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电化学保护技术之直流排流保护

Oct 11,2025

螺旋钢管是39152.k1体育十年品牌值得信赖集团四大支柱产业（电力铁塔、光伏支架、螺旋钢管、交通护栏）之一。产品主要包括螺旋钢管、不锈钢碳钢复合钢管、3PE钢管、涂塑钢管、高频焊管等，钢管规格覆盖φ20mm～3500mm，同时还提供3PE环氧涂塑、热浸镀锌、静电喷塑等专业配套加工服务。

通常称在非指定回路上流动的电流为杂散电流。大地中形成杂散电流的原因有多种，这里谈到的直流杂散电流主要来自直流电气化铁道、直流电解设备接地极、直流焊机接地极等。对此类腐蚀的控制需抓住特点，采取有针对性的措施。

干扰的判定标准

埋地管道是否受到干扰以管地电位的变化作为依据，其中管地电位正、负交变为最明显的特征。

测量

测量是排流保护的前提条件，如果没有准确和规范的测量，就无法确定干扰程度，更无法采取有针对性的措施。测量的项目主要有以下两类：

（1）干扰源侧的调查和测定（以电铁为例）

①直流供电所的位置及馈电状态；

②负荷（电车）的运行状态；

③铁轨对地电位及其分布；

④铁轨泄漏电流的大小及大地电位梯度。除上述4项外，必要时还应对轨道结构（轨重、单线或复线等）、铁轨的纵向电阻、铁轨的泄漏电阻以及整流器的容量（输出电压、电流）等进行调查和测定。

（2）被干扰侧（以埋地管道为例）的调查和测定

①本地区过去的干扰实例；

②管道和干扰源的相关位置、分布；

③管地电位及其分布（包括按距离分布和按时间分布）；

④管壁中流动电流的大小和方向；

⑤干扰电流流出、流入管道的部位和大小；

⑥管道对铁轨间的电压和方向极性；

⑦管道对地泄漏电阻；

⑧管道沿线土壤电阻率；

⑨管道沿线大地中杂散电流方向和地电位梯度；

⑩管道已有电法保护运行参数及运行状态。

（11）管道与其他相邻、交叉管道及其他埋地金属构筑物之间的电位差和电法保护运行参数及其运行状态。按干扰防护处理程序又可以把调查和测定分为三类：

第一类为预备性测定：主要用于一般性了解干扰程度及管地电位一般性分布特征，为下一步继续测定提供依据。

第二类为排流工程测定：主要用于提供实施排流工程的设计、施工中的技术参数，是防干扰处理的最重要的测定作业。

第三类为排流保护效果评定测定：用于调整排流保护运行参数及评定排流效果。

上述三类测定可以理解为防干扰处理过程中三个不同阶段。所以在测定目的、方法、内容及原理上都有很大的不同。实际应用中可根据具体干扰的状态、测定作业的种类选择测定项目，下表列出了三类测定推荐的测定项目。

注：○—必须进行的项目；△—应进行的项目；√—宜进行的项目；×—可不进行的项目。

排流工程是实践性很强的工程，其设计及计算都带有试验和估算性质，实施的结果与设计有少许差别是允许的。

设计

（1）排流保护类型的选择排流保护类型的选择，主要依据排流保护调查测定的结果（管地电位、管轨电位的大小和分布、管道与铁轨的相关状态等），结合常用的4种排流法的性能、适用范围和优缺点，综合确定。一条管道或一个管道系统可能选择一种或多种排流法混合使用。下图是4种排流法的示意图。

下表是4种排流法的比较。

（2）排流点的选择排流点选择的正确与否，对排流效果影响很大。选择原则以获得最佳排流效果为目的，在被干扰管道上可选取一个或多个排流点，一般都选多个排流点。排流点宜通过现场模拟实验来确定。如果模拟实验较困难，亦可依据干扰调查和测定结果选择。如果实施分几期进行，那么每实施一期工程后，都要进行排流效果评价，根据上期排流效果，制定下期排流补充设计方案。

（3）排流电流的确定一般情况下，在选择了排流点之后，应进行模拟排流实验，初步评价排流效果后，确定排流电流量，并依据排流电流量来选择排流器及排流线的载流量等。

（4）排流设施额定容量的确定排流器、排流线、排流电流调节电阻等实验容量或额定电流，一般通过模拟排流试验或利用公式估算确定。由于电铁负荷变化、变电所运行状态变化和管道漏泄电阻的减小等，必须留有充足的裕量。一般应为试验值或估算值的2～3倍。特别是排流线截面积大一些，对增大排流量是有益的。排流量的试验值、估算值均应是24h连续测量的结果。

施工

排流保护工程的施工，应参照低压电气设备和低压电力线路施工的有关规定进行，其要点如下：

（1）排流器设置排流器最好设于室内，但实际上设置于室外的场合比较多。当设置在室外时，排流器应考虑防水、防晒、防尘和防破坏，要具有耐久性，适应野外工作环境。安装在有基础的混凝土等基台上，要求安装牢固，对其箱体做安全接地。

（2）排流线的敷设排流线可架空和埋地设置，但都必须保证对大地的良好绝缘。技术要求参照低压线路敷设有关规定。导线截面积按设计规定且满足最小截面积的要求。

采用电缆架空时，应采用吊挂方式，吊挂方式强度应不小于GJ2.0×7钢绞线的机械强度；并应安装接地，接地电阻不应大于10Ω。采用裸电线或绝缘电线架空时，最小截面积应为16mm2的铝线，或具有同等机械强度的铜线。埋地敷设时可使用钢铠电缆、全塑电力电缆等，不得使用裸金属护套电缆和橡胶绝缘电线。可采用直埋、沟埋或穿电缆管等方式敷设，电缆应敷设在较安全的场所。当有重物压迫危险时，覆土厚度应大于1.2m，一般场所为0.7m。

（3）接地排流方式中接地极的设置接地极应设在对人、畜等不造成伤害的场所。接地极周围地面的电位梯度不应超过以下数值：在水中设置时，10V/m；土壤中设置时，5V/m。同时埋设深度应大于0.7m，设置明显的标志，在人口稠密地区宜加围栅。接地极一般应用牺牲阳极，埋设要求与牺牲阳极保护相同。

（4）排流线与连接排流线与管道和铁轨连接要牢固，接触电阻要小，以防结点发热烧损和增加固路电阻影响排流效果。连接方式可采用焊接方式（有时也用机械方式），连接点的接触电阻应不大于0.01Ω，推荐采用“铝热焊”方法。连接完成后，对连接点做好绝缘，绝缘不应低于管道所采用防腐层绝缘等级。接地排流线与接地极的连接应采用可拆卸的方式，以便测定接地极的接地电阻。

评价

排流设施运行后，由于管道与低电位的回归线相连接，使管道电位比大地电位低，所以不仅管道中存在干扰电流，而且大地中的大量电流也将流入管道。此时状态与阴极保护相似，相当于管道与干扰源间串入外部电流，起到保护作用。

对于排流保护效果评价的方法，依然是通过管地电位的测定确定。最理想的效果是：在任意测定点，任意时间内，管地电位正电位消除，负电位偏移达到阴极保护判定指标，管地电位负偏移不应过大。但是在排流过程中，正、负管地电位同时消涨，而排流系统的内阻不能克服，所以达到理想状态非常困难。因此我国相关行业标准中作了如下原则规定：

（1）排流保护以最大消除正值管地电位为宗旨。对管地电位的负向偏移不作明确规定。

（2）采用多点评定方法，一般情况下不应少于5点。评定的测定方法采用上表中的第三类方法。排流保护效果的评定点的选择推荐在排流点，干扰缓解大、中、小的点及其他具有代表性的点等。直流杂散电流干扰的测量、设计、施工及评价可参照SY/T 0017—2006《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》。

管理要求

排流保护运行管理的目的和任务第一是保证排流设施能够有效、持续地运行；第二是监视外部环境的变化，并使排流保护系统能够及时适应外部环境的变化。因此，排流保护系统需要不断地检测、维护和改造，其要点如下：

（1）定期检测

①管地电位至少每月测定一次；

②排流保护效果评定每年至少一次；

③除随时调查或关注干扰环境变化外，每年应进行一次全面调查和监测。

（2）排流设备的管理

①每月进行一次定期巡检维护，测定排流量（最大、最小、平均），清扫保洁，维修保养。当采用接地排流时，应测定地床接地电阻和开、闭路电位。

②每年进行一次全面检测和大修，鉴定、更换主要元件，大修后主要测定点进行24h连续测定。

（3）依据外部干扰环境的变化，及时进行排流保护系统的改造和调整。调整的目的和总体要求如下：

①对于保护系统中的管道、管地电位分布均匀，对任意点，任意时间的管地电位达到规定的指标或达到未受干扰时状态。

②对保护系统之外的埋地金属构筑物干扰尽可能小。为达到此目的，通常可采用以下调整措施：首先可考虑改变排流点位置或增设排流设施，调整各排流点的排流量；对于同一保护系统的不同管道进行具有电流调节功能的连接或跨接，电流调节，调整干扰电流的方向和大小分配；增设绝缘连接；对于经排流系统全面调整后仍达不到要求的局部管道，可采取加装绝缘法兰、设置导体屏蔽及局部管道防腐层维修等措施。

直流干扰综合治理

干扰问题归根结底是由干扰源造成的。所以限制干扰源方面的杂散电流的泄漏是矛盾的主要方面。为此在国外已有相当多的标准和法规，对干扰源予以限制、调控，以减少杂散电流对埋地金属构筑物的干扰污染。

另一方面，管道系统采用排流保护措施后，就相当于与干扰体建立了电连接，而成为干扰源的扩展和延长。从而对排流保护系统以外的其他埋地金属构筑物造成二次干扰，其结果使整个地区干扰环境更加复杂化了。因此，彻底地解决干扰电蚀问题，并不是一个单位或主管部门所能独立完成的，宜由被干扰方、干扰源方及其他有关单位组成地区性防干扰的协调结构，明确干扰源、被干扰者两方面的义务和责任，确立经济关系的原则，以司法手段保护双方的权益；健全各项技术标准和法规，以利于区分各方面的责任，为法治管理提供技术条件和依据；仲裁、协调各方权益，实现共同防护、共同管理、共同受益。