전기방식 이론 : 5-6 배관의 전류 측정 (1) 영구 2선식 시험 방법

파이프라인 전류 측정을 위한 영구 2선식 시험점

1. 2선식 시험점의 기본 원리와 구성

2선식 시험점은 파이프라인의 특정 구간에서 전류를 측정하기 위한 기본적인 설비입니다. 주요 구성요소는 다음과 같습니다:

• 두 개의 절연된 구리 도체(리드선)
• 파이프라인에 대한 연결부
• 지상 단자함 또는 시험점 설비
• 전압/전류 측정을 위한 연결 단자

이러한 시험점은 파이프라인을 따라 일정 간격으로 설치되며, 보통 100-1000피트 간격으로 설치됩니다.

2. 상세 측정 절차

A. 회로 저항 측정

1) 준비 단계

• 배터리 전원 준비 (일반적으로 12V)
• 정밀 전압계와 전류계 준비
• 연결 케이블과 단자 점검

2) 측정 과정

• 배터리를 시험점 단자에 연결
• 알려진 전류(I)를 회로에 통과
• 시험점 단자 간 전압 강하(V) 측정
• 옴의 법칙 적용하여 저항 계산: R = V/I

3) 저항값 평가

• 계산된 저항이 예상 범위 내인지 확인
• 높은 저항값은 다음을 의미할 수 있음:
  • 불량한 연결부
  • 손상된 리드선
  • 부식된 연결부
  • 잘못된 설치

B. 파이프라인 전류 측정

1) 전압 강하 측정

• 고정밀 밀리볼트 미터 사용
• 정확한 극성 확인
• 여러 번 측정하여 평균값 사용
• 외부 간섭 영향 고려

2) 측정값 보정

• 리드선 저항에 의한 영향 보정
• 온도 영향 고려
• 계기 오차 보정
• 지락 전류 영향 고려

3) 전류 방향 확인

• 극성 기록
• 흐름 방향 도면에 표시
• 예상 흐름 방향과 비교
• 이상 발견 시 원인 조사

3. 파이프라인 스팬 저항 계산

A. 저항 계산 요소

• 파이프 재질의 비저항
• 파이프 단면적
• 측정 구간 길이
• 온도 영향
• 용접부 영향
• 피팅 영향

B. 저항 표 사용

• 표준화된 저항 표 참조
• 파이프 크기별 저항값 확인
• 온도 보정 계수 적용
• 실제 조건에 맞게 보정

4. 전류 계산 및 분석

A. 기본 계산

• 대상 배관 정보
  • 30 inch pipe, 무게 118.7 lb/ft, 측정 간격은 200-ft로 할 경우
• 보정된 전압 강하(mV) ÷ 스팬 저항(mΩ) = 전류(mA)
• 계산 예시:
  • 밧데리 전류계 1.2[A] , 전압강하 0.108 V, 회로저항 0.108/1.2=0.09 옴
  • 밧데리를 분리하고 전압 강하: 0.16mV
  • 테이블로 계산한 배관 길이에 대한 스팬 저항=  2.44 x 10-6  = 0.49mΩ
  • 전류 = 0.16 ÷ 0.49 = 0.327A 또는 327mA가 흐른다. 방향은 + 에서 - 
    
    

B. 결과 분석

• 계산된 전류값의 타당성 검토
• 과거 측정값과 비교
• 예상 범위 내 여부 확인
• 이상값 발견 시 원인 조사

5. 시험점 설치 및 유지관리

A. 설치 고려사항

• 접근 용이성
• 침수 위험 회피
• 기계적 손상 방지
• 전기적 간섭 최소화

B. 리드선 설치

• 적절한 크기 선정
• 절연 품질 확인
• 매설 깊이 준수
• 기계적 보호 조치

C. 연결부 처리

• 방수 처리
• 부식 방지
• 절연 보강
• 응력 완화 조치

D. 유지관리 요구사항

• 정기적 육안 검사
• 저항 측정
• 단자 청소
• 절연 상태 확인

참고문헌

1. Peabody, A.W. (2001). Control of Pipeline Corrosion. NACE International.
2. NACE SP0169 (2013). Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems.
3. NACE TM0497 (2012). Measurement Techniques Related to Criteria for Cathodic Protection.
4. ISO 15589-1 (2015). Petroleum, petrochemical and natural gas industries - Cathodic protection of pipeline systems.

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