路的防雷接地等)，在人行道侧的电线杆上设置了很多变压器，其接地体埋设在电线杆下的人行道中，但由于市内的天然气配管也沿着道路和人行道铺设，因此接地体附近如前所述的心气餐厅的供气支管距该厅的供电变压器的接地体高达1米，另外，该支管道在接地体附近损坏了管段的绝缘，气体配管带电。江北区某单位宿舍气管碰撞水管时也发生火花，两者之间的交流电压为2.5伏，测定其320kva供电变压器的接地引线距离道端供气支管不到2米。市中区某单位宿舍通风，搭载调节箱低压侧法兰螺栓时，发生微小火花，气管对地电压为1.08伏，观测到附近无供电变压器，安装者铺设埋设管时，与埋设电缆相交，垂直距离约200毫米，三相负荷不平衡四、安全问题天然气管道带电安全性存在三个问题。 一是带电后可能引起人身触电危害。其二是用户内的内气配管和气体用气体泄漏的情况下，偶然的火花可能发生爆炸的危险。其三是电力设备的接地体带电，与气管接触，产生电弧形成穿孔。供电系统发生故障短路时，有较大的接地电流，会产生危险的对地电压，但线路保护装置迅速动作，能够切断电源，消除触电危害的第一种带电例的单相线路中，相线和零线相互连接，用户将零线与气管连接时，有可能在气管对地产生危险的电压第二类带电例使气管具有较高的电压，不仅会引起气管穿孔，还会引起危险，但在设置者铺设埋设管道时，要注意防止与电气设备的接地线、接地体的碰撞，确保管道的防腐绝缘，保持一定的距离，这样可以避免气管带电。在第三类带电例中，带电的交流电压不高，电气配管的测量值均在10伏以下，用手触摸气管感觉灵敏，但远小于安全电压的36伏，不会危及人身安全。对人身安全威协来说，最大的是气管带电后，随时都可能发生火花，但是如果室内气管和气体器具发生气体泄漏，就有可能发生爆炸、火灾事故。为了消除上述危险，必须采取严格防止空气管道带电的措施。五、腐败接触问题交流干扰腐蚀接触是一个非常复杂的问题，当金属气管进入交流后，这些电流叠加在腐蚀接触的电化学一次电池上时，相当于去极化剂的作用，减轻了阳极和阴极的极化现象和电化学钝化。 试验结果表明，无论平均损耗重量和腐蚀坑深度如何，均随交流干扰电压、电流的增大而增大。 但是，由于交流电力远小于直流电力，因此相同强度的直流电力只有1%以下。有关资料显示，与几十公里长的低压架线平行的埋设管道可产生十几伏至二十几伏的感应干扰电压，但城市架空输电线路与埋设管道平行的长度不到几十公里。 实际上架空输电线路的电力系统接地体对埋设管路的不良影响非常轻微。为了避免地下钢管腐蚀接触穿孔，国内研究机构试验了在含盐弱碱性土壤的条件下，交流干扰电压优选为10伏以下，中性土壤优选为8伏以下。 即使这样防腐蚀绝缘受损，钢管的腐蚀接触孔的深度也不超过0.1mm/年，可以保证配管的使用在20-30年内没有开孔注1。如上所述，对填埋场的气管施加的交流干扰电压较低，一般为数伏或十几伏，但由于持续时间可能较长，其危害不容忽视。 也有研究表明，如果交流干扰电压过高，超过18伏特，则氢析出量增多，沥青绝缘层剥离(注2 )，管道腐蚀加快。 另外，继续交流干扰电压会对使用牺牲阳极和阴极保护配管的正常运转产生不良影响。六、防静电措施防止空气管道带电，相关方面很多，需要采取综合措施，主要有以下几点1、在规划、设计时，要确保埋设气管与电力系统接地体的安全距离，这是最根本可靠的方法。 关于城市燃气设计标准，填埋燃气管道、电力电缆和直埋通信电缆的水平距离只规定为1米，垂直距离只规定为0.5米。 如本文所述，单独是不够的，必须规定埋设气体管道与电力系统接地体(包括接地连接线)之间的最小允许距离，其安全值参照附表。埋地钢质管道与交流接地体的最小安全距离电力线电平(千伏)1.035铁塔或电线杆接地(米)1.53.0电站或变电站(米)5.010.0上表类油田气田管道防腐蚀工程设计规范中规定的安全距离，考虑到封市条件的限制和低压配电系统等具体情况，对于城市燃气工程，可缩小上表所述的最小安全距离。 埋设管道与铁塔、电柱接地体的距离不得小于2米。2 .在搬运、铺设、回填等施工作业时，不仅要防止硬物接触绝缘层，还要教育施工者注意，保持适当的距离，以免气体管道接近电力系统的接地体和埋设电缆，这是气体管道防静电的基本条件。3、埋设管路通过接地体区域时，气体管路应加强绝缘。 这是防止管道带电的有效方法。4 .加强对用户的安全宣传，严禁室内单相供电线路零线和接地线连接气体管道的气管与水管的间隔必须符合规定，管卡和管钉必须牢固。5、在各种原因下均不能保证所提出的安全距离或出现交流干扰并且电压超过10伏特的情况下，需要采取排气措施来减轻影响。 最简单的方法是