本设计适用于天然气管道中阴极保护工程。
执行的标准规范
钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范 SY 0007-99 埋地钢质管道阴极保护参数测试方法 SY/T 0023-96 埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范 SY/T 0036-2000
阴极保护管道的电绝缘标准 SY/T 0086-2003 管道阴极保护工程施工及验收规范 SYJ 4006-90
3 设计参数 土壤电阻率： 20 Ω· m 设计寿命： 20a
自然电位： -0.55 V （相对饱和硫酸铜参比电极） 汇流点电位： -1.15V （相对饱和硫酸铜参比电极） 管道保护电位：≤ -0.85V （相对饱和硫酸铜参比电极）
管道防腐层绝缘电阻： > 50,000 Ω & ㎡
钢管电阻率： 0.135 Ω & mm2 /m 输气干线： Φ159×5，16km
4 阴极保护系统设计 4.1 保护长度计算
保护长度计算公式：
钢管纵向电阻计算公式：
式中： L－单侧保护长度（m）；
ΔVL－最大保护电位与最小保护电位之差（V）；
D－管道外径 (m) ； Js－保护电流密度 (A/㎡ ) ； R－单位长度管道纵向电阻 (Ω/m) ； ρT－钢管电阻率（Ω·mm2/m）；
D'－管道外径 (mm) ； δ－管道壁厚 (mm) 。 公式中代入已知的设计参数，得到 :
R=5.58×10-5Ω/m
2L = 41508m即L=20754m即强制电流阴保站的保护半径为
20.7km ，完全能够满足16km长管线的保护。
4.2 阴极保护方案概述
支线管道规格为Φ159×5，全长16km 。沿线设1座阴极保护站即可实现全线的保护。阴极保护系统设备包括智能高频恒电位仪、控制台，在站外布置一组 高硅铸铁阳极地床（包括15支阳极），通过阳极电缆连接到阴极保护控制台。管道进出站设绝缘接头， 管线绝缘接头外侧设置1处汇流点，汇流点处阴极电缆、零位接阴导线、参比导线等均接到阴极保护控制台。绝缘接头旁设锌接地电池。管道沿
线设测试桩。 4.3 供电措施
阴极保护站内的阴极保护设备供电采用220V交流电。
4.4 阴极保护管道的绝缘
根据标准SY/T0086的规定， 为防止阴极保护系统电流流失，需要在输油管线进站、出站位置安装绝缘接头。绝缘接头处设双锌棒接
地电池。
技术要求及相关技术参数
5.1 恒电位仪 主要技术性能及参数
使用环境
电源： AC220V±10%，频率：50Hz±5%
室内温度： -15°C~45°C 相对湿度： 20~90%
安全要求
满足标准 GB8898 的要求
绝缘电阻：电源进线相对机壳的绝缘电阻≥ 2MΩ
满足标准 GB8898 的要求
绝缘电阻：电源进线相对机壳的绝缘电阻≥ 2MΩ
击穿强度：仪器的电源进行对机壳击穿电压≥AC1500V（试验时
间1min） 直流输出： 50V/30A 输出电流： 30A 输出电压： 50V 波纹系数：满负荷时≤ 10%
恒电位功能
最小恒电位范围 -0.5V~-3.0V ；
恒电位精度：≤ ±10mV
恒电流功能：恒电位仪应能具有恒电流功能，在此模式下工作时，恒电位仪应能在调定的恒定输出电流下工作，而不管负载如何变化。
抗交流干扰：参比、零位之间交流干扰电压≤30V，仪器应工作正
常。 过流保护：
在仪器的交流输入端和直流输出端应安装快速熔断器； 当输出电源达仪器额定值102%~110%时，仪器自动进入限流状态并发出声光报警，当负载电流减至额定值以下后，仪器能自动恢复
正常运行。 防雷保护：
仪器的输入、输出端应安装有防雷击保护电路；
在仪器输出阳极、阴极端能承受幅度15KV、脉冲宽度25s、重
复周期1~5s 、时间1min的模拟感应雷的冲击。
指示仪器：仪器应装有输出电流表、输出电压表、管地电位表，
且精度不得低于1.5 级。
5.2 高硅铸铁阳极
5.2.1 含铬高硅铸铁阳极的化学成分应符合表5.2.1 的要求：
表 5.2.1 高硅铸铁阳极化学成分
化学成Si 分 质量百14..25~16 n 0..3 15 4~≤ ≤ 余MC Cr P S Fe
分含量% 5.25 0.25 0.1 量 5.2.2 高硅铸铁阳极的允许工作电流密度为≤80A/m2，消耗率小
于0.5kg/（A×a）。
5.2.3 高硅铸铁阳极引出线为VV-1kV/1H16mm2型。 5.2.4 阳极引出线与阳极的接触电阻应为零，拉脱离强度数值应大于阳极自身质量的1.5 倍，阳极接头密封可靠，阳极表面应无明显
缺陷。
5.2.5 为了有效降低辅助阳极的接地电阻，阳极周围填加焦炭填
包料。 5.3 参比电极
采用长效饱和Cu/CuSO4参比电极，预包装在有填包料的布袋中，并带有一根截面积为2.5mm2的高分子聚乙烯铜芯电缆，不同规格的参比电极应带有清晰可读的标识。参比电极要求极化小、稳定性
好、寿命长。 Cu/CuSO4参比电极测量误差±10mV 。
5.4 电缆
阳极主电缆、阴极电缆采用 VV22-1kV/1×25mm2 型；高硅铸铁阳极自带电缆为VV-1kV/1×16mm2型；参比、零位接引导线为VV-1KV/1×6mm2型；测试桩测试线为 VV-1KV/1×10mm2型。
6 阴极保护系统的施工
6.1 恒电位仪
恒电位仪、控制台放置在阴极保护间内，2台恒电位仪放置在阴极保护控制台两侧， 设备的安装应按设计和设备产品说明书要求进
行。
6.2 汇流点及参比电极
汇流点设置在管线出站位置绝缘接头外侧，汇流点处设1只防爆接线箱，1支埋地型长效参比电极，汇流点处的阴极电缆、零位接阴电缆、参比导线均通过防爆接线箱与设备相连接。汇流点处需涂抹环氧树脂（加入固化剂）并作防腐绝缘，防腐等级不低于主体管道。
6.3 电缆
电缆与管道的连接采用铝热焊焊接，在焊接后要采取必要的防护、绝缘措施，以防接头处损坏，并涂抹环氧树脂（加入固化剂）并作防腐绝缘，防腐等级不低于主体管道。最后焊点处要缠绕热收缩带，热收缩带宽度250mm ，径向搭接不小于100mm 。电缆埋深需在冻土层以下。直埋电缆的上、下须以不小于 100mm 厚的软土或沙层包覆，上盖红砖，覆盖宽度应超过电缆两侧各50mm 。电缆应留有足够的裕量以防在电缆上产生张力，回填土中应去掉尖锐石块或其他可能损伤导线绝缘的材料。电缆穿路，穿墙要铺设Ф89×4钢管。
电缆与管道交叉时，相互间的净垂直距离不应小于0.5m 。
6.4 阳极地床
站外设一组阳极地床，由15支高硅铸铁阳极组成，阳极规格φ75×1500mm 。每支阳极带2m长电缆，电缆规格为VV-lkV/1×16mm2。地床埋在站外距离管线垂直距离≥ 350m 处。埋深为阳极顶部距地面1.5m，阳极间距为2m。辅助阳极周围用填包料包覆，径向厚度为100mm，填包料采用焦碳粉，且焦碳最大粒径宜
小于15mm ，含炭量大于85% 。
阳极地床的埋设宜避开地上、地下构筑物，宜选择在潮湿、低洼地区。根据现场情况可以对阳极地床位置做适当调整。
6.5 锌接地电池
为了 保证电绝缘接头的安全运行，在绝缘接头处设1套锌接地电池（由2根锌棒组成，2根锌棒间由绝缘件连接），锌接地电池自带电缆通过防爆接线箱连接到管线上。锌接地电池自带2根电缆，每
根电缆长7m ，电缆型号VV-1KV/1×10mm2 。
6.6 测试桩、防爆接线箱
管道沿线每1km设置一支电位测试桩，每5km设置一支电流测
试桩。
防爆接线箱设置在阳极地床处、汇流点处、绝缘接头处，共设置
4只。
测试桩、接线箱均埋设于管道流向左侧距离管道边缘1.5m 处。
埋设要牢固稳定，外表做好防腐处理。
7 检查与验收
7.1 阳极地床、汇流点、测试桩、防爆接线箱的位置、结构、数
量是否符合设计要求。
7.2 检查电缆、阳极、测试桩、防爆接线箱的接线是否正确。
8 投产调试
8.1 强制电流阴极保护系统，在投入运行前进行一次系统测试。
测试方法应按SY/T0023的规定进行。
8.2 系统参数测试应至少包括以下项目：
辅助阳极区的土壤电阻率； 管道绝缘接头的绝缘性能； 仪器输出电流、电压； 管道阴极保护电位、阴极保护电流。
判定标准为：管道电位应达到保护电位-0.85V 或更负（相对于铜
/硫酸铜参比电极）。同时有效消除IR压降。
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