加盐保湿降低阳极地床接地电阻解决恒电位仪超槽压告警

李佳青，杨永志，安卓亮，周夏滨

（中国石油管道公司北京输油气分公司，北京102488）

雄县输油站管道阴极保护采用两台福建三明生产的PS-1恒电位仪，一用一备，仪器的额定输出电压为40V，额定输出电流为10A。阳极地床于2004年7月进行了更换，采用尺寸为φ75mm×1500mm高硅铸铁阳极共30根，按3.5m间距均匀分布，利用螺旋钻孔机钻阳极孔，孔深3 300mm，直径为300mm，先预填200mm的焦炭，垂直放入高硅铸铁阳极，然后在阳极周围填充焦炭，地床土质为黄土。阳极地床整体接地电阻为1Ω，投入运行经充分极化（不少于3d）后检测管道电位正常。恒电位仪输出电流为3.0A输出电压为6.9V

1 恒电位仪超槽压告警

2010年2月8日，正常运行的2＃恒电位仪告警，当时给定电位为-1.4V，，输出电流6.9A，输出电压46V，当把给定电位下调至-1.34V后，告警消除，输出电流6.8A，输出电压45.7V，恢复正常。

2012年3月22日，正常运行的1＃恒电位仪告警。此时，恒电位仪输出电压47.7V，输出电流3.75A，控 制 电 位-1.2V，调 低 控 制 电 位 至-1.15V后告警停止，但运行几分钟后继续告警，停机断开输出阳极端子后进行仪器自检正常，切换至正常备用的2＃机运行，故障现象相同，仪器自检也正常。幸好提前备有一台额定输出电压50V、额定输出电流50A的恒电位仪，换上后将控制电位设定在-1.3V，仪器运行后输出电压在60.5V、输出电流在5.2A，虽然也超出了额定电压，但告警消除，工作正常。但是，一旦这台仪器再出现问题，那么将会无法对管道提供阴极保护供电。

2 恒电位仪超槽压告警的原因分析

槽电压是仪器本身的参数。槽电压＝理论分解电压＋阴阳极过电位＋电解液产生的电压＋膜产生的电压＋电极和电极与导线电阻产生的电压，可见，槽电压与阴阳电极的材料、电解液溶液的性质、膜的种类、导线长短都有关系，所以随反应的进行它是会变化的。管道阴极保护站的核心部分是恒电位仪／恒电流仪，这是一种伺服系统（反馈）。恒电位模式，仪器不断采集工作电极相对于参比电极的电位，然后与设定的电位进行比较，如果大于设定的电位，就降低（或升高）对电极电位。然而，对电极的电位是不能无限度地降低／升高，对电极能达到的最大／最小电压就是仪器的槽压。恒电流模式也类似。

根据欧姆定律也可从恒电位仪的运行参数输出电压（60.5V）与输出电流（5.1A）的比值再减去阳极电缆的电阻（一般减1Ω）看出阳极的接地电阻过大。

接地电阻规定值可以按以下经验判断公式判断：

式中：R为阳极地床电阻允许值（Ω）；U为电源直流额定输出电压（V）；I为管道实际保护电流（A）。

以1号恒电位仪运行参数史与历年阳极地床接地电阻对比（见表1），可以看出随着阳极地床接地电阻的逐渐增大，恒电位仪的输出电压与输出电流的比值也逐渐增大，当这一值达到一定的程度，超出了恒电位仪固有的参数即会告警而不能正常工作了。

表1 恒电位仪运行参数史与历年阳极地床接地电阻对比一览表

现场用ZC-8型接地电阻测试仪从恒电位仪机房测试接地电阻为6.35Ω，到阳极地床的测试桩测得接地电阻值为5.05Ω。远远超出了地床接地电阻不大于1Ω的规定值，也超出了≤3Ω的允许值，再从开挖地床检查得知阳极棒周围的环境非常干燥，见图1。

图1 开挖后阳极棒及环境情况

综上所述，分析判断故障原因是由于阳极床太干燥造成电阻过大，现场所需电压超过仪器额定值。另外现场负荷太重，仪器容量不足，也出现超槽压报警，更换额定功率更大的仪器只是权宜之计，根本方案是检修或更换阳极地床。更新阳极地床所需时间周期较长且投资较大，鉴于现有阳极地床腐蚀情况不太严重，提出了加盐灌水降低阳极地床接地电阻的检修方案。

3 加盐灌水降低阳极地床的接地电阻

盐具有良好的导电性和对土壤的保湿性。故采用开挖阳极地床，沟深至露出阳极棒顶部为止。沟底宽度为100cm，在距阳极棒中心30cm为半径，四周开挖深度为30cm左右的沟槽，在沟槽内铺洒100kg工业用盐，然后覆土30cm后往沟里灌满水，待地床土壤充分湿润后，测试地床接地电阻合格后进行最后回填。如图2、图3所示。

4 地床降阻后恒电位仪的运行情况

采用上述方法对地床进行降阻处理后，接地电阻降到了0.9Ω的水平，1＃和2＃恒电位仪分别投入运行后，给定电位设置在-1.3V，输出电流为5.6A，输出电压为7.2V，取得了令人满意的效果。

5 结束语

在阳极地床接地电阻逐渐增大的初期，调低恒电位仪的输出，虽然能制止仪器的告警，继续运行一段时期，这是以牺牲仪器的一定供电能力作为代价而换来的，而且过分降低恒电位仪给定电位影响管道的保护长度和效果。更换较大输出功率的仪器也只是权宜之计，不可取。只有采取更换阳极地床或降低阳极地床接地电阻的方法，才能从根本上解决问题。做为一名管道维护和管理工作者，要掌握阴极保护系统的工作原理，当系统发生问题时，要准确的分析判断问题的根源，及时采取解决问题的方法，使系统始终处于最佳状态运行。