JP4095937B2 - Method and apparatus for protecting buried structure - Google Patents
Method and apparatus for protecting buried structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP4095937B2 JP4095937B2 JP2003198224A JP2003198224A JP4095937B2 JP 4095937 B2 JP4095937 B2 JP 4095937B2 JP 2003198224 A JP2003198224 A JP 2003198224A JP 2003198224 A JP2003198224 A JP 2003198224A JP 4095937 B2 JP4095937 B2 JP 4095937B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- buried structure
- sacrificial anode
- buried
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋設構造物の保安方法及び保安装置に関するものであり、特には、埋設構造物の交流誘導電圧を低減する保安方法及び保安装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
埋設構造物を維持管理する上で重要な保安対策として、電食対策を挙げることができる。埋設構造物が受ける電食の主な原因は、直流電気鉄道のレールからの漏れ電流等の迷走電流によるもの、カソード防食(電気防食)関連の電気設備に起因する直流干渉によるもの、電力の高圧交流架空送電線や交流電気鉄道等からの交流誘導電圧による交流干渉によるもの等がある。
【0003】
この中で、迷走電流或いは直流干渉による電食に対する積極的な対処方法となるカソード防食法(電気防食法)としては、大きく分けて2つの方法がある。その一つは、外部電源法と呼ばれる方法であって、防食対象となる埋設構造物の周辺に設置した外部電極とこの埋設構造物とを外部電源装置を介して接続し、この外部電源装置によって印加される電圧或いは電流によって、設置された外部電極から周辺土壌等の電解質を介して埋設構造物に防食電流を流入させる方法である。もう一つの方法は、犠牲陽極法と呼ばれる方法であって、防食対象の埋設構造物よりも電極電位がマイナス側の金属からなる犠牲陽極(鋼管に対してはMg電極,Zn電極等が用いられる。)をその埋設構造物の周辺に設置し、この犠牲陽極と埋設構造物とを導線で接続することで、犠牲陽極と埋設構造物間の異種金属電池作用により、犠牲陽極から周辺土壌等の電解質を介して埋設構造物に防食電流を流入させる方法である。
【0004】
また、交流干渉に関して説明すると、埋設構造物と高圧交流架空送電線或いは交流電気鉄道との並行距離が長いほど、または、埋設構造物を覆う塗覆装の電気絶縁性が高いほど交流誘導電圧が高くなり、また、塗覆装欠陥部面積が小さいほど、その欠陥部から交流腐食を起こす交流電流密度は大きくなる。したがって、ライフラインの並行敷設化の傾向が高く、しかも埋設構造物に使用される塗覆装材料の電気絶縁性が高くなっている近年では、万が一塗覆装に小さな欠陥が有っても交流腐食のリスクが生じることになり、交流干渉による電食が埋設構造物の保安上重大な問題になりつつある。
【0005】
このような交流干渉に対する保安対策は、埋設構造物の交流誘導電圧を低減することによって行われる。交流誘導電圧を低減する簡単な方法としては、埋設構造物に電位がマイナス側に高い金属電極(例えば、Mg電極)を分散或いは局所設置して、この金属電極を介して交流誘導電圧を大地に逃がす方法がある。この方法は、前述した犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物の場合には、通常、犠牲陽極は発生防食電流を大きくするために低接地袋で覆われて接地抵抗が低い状態になっているので、その犠牲陽極自体を前述した金属電極にして交流誘導電圧を低減することができる。
【0006】
一方、前述した外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物に対しては、埋設構造物周辺の低接地物を利用した交流誘導電圧の低減方法が提案されている(下記特許文献1参照)。ガス導管等のパイプラインを地中に敷設する際には、敷設過程でパイプライン敷設領域の周囲に鋼製ケーシングや土留め用の矢板を設置することが多く、これらは金属の裸体であって表面積も大きいので低接地物になり得る。この提案は、鋼製ケーシング或いは矢板等の低接地物と埋設構造物であるパイプラインとを電気的に接続することで、パイプラインの交流誘導電圧を低減するものである。また、低接地物と埋設構造物とをサージプロテクタ(衝撃保護装置)を介して接続し、両者の電位が設定電圧以下では交流電流を導通して直流電流を遮断し、設定電圧を超えると交流電流と直流電流を導通させるようにして、カソード防食対象の埋設構造物に対する防食効果の低下を回避し、同時に埋設構造物に対する衝撃保護対策を施すことも、この提案に示されている。
【0007】
【特許文献1】
特開平9−292100号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
埋設構造物の交流干渉対策において、前述した犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物を対象にして、犠牲陽極自体を交流誘導電圧低減のための金属電極(Mg電極等)として用いる場合には、犠牲陽極の近くに電鉄のレールが存在する等して多量の迷走電流が存在する状況下では、この迷走電流を犠牲陽極が呼び込む作用をなすので、埋設構造物に塗覆装欠陥があるとそこから高い電流密度の腐食電流が流出しやすい状態になり、迷走電流による電食を誘発してしまうという問題が生じる。
【0009】
これに対処するために、犠牲陽極と埋設構造物とを電気的に接続する導線中に、犠牲陽極から導線を通じて埋設構造物へ向かう直流電流を遮断する逆流防止手段(埋設構造物から導線を介して犠牲陽極へ向かう電流のみを通すダイオードからなる)を挿入する措置がとられることがあるが、このような逆流防止手段を挿入すると、50Hz又は60Hzを主成分とする交流誘導電圧が充分に低減されず、交流干渉対策としては機能しなくなる。
【0010】
一方、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物に対して、従来例のような低接地物を利用した交流干渉対策を講じた場合には、埋設構造物(パイプライン)と低接地物(鋼製ケーシング或いは矢板)との空隙にはエアモルタル,砂又は水等の電解質が充填され、カソード防食対象の埋設構造物では、外部電極からの防食電流が低接地物から電解質を介して埋設構造物の塗覆装欠陥に流入するようになっている。
【0011】
しかしながら、低接地物と埋設構造物間の接続導線に挿入されるサージプロテクタの破損や設定電圧以上の電圧印加等で低接地物と埋設構造物が短絡状態になると、防食電流は低接地物である鋼製ケーシング等に流入するようになり、極端なカソード防食効率の低下を招くことになる。更には、高周波数成分を含む雷を受けると、サージプロテクタのみでは有効な衝撃保護効果は得られず、埋設構造物に高周波数成分を含むサージ電流が流入し、埋設構造物本体の溶損を誘起し、大きな損害が生じる可能性がある。
【0012】
また、埋設構造物が適正なカソード防食レベルにあることを確認するために、鋼製ケーシング等の低接地物の内側に所定の間隔で塗覆装欠陥を模擬したプローブを設置し、プローブ電流密度(プローブ直流電流密度及びプローブ交流電流密度)を計測して、カソード防食管理基準と照査することが行われているが、この状況では、埋設構造物に塗覆装欠陥がなければ、外部電極から流入した防食電流は低接地物である鋼製ケーシング等に流入後、プローブに流入することになる。この場合、鋼製ケーシング等の低接地物は土壌等の電解質と接触する表面積が塗覆装埋設構造物とプローブの表面積に比べて圧倒的に大きいので、防食電流密度は、低接地物が塗覆装埋設構造物とプローブに比較して小さくなり、低接地物の対地電位は埋設構造物とプローブの対地電位より値がプラス側になっている。
【0013】
しかしながら、何らかの原因で埋設構造物のカソード防食が効かず、自然腐食状態になった場合には、鋼製ケーシング等の低接地物が粘土質土壌にあると対地電位はマイナス側に高い値を示し(例えば、−800mV:飽和硫酸銅電極電位基準)、一方、埋設構造物とプローブはエアモルタル,砂や水のような電解質に接しているので対地電位はプラス側に近い値(例えば、−400mV:同基準)となる。この場合、低接地物と埋設構造物とが電気的に短絡状態にあり、埋設構造物に塗覆装欠陥があると、両者の対地電位差を駆動力として低接地物から塗覆装欠陥に防食電流が流入する。鋼製ケーシング等の低接地物が長距離で、且つ別の塗覆装欠陥が離れた部位にあると、この部位から防食電流が流出することになるので、新たな腐食リスクが発生するという問題が生じる。
【0014】
本発明は、このような事情に対処することを目的とするものであって、一つには、犠牲陽極法,外部電源法を問わず有効なカソード防食状態を維持しながら交流干渉対策が可能であって、しかも高周波数成分を含む広い周波数帯域の雷電流に対する衝撃保護にも対処することができる埋設構造物の保安方法及び保安装置を提供することを課題としている。
【0015】
更には、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物に対しては、迷走電流による腐食リスクを回避すると同時に、交流干渉対策として充分な機能が得られること、また、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物に対しては、埋設構造物とその周辺に設けられる低接地物とを短絡状態にすることなく、しかもこの低接地物を利用した交流誘導電圧の低減を可能にし、カソード防食が効かない自然腐食状況下においても埋設構造物に電食を誘起させないことが本発明の目的である。
【0016】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による埋設構造物の保安方法及び保安装置は、以下の各請求項に係る特徴を具備するものである。
【0017】
請求項1に係る発明は、埋設構造物の保安方法であって、埋設構造物と、電解質を介してその周囲に設置される低接地物とを導線により電気的に接続するに際して、前記低接地物から前記導線を通じて前記埋設構造物へ向かう直流電流を全て遮断すると共に、前記埋設構造物と前記低接地物との電位差に応じて前記埋設構造物から前記導線を通じて前記低接地物へ向かう直流電流を導通させ、高周波数の交流電流はサージ吸収素子を介して導通させると共に、低周波数の交流電流は前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を介して導通させることを特徴とする。
【0018】
請求項2に係る発明は、埋設構造物の保安方法であって、埋設構造物と、該埋設構造物に防食電流を流入すべくその周辺に設置される犠牲陽極とを導線により電気的に接続するに際して、前記犠牲陽極から前記導線を通じて前記埋設構造物へ向かう直流電流を全て遮断すると共に、前記埋設構造物と前記犠牲陽極との電位差に応じて前記埋設構造物から前記導線を通じて前記犠牲陽極へ向かう直流電流を導通させ、高周波数の交流電流はサージ吸収素子を介して導通させると共に、低周波数の交流電流は前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を介して導通させることを特徴とする。
【0019】
請求項3に係る発明は、前述した埋設構造物の保安方法であって、前記埋設構造物から前記導線を通じて前記犠牲陽極へ向かう直流電流をモニタすることによって前記犠牲陽極の寿命を予測することを特徴とする。
【0020】
請求項4に係る発明は、前述した埋設構造物の保安方法であって、前記非極性容量回路は、前記埋設構造物のプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるように電気容量が設定されることを特徴とする。
【0021】
請求項5に係る発明は、前述した埋設構造物の保安方法であって、前記非極性容量回路は複数のコンデンサからなり、該コンデンサは極板極性の同極が相対するように結線されることを特徴とする。
【0022】
請求項6に係る発明は、前述した埋設構造物の保安方法であって、少なくとも前記非極性容量回路から前記埋設構造物側における前記導線中に、継続した大電流で該導線を切断する導線切断手段を設けたことを特徴とする。
【0023】
請求項7に係る発明は、埋設構造物の保安装置であって、埋設構造物と、電解質を介してその周囲に設置される低接地物との間に接続される電気回路からなる埋設構造物の保安装置であって、サージ吸収素子と前記埋設構造物から前記低接地物に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第1の逆流防止素子とを直列に接続し、前記サージ吸収素子及び前記第1の逆流防止素子に並列して、高周波数電流に対して高抵抗となる抵抗素子と前記埋設構造物から前記低接地物に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第2の逆流防止素子とを直列に接続し、前記第2の逆流防止素子に並列して、前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を接続することを特徴とする。
【0024】
請求項8に係る発明は、埋設構造物と、該埋設構造物に防食電流を流入すべくその周辺に設置される犠牲陽極との間に接続される電気回路からなる埋設構造物の保安装置であって、サージ吸収素子と前記埋設構造物から前記犠牲陽極に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第1の逆流防止素子とを直列に接続し、前記サージ吸収素子及び前記第1の逆流防止素子に並列して、高周波数電流に対して高抵抗となる抵抗素子と前記埋設構造物から前記犠牲陽極に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第2の逆流防止素子とを直列に接続し、前記第2の逆流防止素子に並列して、前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を接続することを特徴とする。
【0025】
請求項9に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記第2の逆流防止素子に直列して、前記埋設構造物から前記導線を通じて前記犠牲陽極へ向かう直流電流をモニタする電流モニタ手段を挿入することを特徴とする。
【0026】
請求項10に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記電流モニタ手段はモニタ結果を遠隔地に送信する送信手段を有することを特徴とする。
【0027】
請求項11に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記電流モニタ手段に直列して、該電流モニタ手段のモニタ結果によって前記犠牲陽極の寿命を予測する演算手段を挿入することを特徴とする。
【0028】
請求項12に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記非極性容量回路は、前記埋設構造物のプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるように設定された電気容量を備えることを特徴とする。
【0029】
請求項13に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記第1又は第2の逆流防止素子は、前記埋設構造物から前記低接地物又は前記犠牲陽極に向かう電流に順方向のダイオードからなることを特徴とする。
【0030】
請求項14に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記非極性容量回路は、極板極性の同極が相対するように結線される極性方向の異なる一組のコンデンサを2列備え、極性方向が同じコンデンサ同士を並列接続してなることを特徴とする。
【0031】
請求項15に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記非極性容量回路は、各極性方向のコンデンサにそれぞれ電流を供給する互いに方向性の異なるダイオードを有することを特徴とする。
【0032】
請求項16に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記各コンデンサには、第2のサージ吸収素子が並列接続されていることを特徴とする。
【0033】
請求項17に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、少なくとも前記非極性容量回路から前記埋設構造物側であって前記第1のサージ吸収素子と前記埋設構造物とを接続する導線中に、継続した大電流で該導線を切断する導線切断手段を設けたことを特徴とする。
【0034】
このような各請求項に係る発明は、前述した特徴を具備することによって、以下に示す作用を有する。
【0035】
前述した埋設構造物の保安方法及び保安装置においては、まず第1に、埋設構造物とその周辺に設置される低接地物又は犠牲陽極は、交流電流に関しては非極性容量回路を介して導通しているので、埋設構造物が高圧交流架空送電線や交流電気鉄道等から受ける交流誘導電圧を速やかに低接地物又は犠牲陽極から大地に逃がして低減することができる。そして、この非極性容量回路は、埋設構造物に近接して設置されるプローブにより計測されるプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるようにその値が設定されているので、交流干渉による電食を確実に防止することが可能になる。
【0036】
また、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする場合には、埋設構造物と低接地物との間には電解質が介在され、低接地物と埋設構造物との間を導線により電気的に接続するに際し、低接地物から導線を通して埋設構造物に向かう直流電流は全て遮断されているので、カソード防食対象の埋設構造物に対して、低接地物の外側に設けた外部電極から電解質を介して防食電流を供給することができ、カソード防食効率が低下することはない。
【0037】
一方、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする場合には、犠牲陽極から導線を通して埋設構造物に向かう直流電流は全て遮断されるので、迷走電流が犠牲陽極から流入することによる腐食リスクを回避することができ、埋設構造物から導線を通して犠牲陽極に向かう直流電流は低抵抗で流すことができるので、充分な防食電流を確保することができる。
【0038】
また、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする場合には、埋設構造物と低接地物との間には電解質が介在され、低接地物と埋設構造物との間の導線による電気的接続において埋設構造物から低接地物に向かう直流電流は両者の電位差に応じて導通されるので、仮にカソード防食が効かなくなって、埋設構造物が自然腐食状態になっても、低接地物周辺のマイナス側電位と埋設構造物周辺のプラス側電位による駆動力で電解質を介して埋設構造物に流入する電流を、確実に導線を介して低接地物に戻すことができる。これによって、埋設構造物内に流入した電流が迷走して埋設構造物の塗覆装欠陥から流出するようなことはなく、このような自然腐食状態でも腐食の進行を阻止することができる。
【0039】
また、低周波数の交流電流を埋設構造物から非極性容量回路を介して低接地物又は犠牲陽極に導通させるようにして、交流干渉に係る低周波数の交流誘導電圧を大地に逃がすようにしながら、一方で、高周波数の交流電流はサージ吸収素子を介して導通させるようにしているので、高周波数成分を含む雷電流が埋設構造物に流入した場合にも、速やかにこれを大地に逃がして埋設構造物本体の溶損を回避でき、また、サージ吸収素子の緩衝効果によって、交流干渉防止用の非極性容量回路が破損することを防止できる。
【0040】
また、交流干渉防止用の非極性容量回路は、複数のコンデンサからなり、このコンデンサは極板極性の同極が相対するように結線されているので、複数のコンデンサの内いずれかが破損しても他のコンデンサが機能して、交流誘導電圧の低減が可能であり、また、これによって埋設構造物と低接地物間を短絡させることも回避できる。更には、複数のコンデンサの極板極性の相対によって、コンデンサの充電電荷の放電による電流が埋設構造物に流入することが無く、コンデンサの放電電流による埋設構造物の腐食リスクを排除できる。
【0041】
更には、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする場合には、埋設構造物から導線を通じて犠牲陽極へ向かう直流電流をモニタすることによって犠牲陽極の寿命を予測することができるので、犠牲陽極の交換時期を容易に把握することができる。
【0042】
また、少なくとも非極性容量回路から埋設構造物側における導線中に、継続した大電流で該導線を切断する導線切断手段を設けているので、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極間に、雷又は交流誘導に起因する大電流が流れた場合にも、所定継続時間後に導線が切断され、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極は絶縁された状態になる。したがって、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極間に接続された回路の保護がなされると共に、外部電源法でカソード防食されているものに対しては、埋設構造物と低接地物を電気的に接続する導線中に設けられる各回路が導通破壊することがなくなり、埋設構造物と低接地物が短絡することによる防食効率の低下を回避することができる。また、犠牲陽極法でカソード防食されているものに対しては、この導線の切断によって、埋設構造物から導線を通じて犠牲陽極へ向かう直流電流のモニタに異常が生じ、この異常を検知することによってカソード防食状態の異常を検知することができるようになる。
【0043】
次に、本発明に係る埋設構造物の保安装置に関して、その回路構成上の作用を説明すると以下のとおりである。
【0044】
当該装置は、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極との間に接続される電気回路からなり、まず、第1のサージ吸収素子と第1の逆流防止素子が直列接続され、これらと並列に、高周波数電流に対する高抵抗素子と第2の逆流防止素子とが直列接続されている。したがって、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極との間に高周波数成分を有する大きな雷電圧が印加した場合にも、高周波数成分の雷電流は、高抵抗素子の機能によって、第1のサージ吸収素子を通過後、第1の逆流防止素子を介して低接地物又は犠牲陽極から大地に逃がすことができる。これによって、埋設構造物の破損を防止できると共に、第2の逆流防止素子に並列接続される非極性容量回路を高周波数の雷電流から守ることができる。
【0045】
また、非極性容量回路は、各極性方向のコンデンサにそれぞれ電流を供給する互いに方向性の異なるダイオードを有するので、各極性方向のコンデンサには、適正な方向の電流のみしか供給されない。これによって逆過電圧印加によるコンデンサの破損を防止できる。
【0046】
また、非極性用容量回路の各コンデンサには、第2のサージ吸収素子が並列接続されているので、高抵抗素子を通過してきた低周波数の過電圧による各コンデンサの損傷を防止しており、これによっても、交流誘導電圧低減効果の低下、或いは埋設構造物と低接地物との短絡を回避している。
【0047】
更には、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする場合に、第2の逆流防止素子に直列して、埋設構造物から導線を通じて犠牲陽極へ向かう直流電流をモニタする電流モニタ手段を挿入しているので、このモニタ結果によって犠牲陽極の寿命を予測することが可能になり、犠牲陽極の交換時期を容易に把握することができる。また、この電流モニタ手段によるモニタ結果を遠隔地に送信する送信手段を前述した電流モニタ手段に設けることで、犠牲陽極の寿命予測を遠隔地にある演算手段で行うことが可能となり、犠牲陽極の遠隔管理が可能になる。
【0048】
更には、電流モニタ手段に直列して電流モニタ手段のモニタ結果によって犠牲陽極の寿命を予測する演算手段を挿入することによって、保安装置が設置された現場で速やかに犠牲陽極の寿命を把握することができる。
【0049】
また、少なくとも非極性容量回路から埋設構造物側であって第1のサージ吸収素子と埋設構造物とを接続する導線中に、継続した大電流で該導線を切断する導線切断手段を設けたので、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極間に、雷又は交流誘導に起因する大電流が流れた場合にも、所定継続時間後に導線が切断され、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極は絶縁された状態になる。したがって、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極間に接続された回路の保護がなされると共に、外部電源法でカソード防食されているものに対しては、埋設構造物と低接地物を電気的に接続する導線中に設けられる各回路が導通破壊することがなくなり、埋設構造物と低接地物が短絡することによる防食効率の低下を回避することができる。また、犠牲陽極法でカソード防食されているものに対しては、この導線の切断によって、埋設構造物から導線を通じて犠牲陽極へ向かう直流電流のモニタに異常が生じ、この異常を検知することによってカソード防食状態の異常を検知することができるようになる。
【0050】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る埋設構造物の保安方法或いはこの方法の実施に適用される保安システムを説明する説明図であって、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする保安システムを示している。以下の実施形態においては、埋設構造物をカソード防食対象のパイプラインとし、この埋設構造物の周囲に配置される低接地物をパイプライン敷設時に設けられる鋼製ケーシングとして説明するが、本発明は特にこれに限定されるものではない。
【0051】
図1における実施状況を説明すると、地中に埋設されるパイプライン1の周囲を覆うように鋼製ケーシング2が設置されている。この鋼製ケーシング2は、裸体の円筒管であって、パイプライン1の防食対象区間に沿って設置されており、鋼製ケーシング2とパイプライン1との空間には電解質であるエアモルタル3が充填されている。また、このパイプライン1周辺の地上には、設定の区間(例えば、250m)毎にターミナルボックス4が形成されており、このターミナルボックス4に対応する箇所で鋼製ケーシング2に開放部2Aが形成されている。
【0052】
パイプライン1はカソード防食対象導管であって、電気絶縁性の高いポリエチレンライニング等からなる塗覆装が施されている。また、このパイプライン1には防食電流を供給するために外部電源装置10の陰極側が導線10Aを介して接続され、この外部電源装置10の陽極側に導線10Bを介して接続される外部電極11がパイプライン1の周辺の地中に設置されている。したがって、外部電極11から流出される防食電流12は、鋼製ケーシング2からエアモルタル3を介してパイプライン1に供給されるようになっており、パイプライン1に塗覆装欠陥部がある場合には、その欠陥部に防食電流12が流入して外部電源装置10に至る防食回路が形成されることになる。
【0053】
また、ターミナルボックス4内には、カソード防食状況を管理する防食管理システムが装備されている。この防食管理システムは、鋼製ケーシング2内でパイプライン1に近接した箇所に塗覆装欠陥部を模擬したプローブ20を設置し、プローブ20に導通した導線21Aがターミナルボックス4内に引き出され、そこでON・OFFスイッチ22と電流計23を直列に接続して、導線21Bを介してパイプライン1に接続しており、また、プローブ20から導線21Aに電圧計24を直列接続し、これをターミナルボックス4内の地表面に設置した照合電極(飽和硫酸銅電極)25に接続している。
【0054】
そして、ON・OFFスイッチ22のON状態における電流計23の計測値であるプローブ電流Iと電圧計24の計測値であるプローブON電位、或いはスイッチをOFFにした際に電圧計24で計測されるプローブOFF電位をカソード防食管理基準と照査することで防食状況の管理を行っている。特に、交流干渉のリスクに対する評価を行うには、プローブ電流Iを直流成分と交流成分に分けて、プローブ直流電流密度とプローブ交流電流密度とを求め、プローブ流入直流電流密度とプローブ交流電流密度とを座標軸とする2次元の基準領域に対して、計測されたプローブ交流電流密度が基準内にあるか否かを確認し、これによって腐食リスクの判定を行っている。
【0055】
このようなシステム構成において、本発明の実施形態では、パイプライン1と鋼製ケーシング2とを電気的に接続する導線21Bと導線21Cとの間にパイプライン保安装置30を介在させている。
【0056】
このパイプライン保安装置30の機能について説明すると、一つには、パイプライン1と並行している電力の高圧交流架空送電線或いは交流電気鉄道等から受ける低周波数(50Hz又は60Hz:商用交流周波数)の交流誘導電圧をパイプライン1から低接地物である鋼製ケーシング2に逃がして、パイプライン1の交流誘導電圧による影響をカソード防食管理基準内に改善することにある。
【0057】
また、導線21B及び導線21Cを介して低接地物である鋼製ケーシング2からパイプライン1へ向かう直流電流に対しては、如何なる状況においてもこれを遮断して絶縁状態を維持し、その逆に、導線21B及び導線21Cを介してパイプライン1から低接地物である鋼製ケーシング2へ向かう直流電流はパイプライン1と鋼製ケーシング2との電位差に応じて、例えばその電位差が400mVになると導通可能にする。
【0058】
更には、パイプライン1と低接地物である鋼製ケーシング2との間に高周波数成分を有する大きな雷電圧が印加した場合にも、高周波数の交流電流は、サージ機能を介して導線21B,21C間を導通させ、速やかに鋼製ケーシング2から大地に逃がして、パイプライン1及びパイプライン保安装置30を保護するようにしている。
【0059】
図2は、このようなパイプライン保安装置30の更に具体的な実施形態を示す説明図である。パイプライン保安装置30は、パイプライン1に接続された導線21Bと鋼製ケーシング2に接続された導線21Cの間に接続される電源が不要な電気回路によって構成されている(パイプライン1と鋼製ケーシング2との空間には、前述のように電解質であるエアモルタル3が充填されている。)。
【0060】
この電気回路は、導線21B,21C間に、大電流流入時に導線を切断するヒューズ31(導線切断手段)とサージ吸収素子(サージアブソーバ)32と第1の逆流防止用ダイオード33とが直列に接続されており、このサージ吸収素子32及び第1の逆流防止用ダイオード33に並列して、高周波数電流に対して高抵抗素子となるコイル34と第2の逆流防止用ダイオード35が直列に接続されている。そして、この第2の逆流防止用ダイオード35に並列して、非極性容量回路40が接続されている。
【0061】
第1の逆流防止用ダイオード33と第2の逆流防止用ダイオード35は、パイプライン1から低接地物である鋼製ケーシング2へ向かう直流電流に対して順方向に設置されるものであって、パイプライン1から鋼製ケーシング2へ向かう直流電流に対して、両者の電位差に応じて(例えば、400mVで作動して)導通させ、その逆方向の直流電流に対しては、その流れを遮断して絶縁状態を維持するものである。
【0062】
非極性容量回路40は、低周波数の交流誘導電圧を低減する電気容量を備える回路であって、複数のコンデンサ43,44,45,46の個々の電気容量によって、前述したように計測されるパイプライン1のプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるような電気容量が設定されている。
【0063】
また、複数のコンデンサ43,44,45,46は、極性方向が一致したコンデンサ43,45とそれらとは極性方向が逆のコンデンサ44,46とからなり、コンデンサ43とコンデンサ44の組からなるコンデンサ列と、コンデンサ45とコンデンサ46の組からなるコンデンサ列は、それぞれ極板極性の同極が相対するように結線されている。また、極性方向が同じコンデンサ同士(コンデンサ43とコンデンサ45、コンデンサ44とコンデンサ46)は並列接続されている。
【0064】
そして、コンデンサ43,45に電流を供給するために、ダイオード42がコンデンサ44,46と並列して設けられており、また、コンデンサ44,46に電流を供給するように前述のダイオード42とは方向性が異なるダイオード41が、コンデンサ43,45と並列して設けられている。更には、コンデンサ43,45に並列してサージ吸収素子47が、コンデンサ44,46に並列してサージ吸収素子48がそれぞれ接続されている。
【0065】
このようなパイプライン保安装置30における各要素の動作について説明する。
【0066】
まず、パイプライン1とその周辺に設置される低接地物である鋼製ケーシング2とは、交流電流に関しては非極性容量回路40を介して導通している。したがって、パイプライン1が周辺の高圧交流架空送電線や交流電気鉄道等から受ける交流誘導電圧(50Hz又は60Hzの低周波数電圧)を、非極性容量回路40の設定された電気容量に従って低減することができ、その一部を速やかに鋼製ケーシング2から大地に逃がすことができる。そして、この電気容量は、コンデンサ43,44,45,46の各電気容量として、パイプライン1に近接して塗覆装欠陥部を模擬して設置されたプローブ20により計測されるプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるようにその値が設定されている。したがって、交流干渉による腐食リスクを確実に防止することが可能になる。
【0067】
また、鋼製ケーシング2とパイプライン1とのパイプライン保安装置30を介した電気的接続においては、鋼製ケーシング2からパイプライン1に向かう直流電流は、非極性容量回路40が全て導通破損しない限り、第1の逆流防止用ダイオード33と第2の逆流防止用ダイオード35によって全て遮断されている。したがって、カソード防食対象のパイプライン1に対して、鋼製ケーシング2の外側に設けた外部電極11からエアモルタル3を介して防食電流を供給することができ、パイプライン1に対するカソード防食効率を低下させることなく、鋼製ケーシング2を交流干渉対策に利用することができる。
【0068】
また、仮に外部電源装置10の故障等でカソード防食が効かなくなって、パイプライン1が自然腐食状態に曝された場合を想定すると、鋼製ケーシング2の周辺は粘土質土壌であってマイナス側に高い電位(−800mV:飽和硫酸銅電極電位基準)であり、エアモルタル3に覆われたパイプライン1はプラス側の電位(−400mV:同基準)となっているので、この電位差による駆動力でエアモルタル3を介してパイプライン1に電流が流入することになる。しかしながら、鋼製ケーシング2とパイプライン1とのパイプライン保安装置30を介した電気的接続において、パイプライン1から鋼製ケーシング2に向かう直流電流は、両者の電位差に応じて、第2の逆流防止用ダイオード35によって導通されるので、流入した電流を円滑に鋼製ケーシング2に戻すことができる。したがって、パイプライン1に塗覆装欠陥があってもそこから腐食電流が漏れ出ることはなく、腐食の進行を止めることができる。
【0069】
また、パイプライン1と鋼製ケーシング2との間に大きな雷電圧が印加した場合を想定すると、高周波数電流に対して高抵抗素子となるコイル34の作用によって、高周波数成分の雷電流は、第2の逆流防止用ダイオード35及び非極性容量回路40の側には流れず、サージ吸収素子32を通過後、第1の逆流防止用ダイオード33により低接地物である鋼製ケーシング2から大地に逃がすことができる。したがって、パイプライン1が雷電流で溶損することを回避できるだけでなく、高周波数成分の雷電流から非極性容量回路40を保護する作用も有している。
【0070】
また、仮に大きな雷電流によってサージ吸収素子32が導通破壊した場合にも、第1の逆流防止用ダイオード33の作用によって、鋼製ケーシング2からパイプライン1に流れる直流電流は遮断しているので、前述したようにパイプライン1が腐食する事態を回避することができる。
【0071】
雷電流は一般に広帯域の周波数成分を有するが、低周波数成分の雷電流は、非極性容量回路40のコンデンサ43,44,45,46と第2の逆流防止用ダイオード35により鋼製ケーシング2から大地に流すことができ、これによってもパイプライン1の損傷を防止することができる。
【0072】
非極性容量回路40の動作について説明すると、非極性容量回路40は、複数のコンデンサ43,44,45,46からなり、コンデンサ43とコンデンサ44、コンデンサ45とコンデンサ46は、それぞれ極板極性のプラス極が相対するように結線されている。したがって、各コンデンサの充電電荷の放電による電流がパイプライン1に流入することが無く、各コンデンサの放電電流によってパイプライン1が腐食することもない。
【0073】
また、ダイオード41とコンデンサ44,46、ダイオード42とコンデンサ43,45の組み合わせによって、各コンデンサに適正な電流が流れる回路を構成している。すなわち、方向性の異なる2つのダイオード41,42を用い、極性方向の異なるコンデンサに対してそれぞれのダイオード41,42で適正方向の電流を供給している。これによると、各コンデンサに対して逆方向の電圧が印加されることが無く、逆過電圧印加によるコンデンサの破損を回避できる。
【0074】
更には、コンデンサ43とコンデンサ44、コンデンサ45とコンデンサ46の2個を直列に接続しているので、コンデンサ1個が故障した場合でも直列に接続された残りの1個の稼働によって、ある程度の交流誘導電圧を低減する機能を有し、直列したコンデンサの一方が正常で有れば、パイプライン1と鋼製ケーシング2が短絡することもないので、前述したようなパイプライン1の腐食進行も生じない。
【0075】
そして、各コンデンサ43〜46には、それぞれサージ吸収素子47又は48が並列接続されているので、コイル31を通過してきた低周波数の過電圧によるコンデンサ43〜46の損傷を防止しており、これによっても、交流誘導電圧低減効果の低下、或いはパイプライン1と鋼製ケーシング2の短絡を回避している。
【0076】
更には、パイプライン1と鋼製ケーシング2との間に、雷又は交流誘導に起因する大きな電圧がかかり、パイプライン1と鋼製ケーシング2との間に更に大きな大電流(例えば10A以上)が流れる場合を想定して導線切断手段であるヒューズ31が設けられている。これによって、ある程度の時間継続してこの大電流が流れるとヒューズ31が切れ、パイプライン1と鋼製ケーシング2とは電気的に絶縁状態になるので、パイプライン1と鋼製ケーシング2とが導通状態になることによる防食効率の低下をこれによっても回避することができる。そして、ヒューズ31が切れて導線21Bが切断されると、それより下流側にある各回路には大電流が及ばなくなるので、これらの回路を保護することにもなり、またこれらの回路が導通破壊してパイプライン1と鋼製ケーシング2とが導通状態になることもなくなる。
【0077】
また、大電流であってもこれが継続しないパルス電流であれば、ヒューズ31が切れない場合がある。この場合には前述したように、高周波数成分の大電流は、電気的に導通状態のサージ吸収素子32を流れて、第1の逆流防止素子33によりパイプライン1から鋼製ケーシング2を介して大地へ流れることにより、パイプライン1に対する衝撃保護対策が施されることになり、また、ヒューズ31を通過した低周波数成分の大電流は、コイル34を通過し、第2の逆流防止素子35によりパイプライン1から鋼製ケーシング2を介して大地に流れるか、或いは非極性容量回路40のコンデンサ43〜46を充電することにより、パイプライン1に対する衝撃保護対策が施されることになる。
【0078】
このような本発明の実施形態によると、相当に厳しい状況下であってもパイプライン1と低接地物である鋼製ケーシング2とは短絡されることがないので、カソード防食効果の低下はなく、また、仮にカソード防食が効かない場合でも腐食の進行が起こらない。そして、交流干渉に係る交流誘導電圧は、カソード防食管理基準内に低減することができる。更に、雷電流に対しても適正な防護がなされている。これらを総合すると、周辺環境の影響に対して、パイプライン1の安全を確実に保つことができる。
【0079】
図3は、本発明の一実施形態に係る埋設構造物の保安方法或いはこの方法の実施に適用される保安システムを説明する説明図であって、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする保安システムを示している。前述の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して重複した説明を一部省略する。
【0080】
図3における実施状況を説明すると、地中に埋設されるパイプライン1の周辺に犠牲陽極50(例えば、Mg電極)が設置されている。この犠牲陽極50は接地抵抗を下げるために低接地袋50Aで覆われている。パイプライン1はカソード防食対象導管であって、導線51B及び導線51Cによってパイプライン1と犠牲陽極50が電気的に接続されており、これによって、犠牲陽極50とパイプライン1間の異種金属電池作用により、犠牲陽極50から周辺土壌を介してパイプライン1に防食電流12を流入させている。
【0081】
また、ターミナルボックス4内には、図1と同様に、カソード防食状況を管理する防食管理システムが装備されている。この防食管理システムは、パイプライン1に近接した箇所に塗覆装欠陥部を模擬したプローブ20を設置し、プローブ20に導通した導線51Aがターミナルボックス4内に引き出され、そこでON・OFFスイッチ22と電流計23を直列に接続して、導線51Bを介してパイプライン1に接続しており、また、プローブ20から導線51Aに電圧計24を直列接続し、これをターミナルボックス4内の地表面に設置した照合電極(飽和硫酸銅電極)25に接続している。
【0082】
そして、ON・OFFスイッチ22のON状態における電流計23の計測値であるプローブ電流Iと電圧計24の計測値であるプローブON電位、或いはスイッチをOFFにした際に電圧計24で計測されるプローブOFF電位をカソード防食管理基準と照査することで防食状況の管理を行っていることは、図1の実施形態と同様である。
【0083】
このようなシステム構成において、図3に示される実施形態では、パイプライン1と犠牲陽極50とを電気的に接続する導線51Bと導線51Cとの間にパイプライン保安装置60を介在させている。
【0084】
このパイプライン保安装置60の機能について説明すると、概略は前述した実施形態のパイプライン保安装置30と同様であって、一つには、パイプライン1と並行している電力の高圧交流架空送電線或いは交流電気鉄道等から受ける低周波数(50Hz又は60Hz:商用交流周波数)の交流誘導電圧をパイプライン1からアース電極の役目を兼用している犠牲陽極50に逃がして、パイプライン1の交流誘導電圧による影響をカソード防食管理基準内に改善することにある。
【0085】
また、導線51B及び導線51Cを通じて犠牲陽極50からパイプライン1へ向かう直流電流に対しては、これを遮断して犠牲陽極50からパイプライン1へ流入する迷走電流を阻止し、その逆に、導線51B及び導線51Cを介してパイプライン1から犠牲陽極50へ向かう直流電流は、パイプライン1と犠牲陽極50との電位差に応じて低抵抗で流して、犠牲陽極法によるカソード防食が充分な防食電流の発生によって常時行われるようにしている。
【0086】
更に、パイプライン1と犠牲陽極50との間に高周波数成分を有する大きな雷電圧が印加した場合にも、高周波数の交流電流は、サージ機能を介して導線51B,51C間を導通させ、速やかに犠牲陽極50から大地に逃がして、パイプライン1及びパイプライン保安装置60を保護するようにしている。
【0087】
図4は、このようなパイプライン保安装置60の更に具体的な実施形態を示す説明図である。大半の要素は前述したパイプライン保安装置30と同様であって、共通する要素には同じ符号を付して重複した説明を一部省略する。ここでは、パイプライン保安装置60におけるパイプライン側の端子60Aが図3の導線51Bに接続され、犠牲陽極側の端子60Bが同図の導線51Cに接続されることになる。そして、付加的な要素として、第2の逆流防止用ダイオード35に直列して、パイプライン1から導線51B,51Cを通じて犠牲陽極50へ向かう直流電流をモニタする電流モニタ回路61が挿入され、更には、この電流モニタ回路61のモニタ結果によって犠牲陽極50の寿命を予測する演算回路62が挿入されている。また、電流モニタ回路61には、必要に応じて、モニタ結果を遠隔地に送信する送信回路が組み込まれている。
【0088】
このような電気回路においては、第1の逆流防止用ダイオード33と第2の逆流防止用ダイオード35は、パイプライン1から犠牲陽極50へ向かう直流電流に対して順方向に設置されるものであって、パイプライン1から犠牲陽極50へ向かう直流電流に対して、両者の電位差に応じて導通させて有効な防食電流の発生を促し、その逆方向の直流電流に対しては、その流れを遮断して犠牲陽極50からパイプライン1へ迷走電流が流入するのを防止している。サージ吸収素子32、コイル34及び非極性容量回路40の機能及び動作は前述したとおりである。
【0089】
これによると、パイプライン1とその周辺に設置される犠牲陽極50とは、交流電流に関しては非極性容量回路40を介して導通している。したがって、パイプライン1が周辺の高圧交流架空送電線や交流電気鉄道等から受ける交流誘導電圧(50Hz又は60Hzの低周波数電圧)を、非極性容量回路40の設定された電気容量に従って低減することができ、その一部を速やかに犠牲陽極50から大地に逃がすことができる。そして、この電気容量は、コンデンサ43,44,45,46の各電気容量として、パイプライン1に近接して塗覆装欠陥部を模擬して設置されたプローブ20により計測されるプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるようにその値が設定されている。したがって、交流干渉による腐食リスクを確実に防止することが可能になる。
【0090】
また、犠牲陽極50とパイプライン1とのパイプライン保安装置60を介した電気的接続においては、犠牲陽極50からパイプライン1に向かう直流電流は、非極性容量回路40が全て導通破損しない限り、第1の逆流防止用ダイオード33と第2の逆流防止用ダイオード35によって全て遮断されている。したがって、迷走電流の流入による腐食リスクの発生を確実に回避することができる。
【0091】
更に、パイプライン1と犠牲陽極50との間に大きな雷電圧が印加した場合を想定すると、高周波数電流に対して高抵抗素子となるコイル34の作用によって、高周波数成分の雷電流は、第2の逆流防止用ダイオード35及び非極性容量回路40の側には流れず、サージ吸収素子32を通過後、第1の逆流防止用ダイオード33により犠牲陽極50から大地に逃がすことができる。したがって、パイプライン1が雷電流で溶損することを回避できるだけでなく、高周波数成分の雷電流から非極性容量回路40を保護する作用も有している。
【0092】
そして、このような作用によって、パイプライン1と犠牲陽極50との間に設置されるパイプライン保安装置60が導通破壊或いは絶縁破壊するリスクが相当低下することになるので、常に犠牲陽極を正常稼働させて犠牲陽極50から土壌を介してパイプライン1に向かう防食電流を発生させることが可能になり、パイプライン1に対するカソード防食を確実に行うことができる。
【0093】
また、このパイプライン保安装置60は、前述した付加的な要素を追加することで更に有効な作用を得ることができる。
【0094】
つまり、前述したように犠牲陽極50が正常に稼働していれば、経時的に発生防食電流は低下することになるが、正常稼働の場合には、設置した犠牲陽極50の電気容量と発生電気量によって犠牲陽極50の寿命を予測することができる。この発生電気量を得るためにパイプライン保安装置60には、前述したように第2の逆流防止用ダイオード35に直列して、パイプライン1から導線51B,51Cを通じて犠牲陽極50へ向かう直流電流をモニタする電流モニタ回路61が挿入されている。また、この電流モニタ回路61のモニタ結果によって犠牲陽極50の寿命を予測する演算回路62が挿入されている。
【0095】
これによると、演算回路の出力を表示装置に表示させる等して、犠牲陽極50の余寿命を犠牲陽極50が設置された現場で把握することができる。更には、電流モニタ回路61に送信回路を組み込んで遠隔地にモニタ結果を送ることで、犠牲陽極50の寿命演算を遠隔地の演算処理手段で行い、犠牲陽極50の遠隔管理を行うこともできる。
【0096】
また、電流モニタ回路61による発生防食電流のモニタリングは、犠牲陽極50の寿命把握だけでなく、パイプライン保安装置60の異常状態を把握することもできるので、総合的な犠牲陽極50の管理を現場又は遠隔地で容易に行うことが可能になる。
【0097】
更には、パイプライン1と犠牲陽極50との間に、雷又は交流誘導に起因する大きな電圧がかかり、パイプライン1と犠牲陽極50との間に更に大きな大電流(例えば10A以上)が流れる場合を想定して導線切断手段であるヒューズ31が設けられている。これによって、ある程度の時間継続してこの大電流が流れるとヒューズ31が切れ、それより下流側にある各回路には大電流が及ばなくなるので、これらの回路を保護することができる。また、この導線の切断によって、パイプライン1から導線を通じて犠牲陽極50へ向かう直流電流のモニタに異常が生じ、この異常を検知することによってカソード防食状態の異常を検知することができるようになる。
【0098】
【実施例】
本発明の具体的な実施例を示す。図1に示した実施状況において、図3に示したパイプライン保安装置30を用い、コイル34を200μH、コンデンサ43〜46の電気容量をそれぞれ22000μFに設定して実施を行った。
【0099】
図5及び図6はその実施結果を示す説明図である。図5における同図(a),同図(b)が、パイプライン保安装置30の設置前の<プローブ20+パイプライン1>の対地電位(飽和硫酸銅電極電位基準),プローブ電流密度の時間変化をそれぞれ示すものであり、同図(c),同図(d)が、パイプライン保安装置30の設置後の<プローブ20+パイプライン1>の対地電位,プローブ電流密度の時間変化をそれぞれ示すものである(ここで横軸の時間は、T0(1.10sec)時点で図1に示すシステムのON・OFFスイッチ22をOFFにして、プローブ20とパイプライン1との接続を遮断している。)。なお、図5(a)〜(d)に示された対地電位,電流密度は共にデータサンプリング時間間隔を0.1msとしている。また、電流密度はプローブ流入方向をプラスとしている。この結果から明らかなように、<プローブ20+パイプライン1>の対地電位に関しては、振幅を約2.5分の1に、プローブ電流密度に関しては、振幅を約30分の1に低減することを可能にしている。
【0100】
図6は、交流干渉対策の効果を示しており、プローブ流入直流電流密度IDCとプローブ交流電流密度IACとで表される座標内のカソード防食管理基準に対する防食効果を示したものである。黒枠で示した範囲がカソード防食管理基準を示している(細川裕司,梶山文夫,中村康朗:材料と環境,第51巻,第5号(2002)参照)。これによると、パイプライン保安装置30を設置前のプローブ電流密度I1(I1DC,I1AC)が、パイプライン保安装置30設置後には、プローブ電流密度I2(I2DC,I2AC)となり、カソード防食管理基準内に収まっていることを確認することができる。このように、本発明の特徴は、常にカソード防食管理基準との比較で防食効果を評価し、その評価に見合う装置の設定を行っていることにある。
【0101】
【発明の効果】
本発明はこのように構成されるので、犠牲陽極法,外部電源法を問わず有効なカソード防食状態を維持しながら交流干渉対策が可能であって、しかも高周波数成分を含む広い周波数帯域の雷電流に対する衝撃保護にも対処することができる埋設構造物の保安方法及び保安装置を提供することができる。
【0102】
また、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物に対しては、迷走電流による腐食リスクを回避すると同時に、交流干渉対策として充分な機能を得ることができ、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物に対しては、埋設構造物とその周辺に設けられる低接地物とを短絡状態にすることなく、しかもこの低接地物を利用した交流誘導電圧の低減を可能にし、カソード防食が効かない自然腐食状況下においても埋設構造物に電食を誘起させない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る埋設構造物の保安方法或いはこの方法の実施に適用される保安システム(外部電源法を対象としたもの)を説明する説明図である。
【図2】本発明のパイプライン保安装置の更に具体的な一実施形態を示す説明図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る埋設構造物の保安方法或いはこの方法の実施に適用される保安システム(犠牲陽極法を対象としたもの)を説明する説明図である。
【図4】本発明のパイプライン保安装置の更に具体的な実施形態を示す説明図である。
【図5】本発明の実施例における実施効果を示す説明図である。
【図6】
本発明の実施例における実施効果を示す説明図である。
【符号の説明】
1 パイプライン(埋設構造物)
2 鋼製ケーシング(低接地物)
3 エアモルタル(電解質)
4 ターミナルボックス
10 外部電源装置
10A,10B 導線
11 外部電極
12 防食電流
20 プローブ
21A,21B,21C,51A,51B,51C 導線
22 ON・OFFスイッチ
23 電流計
24 電圧計
25 照合電極(飽和硫酸銅電極)
30,60 パイプライン保安装置
31 ヒューズ(導線切断手段)
32 サージ吸収素子(第1のサージ吸収素子)
33 第1の逆流防止用ダイオード(第1の逆流防止素子)
34 コイル(抵抗素子)
35 第2の逆流防止用ダイオード(第2の逆流防止素子)
40 非極性容量回路
41,42 ダイオード
43〜46 コンデンサ
47,48 サージ吸収素子(第2のサージ吸収素子)
50 犠牲陽極
61 電流モニタ回路
62 演算回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a buried structure security method and a security device, and more particularly to a security method and a security device for reducing an AC induced voltage of a buried structure.
[0002]
[Prior art]
As an important security measure for maintaining and managing buried structures, there is an electric corrosion countermeasure. The main causes of electric corrosion that buried structures receive are due to stray currents such as leakage current from rails of DC electric railways, DC interference caused by electrical equipment related to cathodic protection (electrical protection), and high voltage of power Some are caused by AC interference caused by AC induced voltage from AC overhead power transmission lines or AC electric railways.
[0003]
Among them, there are roughly two methods as a cathodic protection method (a galvanic protection method) which is an active countermeasure against electric corrosion due to stray current or direct current interference. One of them is a method called an external power supply method, in which an external electrode installed around a buried structure to be protected against corrosion is connected to this buried structure via an external power supply, and the external power supply This is a method in which an anticorrosion current is caused to flow into an embedded structure from an installed external electrode via an electrolyte such as surrounding soil by an applied voltage or current. Another method is a method called a sacrificial anode method, in which a sacrificial anode made of a metal having a negative electrode potential with respect to the buried structure to be protected against corrosion (for a steel pipe, an Mg electrode, a Zn electrode, or the like is used). .) Is installed around the buried structure, and the sacrificial anode and the buried structure are connected to each other by a conductive wire. This is a method in which an anticorrosion current is caused to flow into the buried structure through an electrolyte.
[0004]
Further, with respect to AC interference, the AC induced voltage increases as the parallel distance between the buried structure and the high-voltage AC overhead power transmission line or the AC electric railway is longer, or the electrical insulation of the coating covering the buried structure is higher. Further, the smaller the coating defect area, the higher the AC current density causing AC corrosion from the defect. Therefore, in recent years when there is a high tendency for parallel laying of lifelines, and the electrical insulation of coating materials used for buried structures has become high, even if there are small defects in the coating, There is a risk of corrosion, and electrolytic corrosion due to AC interference is becoming a serious problem in the security of buried structures.
[0005]
Such security measures against AC interference are performed by reducing the AC induced voltage of the buried structure. A simple method for reducing the AC induced voltage is to disperse or locally install a metal electrode (for example, an Mg electrode) having a high potential on the buried structure on the buried structure, and to bring the AC induced voltage to the ground via this metal electrode. There is a way to escape. In the case of a buried structure that has been cathodic-protected by the sacrificial anode method described above, the sacrificial anode is usually covered with a low-ground bag to increase the generated anti-corrosion current, and the ground resistance is low. As a result, the sacrificial anode itself can be used as the metal electrode to reduce the AC induced voltage.
[0006]
On the other hand, for buried structures that are cathodic-proofed by the above-described external power supply method, a method for reducing the AC induced voltage using a low-grounded object around the buried structure has been proposed (see
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-9-292100
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of using the sacrificial anode itself as a metal electrode (Mg electrode, etc.) for reducing the AC induced voltage for the buried structure that has been cathodic-protected by the sacrificial anode method as a countermeasure against AC interference of the embedded structure. In a situation where there is a large amount of stray current due to the presence of a rail of electric railway near the sacrificial anode, the sacrificial anode works to attract the stray current, so there is a coating defect in the buried structure. As a result, a corrosive current having a high current density tends to flow out from there, causing a problem that electric corrosion due to stray current is induced.
[0009]
In order to cope with this, a backflow prevention means for blocking a direct current from the sacrificial anode to the buried structure through the lead wire through the lead wire electrically connecting the sacrificial anode and the buried structure (from the buried structure via the lead wire). In some cases, a back-flow prevention means is inserted to sufficiently reduce the AC induced voltage mainly composed of 50 Hz or 60 Hz. It will not function as a measure against AC interference.
[0010]
On the other hand, when an AC interference countermeasure using a low-grounded object like the conventional example is taken against an embedded structure that is cathodic-protected by the external power supply method, the embedded structure (pipeline) and the low-grounded object Air gaps (steel casing or sheet pile) are filled with an electrolyte such as air mortar, sand, or water, and in an embedded structure subject to cathodic protection, the anticorrosion current from the external electrode is embedded from the low-grounded object via the electrolyte. It flows into the coating defects of the structure.
[0011]
However, when the surge protector inserted in the connecting conductor between the low-grounded object and the buried structure is damaged or when a voltage exceeding the set voltage is applied, the low-grounded object and the buried structure are short-circuited. It will flow into a certain steel casing etc., and will cause the fall of an extreme cathodic protection efficiency. Furthermore, when a lightning containing a high frequency component is received, an effective impact protection effect cannot be obtained with the surge protector alone, and a surge current containing a high frequency component flows into the buried structure, causing damage to the buried structure body. Can cause significant damage.
[0012]
In addition, in order to confirm that the buried structure is at an appropriate level of cathodic protection, a probe simulating a coating defect is installed at a predetermined interval inside a low-grounded object such as a steel casing, and the probe current density is set. (Probe direct current density and probe alternating current density) are measured and checked against the cathodic protection standard. However, in this situation, if there is no coating defect in the embedded structure, from the external electrode The flowing anticorrosion current flows into the probe after flowing into a steel casing or the like which is a low grounded object. In this case, since the surface area of low grounded objects such as steel casings that come into contact with electrolytes such as soil is overwhelmingly larger than the surface area of the coated buried structure and the probe, the anticorrosion current density is applied by the low grounded objects. The ground potential of the low grounding object is smaller than that of the buried buried structure and the probe, and the value of the ground potential of the low grounding object is on the positive side of the ground potential of the buried structure and the probe.
[0013]
However, if the cathodic protection of the buried structure is not effective for some reason and it becomes naturally corroded, the ground potential shows a high value on the negative side if a low-grounded object such as a steel casing is in clayey soil. (For example, -800 mV: saturated copper sulfate electrode potential reference) On the other hand, since the buried structure and the probe are in contact with an electrolyte such as air mortar, sand or water, the ground potential is close to the positive side (for example, -400 mV). : Same standard). In this case, if the grounded object and the buried structure are electrically short-circuited, and there is a coating defect in the buried structure, the ground potential difference between the two and the grounded structure is used as a driving force to prevent corrosion from the grounded object to the coating defect. Current flows in. If a low-grounded object such as a steel casing is at a long distance and another coating defect is located at a remote location, the corrosion protection current will flow out from this location, resulting in a new corrosion risk. Occurs.
[0014]
An object of the present invention is to cope with such a situation. For example, AC interference countermeasures can be taken while maintaining an effective cathodic protection state regardless of the sacrificial anode method or the external power source method. However, an object of the present invention is to provide a buried structure security method and a security device that can cope with impact protection against lightning currents in a wide frequency band including high frequency components.
[0015]
Furthermore, for buried structures that have been cathodic-protected by the sacrificial anode method, it is possible to avoid the risk of corrosion due to stray currents, while at the same time providing a sufficient function as a measure against AC interference. The buried structure and the low-grounded object provided around it are not short-circuited, and the AC induced voltage can be reduced by using this low-grounded object. It is an object of the present invention not to induce electrolytic corrosion in an embedded structure even under natural corrosion conditions where corrosion protection is not effective.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a buried structure security method and a security device according to the present invention are characterized by the following claims.
[0017]
The invention according to
[0018]
The invention according to
[0019]
The invention according to claim 3 is the above-described method for securing a buried structure, wherein the lifetime of the sacrificial anode is predicted by monitoring a direct current from the buried structure to the sacrificial anode through the conductor. Features.
[0020]
The invention according to claim 4 is the above-described buried structure security method, wherein the non-polar capacity circuit has a capacitance set so that the probe AC current density of the buried structure is within the cathodic protection control standard. It is characterized by being.
[0021]
The invention according to claim 5 is the above-described buried structure security method, wherein the non-polar capacitance circuit is composed of a plurality of capacitors, and the capacitors are connected so that the same polarities of the polar plates are opposed to each other. It is characterized by.
[0022]
The invention according to claim 6 is the above-described method for securing a buried structure, in which the conductor is cut with a continuous large current from at least the nonpolar capacitance circuit to the conductor on the buried structure side. Means is provided.
[0023]
The invention according to claim 7 is a security device for an embedded structure, and is an embedded structure comprising an electric circuit connected between the embedded structure and a low-grounded object installed around the electrolyte via an electrolyte. A surge absorbing element and a first backflow prevention element that conducts a current from the buried structure toward the low grounded object and interrupts a current in the opposite direction, connected in series, and In parallel with the surge absorbing element and the first backflow preventing element, a resistance element having a high resistance to a high frequency current and a current from the embedded structure toward the low grounded object are conducted and directed in the opposite direction. A second backflow prevention element that cuts off current is connected in series, and a nonpolar capacitance circuit that reduces the AC induced voltage of the embedded structure is connected in parallel with the second backflow prevention element. And
[0024]
The invention according to claim 8 is a security device for an embedded structure comprising an embedded circuit and an electric circuit connected between the embedded structure and a sacrificial anode installed around the embedded structure in order to allow the anticorrosion current to flow. A series of a surge absorbing element and a first backflow preventing element that conducts a current from the buried structure toward the sacrificial anode and cuts off a current that flows in the opposite direction, the surge absorbing element and the In parallel with the first backflow prevention element, a resistance element having a high resistance to a high-frequency current and a current directed from the buried structure toward the sacrificial anode and a current directed in the opposite direction are blocked. Are connected in series, and in parallel with the second backflow prevention element, a nonpolar capacitance circuit for reducing the AC induced voltage of the embedded structure is connected.
[0025]
The invention according to claim 9 is the above-described buried structure security device, which monitors a direct current from the buried structure to the sacrificial anode through the conductor in series with the second backflow prevention element. A current monitoring means is inserted.
[0026]
The invention according to
[0027]
The invention according to claim 11 is the security device for an embedded structure described above, wherein arithmetic means for predicting the life of the sacrificial anode is inserted in series with the current monitoring means based on the monitoring result of the current monitoring means. It is characterized by that.
[0028]
The invention according to
[0029]
The invention according to claim 13 is the above-described buried structure security device, wherein the first or second backflow prevention element is arranged in order of a current from the buried structure toward the low grounded object or the sacrificial anode. It is characterized by comprising a directional diode.
[0030]
The invention according to claim 14 is the security device for an embedded structure described above, wherein the non-polar capacitance circuit includes a set of capacitors having different polar directions connected so that the same polarity of the polar plate polarity is opposed to each other. Two rows are provided, and capacitors having the same polarity direction are connected in parallel.
[0031]
The invention according to claim 15 is the security device for an embedded structure described above, wherein the non-polar capacitance circuit includes diodes having different directions to supply currents to capacitors in respective polar directions. To do.
[0032]
The invention according to claim 16 is the above-described buried structure security device, wherein a second surge absorbing element is connected in parallel to each capacitor.
[0033]
The invention according to claim 17 is the above-described buried structure security device, and at least connects the first surge absorbing element and the buried structure on the buried structure side from the nonpolar capacitance circuit. A conducting wire cutting means is provided in the conducting wire to cut the conducting wire with a continuous large current.
[0034]
The invention according to each claim has the following functions by having the above-described features.
[0035]
In the above-described buried structure security method and safety device, first, the buried structure and the low-grounded object or sacrificial anode installed in the vicinity of the buried structure are electrically connected to each other through a nonpolar capacitance circuit. Therefore, the AC induced voltage received by the buried structure from the high-voltage AC overhead power transmission line, AC electric railway, or the like can be quickly released from the low-grounded object or the sacrificial anode to the ground and reduced. This non-polar capacitance circuit is set so that the probe AC current density measured by the probe installed close to the buried structure is within the cathodic protection control standard. It becomes possible to prevent electric corrosion reliably.
[0036]
When a buried structure that is cathodic protected by the external power supply method is targeted, an electrolyte is interposed between the buried structure and the low-grounded object, and the space between the low-grounded object and the buried structure is between Since all direct current from the low-grounded object to the embedded structure through the conductive wire is cut off when electrically connected with the conductor, the external structure provided outside the low-grounded object is not connected to the buried structure to be cathodic protected. The anticorrosion current can be supplied from the electrode through the electrolyte, and the cathodic protection efficiency is not lowered.
[0037]
On the other hand, when a buried structure that is cathodic protected by the sacrificial anode method is targeted, all direct current from the sacrificial anode to the buried structure through the conductor is cut off, so stray current flows from the sacrificial anode. Corrosion risk due to the above can be avoided, and a direct current from the buried structure to the sacrificial anode through the conducting wire can flow with low resistance, so that a sufficient anticorrosion current can be secured.
[0038]
When a buried structure that is cathodic-proofed by the external power supply method is targeted, an electrolyte is interposed between the buried structure and the low-grounded object, and between the low-grounded object and the buried structure. Since the direct current from the buried structure to the low-grounded object is conducted according to the potential difference between the buried structure and the electrical connection with the conductor, the cathodic protection is not effective, and even if the buried structure is in a natural corrosion state, it is low. The current flowing into the buried structure through the electrolyte by the driving force caused by the negative potential around the grounded object and the plus potential around the buried structure can be reliably returned to the low grounded object via the conductor. As a result, the current flowing into the buried structure does not stray and flow out of the coating defect of the buried structure, and the progress of corrosion can be prevented even in such a natural corrosion state.
[0039]
In addition, the low frequency alternating current is made to conduct from the buried structure to the low grounded object or the sacrificial anode through the non-polar capacitance circuit, so that the low frequency alternating current induction voltage related to alternating current interference is released to the ground. On the other hand, since high-frequency alternating current is conducted through the surge absorbing element, even if lightning current containing high-frequency components flows into the buried structure, it is quickly released to the ground and buried. It is possible to avoid melting of the structure body, and it is possible to prevent the non-polar capacitance circuit for preventing AC interference from being damaged by the buffer effect of the surge absorbing element.
[0040]
In addition, the non-polar capacity circuit for preventing AC interference consists of a plurality of capacitors, and these capacitors are wired so that the same polarity of the polar plates are opposite to each other. However, it is possible to reduce the AC induced voltage by functioning other capacitors, and it is also possible to avoid short-circuiting between the buried structure and the low grounded object. Furthermore, due to the relative polarities of the polar plates of the plurality of capacitors, the current due to the discharge of the charge of the capacitors does not flow into the buried structure, and the risk of corrosion of the buried structure due to the discharge current of the capacitors can be eliminated.
[0041]
Furthermore, when a buried structure that is cathodic-protected by the sacrificial anode method is targeted, the lifetime of the sacrificial anode can be predicted by monitoring a direct current from the buried structure to the sacrificial anode through a conductor. Therefore, it is possible to easily grasp the replacement time of the sacrificial anode.
[0042]
In addition, since a conductor cutting means for cutting the conductor with a continuous large current is provided at least in the conductor on the buried structure side from the nonpolar capacitance circuit, a lightning between the buried structure and the low-grounded object or the sacrificial anode is provided. Alternatively, even when a large current due to AC induction flows, the conductive wire is disconnected after a predetermined duration, and the buried structure and the low-grounded object or the sacrificial anode are insulated. Therefore, the circuit connected between the buried structure and the low-grounded object or the sacrificial anode is protected, and for those that are cathodic protected by the external power supply method, the buried structure and the low-grounded object are electrically connected. Each circuit provided in the conducting wire connected to the terminal is not broken in conduction, and a decrease in the anticorrosion efficiency due to a short circuit between the buried structure and the low grounded object can be avoided. Also, for those that are cathodic protected by the sacrificial anode method, the cutting of the conducting wire causes an abnormality in the monitoring of the direct current from the buried structure to the sacrificial anode through the conducting wire, and the cathode is detected by detecting this anomaly. An abnormality in the anticorrosion state can be detected.
[0043]
Next, the operation of the circuit structure of the buried structure security device according to the present invention will be described as follows.
[0044]
The apparatus comprises an electric circuit connected between an embedded structure and a low-grounded object or a sacrificial anode. First, a first surge absorbing element and a first backflow prevention element are connected in series, and in parallel therewith. The high resistance element for the high frequency current and the second backflow prevention element are connected in series. Therefore, even when a large lightning voltage having a high frequency component is applied between the buried structure and the low grounded object or the sacrificial anode, the lightning current having a high frequency component is caused by the function of the high resistance element to cause the first surge. After passing through the absorption element, it is possible to escape from the low grounded object or the sacrificial anode to the ground via the first backflow prevention element. As a result, it is possible to prevent damage to the embedded structure and to protect the nonpolar capacitance circuit connected in parallel to the second backflow prevention element from high-frequency lightning current.
[0045]
Further, since the non-polar capacitance circuit has diodes having different directions to supply currents to the capacitors in the respective polar directions, only the currents in the proper directions are supplied to the capacitors in the respective polar directions. This prevents damage to the capacitor due to reverse overvoltage application.
[0046]
In addition, since the second surge absorbing element is connected in parallel to each capacitor of the non-polar capacity circuit, it is possible to prevent damage to each capacitor due to the low frequency overvoltage passing through the high resistance element. Therefore, a reduction in the effect of reducing the AC induction voltage or a short circuit between the buried structure and the low grounded object is avoided.
[0047]
Furthermore, when a buried structure that is cathodic protected by the sacrificial anode method is targeted, a current monitor that monitors the direct current from the buried structure to the sacrificial anode through the conductor in series with the second backflow prevention element. Since the means is inserted, the life of the sacrificial anode can be predicted from the monitoring result, and the replacement time of the sacrificial anode can be easily grasped. In addition, by providing a transmission means for transmitting the monitoring result of the current monitoring means to a remote place in the current monitoring means described above, it becomes possible to perform the life prediction of the sacrificial anode by a computing means in the remote place. Remote management becomes possible.
[0048]
Furthermore, the life of the sacrificial anode can be quickly grasped at the site where the safety device is installed by inserting arithmetic means for predicting the life of the sacrificial anode based on the monitoring result of the current monitor means in series with the current monitor means. Can do.
[0049]
In addition, a conductor cutting means for cutting the conductor with a continuous large current is provided in the conductor connecting the first surge absorbing element and the buried structure at least from the nonpolar capacitance circuit to the buried structure side. Even when a large current caused by lightning or AC induction flows between the buried structure and the low grounded object or the sacrificial anode, the conductor is cut after a predetermined duration, and the buried structure and the low grounded object or the sacrificial anode are Becomes insulated. Therefore, the circuit connected between the buried structure and the low-grounded object or the sacrificial anode is protected, and for those that are cathodic protected by the external power supply method, the buried structure and the low-grounded object are electrically connected. Each circuit provided in the conducting wire connected to the terminal is not broken in conduction, and a decrease in the anticorrosion efficiency due to a short circuit between the buried structure and the low grounded object can be avoided. Also, for those that are cathodic protected by the sacrificial anode method, the cutting of the conducting wire causes an abnormality in the monitoring of the direct current from the buried structure to the sacrificial anode through the conducting wire, and the cathode is detected by detecting this anomaly. An abnormality in the anticorrosion state can be detected.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a buried structure security method according to an embodiment of the present invention or a security system applied to the implementation of this method, and shows a buried structure that is cathodically protected by an external power supply method. The target security system is shown. In the following embodiments, the buried structure will be described as a cathode protection target pipeline, and the low grounded object disposed around the buried structure will be described as a steel casing provided when the pipeline is laid. The invention is not particularly limited to this.
[0051]
The implementation status in FIG. 1 will be described. A
[0052]
The
[0053]
The terminal box 4 is equipped with a corrosion prevention management system for managing the cathodic protection situation. In this anticorrosion management system, a
[0054]
Then, when the ON /
[0055]
In such a system configuration, in the embodiment of the present invention, the
[0056]
The function of the
[0057]
Moreover, with respect to the direct current from the
[0058]
Furthermore, even when a large lightning voltage having a high frequency component is applied between the
[0059]
FIG. 2 is an explanatory view showing a more specific embodiment of such a
[0060]
In this electrical circuit, a fuse 31 (conductor disconnecting means), a surge absorbing element (surge absorber) 32, and a first
[0061]
The first
[0062]
The
[0063]
The plurality of
[0064]
In order to supply current to the
[0065]
The operation of each element in the
[0066]
First, the
[0067]
In addition, in the electrical connection between the
[0068]
Further, assuming that the cathodic protection is not effective due to a failure of the external
[0069]
Assuming that a large lightning voltage is applied between the
[0070]
Further, even if the
[0071]
The lightning current generally has a broadband frequency component, but the lightning current of the low frequency component is grounded from the
[0072]
The operation of the
[0073]
Further, a combination of the diode 41 and the
[0074]
Furthermore, since the
[0075]
Since each of the
[0076]
Furthermore, a large voltage caused by lightning or AC induction is applied between the
[0077]
If the pulse current does not continue even if the current is large, the
[0078]
According to the embodiment of the present invention, since the
[0079]
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a buried structure security method according to an embodiment of the present invention or a security system applied to the implementation of this method, and a buried structure that is cathodic-protected by the sacrificial anode method. It shows a security system for. The same reference numerals are given to the same portions as those in the above-described embodiment, and a part of the overlapping description is omitted.
[0080]
The implementation status in FIG. 3 will be described. A sacrificial anode 50 (for example, an Mg electrode) is installed around the
[0081]
Further, in the terminal box 4, as in FIG. 1, an anticorrosion management system for managing the cathodic protection status is provided. In this anticorrosion management system, a
[0082]
Then, when the ON /
[0083]
In such a system configuration, in the embodiment shown in FIG. 3, the
[0084]
The function of the
[0085]
Further, with respect to the direct current from the
[0086]
Further, even when a large lightning voltage having a high frequency component is applied between the
[0087]
FIG. 4 is an explanatory view showing a more specific embodiment of such a
[0088]
In such an electric circuit, the first
[0089]
According to this, the
[0090]
Further, in the electrical connection between the
[0091]
Further, assuming a case where a large lightning voltage is applied between the
[0092]
And, by such an action, the risk that the
[0093]
Further, the
[0094]
In other words, as described above, if the
[0095]
According to this, the remaining life of the
[0096]
In addition, the monitoring of the generated anticorrosion current by the
[0097]
Furthermore, when a large voltage due to lightning or AC induction is applied between the
[0098]
【Example】
The specific Example of this invention is shown. In the implementation situation shown in FIG. 1, the
[0099]
5 and 6 are explanatory diagrams showing the results of the implementation. FIGS. 5A and 5B show time-dependent changes in ground potential (saturated copper sulfate electrode potential reference) and probe current density of <probe 20 +
[0100]
FIG. 6 shows the effect of the AC interference countermeasure, and the probe inflow DC current density I DC And probe AC current density I AC The anticorrosive effect with respect to the cathodic anticorrosion management standard in the coordinates represented by is shown. The range indicated by the black frame indicates the cathodic protection management standard (see Yuji Hosokawa, Fumio Hatakeyama, Yasuhiro Nakamura: Materials and Environment, Vol. 51, No. 5 (2002)). According to this, the probe current density I before installing the
[0101]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it is possible to take measures against AC interference while maintaining an effective cathodic protection state regardless of the sacrificial anode method or the external power supply method, and it is lightning in a wide frequency band including a high frequency component. It is possible to provide a security method and a security device for an embedded structure that can cope with impact protection against current.
[0102]
In addition, for buried structures that are cathodic-protected by the sacrificial anode method, the corrosion risk due to stray currents can be avoided, and at the same time, sufficient functions can be obtained as a countermeasure against AC interference. For buried structures, it is possible to reduce the AC induced voltage using this low grounded object without short-circuiting the buried structure and the low grounded object provided around it, and cathodic protection It does not induce electrical corrosion in buried structures even under natural corrosion conditions that do not work.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a buried structure security method according to an embodiment of the present invention or a security system (targeting an external power supply method) applied to the implementation of this method.
FIG. 2 is an explanatory view showing a more specific embodiment of the pipeline security device of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view for explaining a buried structure security method according to another embodiment of the present invention or a security system (targeting a sacrificial anode method) applied to the implementation of this method.
FIG. 4 is an explanatory view showing a more specific embodiment of the pipeline security device of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an implementation effect in the embodiment of the present invention.
[Fig. 6]
It is explanatory drawing which shows the implementation effect in the Example of this invention.
[Explanation of symbols]
1 Pipeline (buried structure)
2 Steel casing (low grounding)
3 Air mortar (electrolyte)
4 Terminal box
10 External power supply
10A, 10B conductor
11 External electrode
12 Anticorrosion current
20 probes
21A, 21B, 21C, 51A, 51B, 51C
22 ON / OFF switch
23 Ammeter
24 Voltmeter
25 Reference electrode (saturated copper sulfate electrode)
30, 60 Pipeline security device
31 Fuse (conductor cutting means)
32 Surge absorber (first surge absorber)
33 First backflow prevention diode (first backflow prevention element)
34 Coil (resistance element)
35 Second backflow prevention diode (second backflow prevention element)
40 Nonpolar capacitance circuit
41, 42 Diode
43-46 capacitors
47, 48 Surge absorber (second surge absorber)
50 Sacrificial anode
61 Current monitor circuit
62 Arithmetic circuit
Claims (17)
前記低接地物から前記導線を通じて前記埋設構造物へ向かう直流電流を全て遮断すると共に、前記埋設構造物と前記低接地物との電位差に応じて前記埋設構造物から前記導線を通じて前記低接地物へ向かう直流電流を導通させ、
高周波数の交流電流はサージ吸収素子を介して導通させると共に、低周波数の交流電流は前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を介して導通させることを特徴とする埋設構造物の保安方法。When electrically connecting a buried structure and a low-grounded object installed around it via an electrolyte with a conducting wire,
All direct currents directed from the low grounding object to the embedded structure through the conductor are cut off, and from the embedded structure to the low grounded object through the conductor in accordance with a potential difference between the embedded structure and the low grounded object. Directing the direct current to go,
A buried structure characterized in that high-frequency alternating current is conducted through a surge absorbing element, and low-frequency alternating current is conducted through a nonpolar capacitance circuit that reduces the alternating current induction voltage of the buried structure. Security method.
前記犠牲陽極から前記導線を通じて前記埋設構造物へ向かう直流電流を全て遮断すると共に、前記埋設構造物と前記犠牲陽極との電位差に応じて前記埋設構造物から前記導線を通じて前記犠牲陽極へ向かう直流電流を導通させ、
高周波数の交流電流はサージ吸収素子を介して導通させると共に、低周波数の交流電流は前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を介して導通させることを特徴とする埋設構造物の保安方法。When electrically connecting the buried structure and a sacrificial anode installed around the buried structure so as to allow an anticorrosion current to flow into the buried structure by a conducting wire,
All direct currents from the sacrificial anode to the buried structure through the conductor are cut off, and a direct current from the buried structure to the sacrificial anode through the conductor in accordance with a potential difference between the buried structure and the sacrificial anode. Continuity,
A buried structure characterized in that high-frequency alternating current is conducted through a surge absorbing element, and low-frequency alternating current is conducted through a nonpolar capacitance circuit that reduces the alternating current induction voltage of the buried structure. Security method.
第1のサージ吸収素子と前記埋設構造物から前記低接地物に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第1の逆流防止素子とを直列に接続し、
前記サージ吸収素子及び前記第1の逆流防止素子に並列して、高周波数電流に対して高抵抗となる抵抗素子と前記埋設構造物から前記低接地物に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第2の逆流防止素子とを直列に接続し、
前記第2の逆流防止素子に並列して、前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を接続することを特徴とする埋設構造物の保安装置。A safety device for an embedded structure comprising an electric circuit connected between the embedded structure and a low grounded object installed around the electrolyte via an electrolyte,
A first surge absorbing element and a first backflow prevention element that conducts a current from the buried structure toward the low grounded object and blocks a current in the opposite direction are connected in series.
In parallel with the surge absorbing element and the first backflow preventing element, a resistance element having a high resistance to a high frequency current and a current from the embedded structure toward the low grounded object are conducted and in the opposite direction. A second backflow prevention element that cuts off the current that flows is connected in series,
A buried structure security device, wherein a non-polar capacity circuit for reducing an AC induced voltage of the buried structure is connected in parallel with the second backflow prevention element.
第1のサージ吸収素子と前記埋設構造物から前記犠牲陽極に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第1の逆流防止素子とを直列に接続し、
前記サージ吸収素子及び前記第1の逆流防止素子に並列して、高周波数電流に対して高抵抗となる抵抗素子と前記埋設構造物から前記犠牲陽極に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第2の逆流防止素子とを直列に接続し、
前記第2の逆流防止素子に並列して、前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を接続することを特徴とする埋設構造物の保安装置。A buried structure security device comprising an electrical circuit connected between a buried structure and a sacrificial anode installed around the buried structure in order to allow an anticorrosive current to flow into the buried structure,
A first surge absorbing element and a first backflow preventing element that conducts a current from the buried structure toward the sacrificial anode and cuts off a current in the opposite direction are connected in series.
In parallel with the surge absorbing element and the first backflow preventing element, a resistance element having a high resistance to a high-frequency current and a current from the embedded structure toward the sacrificial anode are conducted and directed in the opposite direction. A second backflow prevention element that cuts off the current is connected in series,
A buried structure security device, wherein a non-polar capacity circuit for reducing an AC induced voltage of the buried structure is connected in parallel with the second backflow prevention element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003198224A JP4095937B2 (en) | 2002-12-27 | 2003-07-17 | Method and apparatus for protecting buried structure |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002380768 | 2002-12-27 | ||
| JP2003198224A JP4095937B2 (en) | 2002-12-27 | 2003-07-17 | Method and apparatus for protecting buried structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004250779A JP2004250779A (en) | 2004-09-09 |
| JP4095937B2 true JP4095937B2 (en) | 2008-06-04 |
Family
ID=33031846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003198224A Expired - Fee Related JP4095937B2 (en) | 2002-12-27 | 2003-07-17 | Method and apparatus for protecting buried structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4095937B2 (en) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4767145B2 (en) * | 2006-10-16 | 2011-09-07 | 東京瓦斯株式会社 | Cathodic protection system and cathodic protection method by galvanic anode method, pipeline soundness evaluation system and soundness evaluation method |
| JP4796939B2 (en) * | 2006-11-10 | 2011-10-19 | 東京瓦斯株式会社 | Cathodic protection system using cathodic anode method and cathodic protection method |
| JP4747084B2 (en) * | 2006-12-19 | 2011-08-10 | 東京瓦斯株式会社 | Cathodic protection management method and cathode protection management system |
| JP5211276B2 (en) * | 2007-07-13 | 2013-06-12 | 東京瓦斯株式会社 | Electromagnetic induction voltage prediction method |
| JP5049718B2 (en) * | 2007-09-27 | 2012-10-17 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Output region monitoring system for nuclear power generation |
| JP4968129B2 (en) * | 2008-03-24 | 2012-07-04 | Jfeエンジニアリング株式会社 | Intercavity filling method for buried double pipes, anticorrosion management method for buried double pipes |
| JP5014247B2 (en) * | 2008-05-12 | 2012-08-29 | 新日鉄エンジニアリング株式会社 | Potential measuring electrode and potential measuring method |
| JP5159464B2 (en) * | 2008-06-23 | 2013-03-06 | 東京瓦斯株式会社 | Cathodic protection system and cathodic protection method for buried pipeline |
| JP5135305B2 (en) * | 2009-08-31 | 2013-02-06 | 東京瓦斯株式会社 | Cathodic protection management system for buried pipeline and cathodic protection management method |
| JP5426415B2 (en) * | 2010-02-01 | 2014-02-26 | 東京瓦斯株式会社 | Electric corrosion prevention system and electric corrosion prevention method for buried metal pipeline |
| JP5718692B2 (en) * | 2011-03-16 | 2015-05-13 | 東京瓦斯株式会社 | Cathodic protection method and cathodic protection system for buried metal pipeline |
| KR101279836B1 (en) * | 2012-12-26 | 2013-07-01 | 주식회사 그라운드 | Apparatus for preventing electric corrosion |
| JP6333704B2 (en) * | 2014-11-10 | 2018-05-30 | 東京瓦斯株式会社 | External power source cathodic protection device |
| CN105822907B (en) * | 2016-05-17 | 2018-02-16 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | A method for controlling the ground potential of buried metal pipelines |
| JP7018194B2 (en) * | 2018-02-22 | 2022-02-10 | 麻生フオームクリート株式会社 | Electrical anticorrosion device for piping and electrocorrosion protection method |
-
2003
- 2003-07-17 JP JP2003198224A patent/JP4095937B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004250779A (en) | 2004-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4095937B2 (en) | Method and apparatus for protecting buried structure | |
| Memon et al. | Stray Current Corrosion and Mitigation: A synopsis of the technical methods used in dc transit systems | |
| JP5159464B2 (en) | Cathodic protection system and cathodic protection method for buried pipeline | |
| JP6543587B2 (en) | High voltage earthing relay for DC railway substation | |
| CN109868481B (en) | Method for protecting oil-gas pipeline from interference of grounding electrode site of high-voltage direct-current transmission line | |
| JP5426415B2 (en) | Electric corrosion prevention system and electric corrosion prevention method for buried metal pipeline | |
| JP4178021B2 (en) | Electric corrosion countermeasure system for buried structure and electric corrosion countermeasure method | |
| JP5135193B2 (en) | Cathodic protection system and cathodic protection method for buried pipelines using galvanic anode method | |
| JP2004225660A (en) | Thunder-resistant wind power generation system | |
| JP4847307B2 (en) | Cathodic protection system and cathode protection method | |
| JP3770856B2 (en) | Cathodic protection facility remote monitoring system | |
| CN206070004U (en) | Device for suppressing current leakage of cathodic protection system | |
| JP4432081B2 (en) | DC power cable abnormality detection device | |
| JP4374598B2 (en) | Feeding cable monitoring device | |
| KR102911390B1 (en) | Insulated wire diagnostic device and emergency exit device | |
| Mishra | HVDC & HVAC Powerline Interference on Cross Country Pipeline: A Case Study | |
| KR102379286B1 (en) | Ac interference relief device for pipe line | |
| Boychev et al. | Cathodic protection of pipelines from stray currents | |
| Bhagat | Earthing, Bonding, and Stray Current | |
| Beavers | Cathodic Protection–How It Works | |
| Zamanzadeh et al. | AC interference corrosion, corrosive soil, design issues, zinc ribbon and corrosion mitigation | |
| JP4951014B2 (en) | Cable status judging apparatus and method | |
| JP2008130986A (en) | Lightning protection method for electric facility | |
| JPH09292100A (en) | Method of reducing electromagnetic induction voltage in pipeline | |
| Zan et al. | Recommended maintenance practices for stray current corrosion on DC electrified systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050602 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060620 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070209 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070214 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070226 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080226 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080310 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120314 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120314 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130314 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130314 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140314 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |