试析埋地管道交流杂散电流干扰的防护策略

摘要：随着经济结构的快速发展，交流输电线路、电气化交流铁路等电气装置的运行总会随着进入管道的交流电流的增加，存在对埋地管道的扰动和腐蚀破坏的风险。如果管道平行穿过交流线路，埋地管道附近产生交流干扰，交流杂散电流的腐蚀将对埋地管道产生影响。本文介绍了埋地管道中交流电流产生的原因和危害，对交流干扰的测试方法、干扰值及交流干扰的防护措施进行了分析和讨论，对国内外不同标准的交流干扰评价指标进行了比较，比较了常用的应力计、地面放电的使用条件、优缺点。现场检查人员分析了交流故障分析中存在的问题。

关键词：埋地管道;交流杂散电流;干扰防护;策略分析

前言：

随着高铁、城市地铁和高压输电网的发展，大型工程对埋地管道的干扰日益严重，已成为影响管道安全运行的一大隐患。特别是没有原有的保护措施，在计算原有保护设备时不能考虑新设备对管道的影响，也是目前影响管道安全的重要因素之一。现有文献和标准中所指通过循环破坏电流转化为直流电或交流电，主要来自电气化铁路和高压交流输电线路。具体实施方案应根据有关路线和实际情况制定情况。为了运行中的管道，在确定管道的保护措施时，应确定干线是否受到干扰，通過干扰程度和严重程度确认了保护措施接地电荷极性放电和强制放电是直流应力电流保护中常见的一种。实践证明，电流阴极保护是一种有效的直流混合流保护方法，用接地极排水是一种有效的防护方法。本文主要研究埋地管道的保护问题。

一、交流干扰的影响方式

金属管道对电气化铁路或高压线路的影响，强电线路冲击地下金属管道，危及作业人员的安全。其中高压管道的影响主要是凝汽耦合、电阻耦合和感应耦合，埋地管道的施工过程一般包括：开挖和安装、沟槽和修复、交流应力电流和干扰电流贯穿整个施工过程。管道安装因性耦合而受损，管道靠近电源接地极时，影响电阻耦合。电容耦合主要发生在管道施工过程中，当管架放置在与土壤接触良好的绝缘垫片上时，强导线并联时发生电容耦合，如果施工后管道接地良好，则可以忽略冷凝耦合。电阻耦合是指管道靠近电源线或变电站移动，管道附近的地电位通过以下方式移动，管道可以改变自己的电压[1]。一般来说，接地体的影响相对较小，只有在发生故障的情况下，当管道与接地体之间的距离较大时，对管道的影响就越大，根据国家标准，埋地管道与通信链的最小距离为220kV以下的电源，接地棒与管道的距离不应小于5m;当电压为330kV时，杆塔与埋地管道的距离不应小于6m;500kV管道与杆塔的距离，与埋地管道的距离不应小于7.5m。

感应耦合是指管道靠近强电线路的位置，通过交流产生二次电压。埋地管道水流扰动主要是由传感器耦合感应通信引起的损伤程度、防腐层的状况、管道的直径和埋深、接地电阻和平行于管道的线路长度引起的。

二、接地管道交流保护案例分析

（一）交流干扰的检测和分析当然是通过检测干扰电压来实现的。具有接地电阻和饱和交流电流的硫酸铜参比电极在管道附近靠近上述点。用数字管万用表和黑色导线连接参考，万用表的面积在交流电压范围内。

如果检测到交流电压管，则电路在连接完成后，首先用探头触碰管道，观察电压范围，以高压损伤管道附近地面的电阻为例，通过四个极性过程进行测量。在试验现场使用土壤电阻测试仪，分离四个电极。A为相邻内电极之间的距离，单位m，对应土壤深度，电极深度应小于1/20。交流电流密度由测量的接地介质电阻计算，交流干扰密度由交流干扰电压计算[2]。

（二）埋地管道的防护措施有交直流干扰、排水和接地电极、受害阳极材料或钢管等，连接电缆多条铜质电缆的截面不小于10毫米，且电缆连接牢固，不能虚接或连接不牢固等。

（三）评估排水效果如果土壤电阻小于255，则排水通过电压和交流干扰效果评估电流量密度确定。若土壤阻力大于25Q·Mac，电流密度小于60A/m2。埋地管道在制定交流保护措施前，应对管道进行流量测量。以某管线为例，通过计算电流密度的干扰，实现通信。试验结果见表1。

根据表1中的试验结果，干扰程度大多为中等和较强，因此需要增加排水措施。根据试验结果，两个试验桩的交流电流大于4V时，全线施工完毕后，应采取排水防护措施，并对各试验位置的排水性能进行检查，并检查干扰后：必须检查排水情况，确定防护措施是否合适，交流干扰保护措施的效果见表2[3]。从交流保护试验台可以看出，保护效果是否符合要求，防护措施是否适合管道电流。

三、交流杂散干扰的防护措施

目前，最重要的交流保护措施是在不影响阴极保护系统正常运行的前提下，减小管距和交流电压。交流干扰防护措施的主要形式有负电位接地、直接接地和固定体去耦的技术，如果使用的是固定的、普通的钢管，则更经常使用的是扁钢和镀锌角钢，可作为天然材料使用，以防止耦合误差和电偶腐蚀。交流干扰防护效果的评定应满足以下要求，在显示干扰防护措施实施前后的参数时，测试位的设置、测量时间间隔、测量方法和仪器准备应一致。

根据应力流腐蚀循环模型，管间阻力增大了土壤间隙或有效极限强度，减小了正负极漂移。排水保护接管了电缆的金属保护线路，以防杂散电流引起电气设备或接地柱的回流，导致管道保护在金属管道腐蚀中目前正在进行。阴极保护有几种类型：直接、极性、强制。基于此原理，阴极保护方法的阳极范围采用电化学方法来降低被保护金属对阴极的电位。应及时更新管道的保护措施，以保证其在长输管道的腐蚀情况下能得到有效的保护[4]。

结束语

在现场应用中有必要利用埋地管道的散射电流来对多条管道进行并联，而且每一条管道都是独立的、不会相互排斥和干扰，目前国内还没有通信平台和机制，所以对电流的流动进行检测比较困难。本文从场的角度描述了一种交换，对其应用进行了深入的分析，许多放电研究实例需要加以保护，交流杂散电流测试方法主要有交流干扰电压测量、交流电流密度测量和感应电流测量。仅仅评估是否应该采取保护措施是不够的，应按标准进行评估，当土壤电阻率较低时，计算的交流电流密度可能很高，因此用交流电流密度来评估交流干扰是合理的。

参考文献：

[1]王瑞鹏， 程拥军. 埋地管道交流杂散电流的危害与排流[J]. 腐蚀与防护， 2014， 35（5）：514-516.

[2]鲍元飞， 伍永坤， 高华亮， et al. 交流杂散电流干扰对埋地管道阴极保护电位的影响[J]. 腐蚀与防护， 2016， 37（002）：156-159.

[3]郭勇， 王港. 埋地管道交流杂散电流干扰的防护[J]. 石油和化工设备， 2016（11）：81-83.

[4]覃慧敏， 都业强， 吕超， et al. 埋地管道动态直流杂散电流干扰评估及防护技术的研究现状[J]. 腐蚀与防护， 2018， 039（006）：409-417，424.

作者简介：

杨振宇（1992—），性别，男，民族，汉，籍贯：四川省南充市顺庆区，职务：项目经理，学历：本科，单位：四川宇通管道技术有限责任公司，研究方向：试析埋地管道交流杂散电流干扰的防护策略。