林俊

西气东输苏浙沪分公司

摘要：根据国内外交流杂散电流干扰标准，确定交流杂散电流评价指标，模拟评估新建输电线路对在役天然气管道的交流杂散电流干扰，掌握输电线路对天然气管道的干扰规律，并提出干扰防护措施，从而为做好相关管理提供指导。

关键词：交流干扰；模拟计算；阴极保护；天然气管道

目前新建输电线路和电气化铁路与在役天然气管道交叉并行情况变得越来越普遍，管道面临的交流杂散电流干扰问题越来越严峻。国内外标准对于交流干扰评价指标主要规定了以下几个：①腐蚀速率，小于0.025 mm/y[1]和0.03 mm/a[2]；②交流电压，主要考虑满足人身安全和交流电流密度可控[2-4]；③交流电流密度，在满足阴极保护电位条件下，平均值小于30 A/m2[1-5]；④交流电流密度和直流干扰综合指标[1,2,5]。本文根据交流干扰评价指标，采用数值模拟软件，评估新建输电线路对相邻某天然气管道的交流干扰风险，并提出干扰防护措施建议。

1  基本情况

某天然气管道长度约70 km，管径508 mm，壁厚8 mm，采用3PE防腐层，以及外加电流阴极保护方式。

新建的输电线路为110 kV，采用架空和电缆隧道结合的方式。涉及输电线路一全长约6.4 km，输电线路二全长约2.3 km，额定电流300 A。输电线路电缆为缆芯结构，材质为铜，用于电流传输；缆芯外侧为导体屏蔽及绝缘屏蔽层；绝缘层外侧为金属铝护套，用于接地及机械保护；金属铝护套外侧为非金属护套，材质为聚乙烯。架空输电线路输电相序分布为上B中C下A。

天然气管线与输电线路交叉及并行情况见图 1，3处交叉点分别为输电线路电缆段CJ09、架空输电线线路G35杆塔以及架空输电线线路T2杆塔附近。管道与输电线路并行段主要位于T8杆塔处至架空输电线线路T2杆塔之间，并行长度约3.4 km，并行间距0～120 m。

图 1 输电系统与管道位置示意图

2  检测结果

为了评估新建输电线路对在役天然气管道的交流干扰影响及确定评价指标，对与输电线路交叉并行以及前后各约5 km管道沿线土壤电阻率和交流干扰情况进行了测试。

管道沿线土壤电阻率测试结果见图 2，土壤电阻率分布在15.0 Ω·m～44.2 Ω·m之间，其中3处低于20 Ω·m，土壤腐蚀性评价为“强”，11处处于20 Ω·m～50 Ω·m之间，土壤腐蚀性评价为“中”。

图 2 管道沿线土壤电阻率测试结果

管道交流电压和交流电流密度测试结果见图 3，管道沿线的交流电压在0～16.47 VCSE，交流电流密度平均值分布在2.06 A/㎡～23.65 A/㎡。图 4为391#测试桩24 h交流电压测试结果，结果显示此段管道存在动态交流杂散电流干扰，在白天时间段交流电压和电流密度波动较大，夜间时间段波动较小，判断目前管道的交流干扰主要是电气化铁路造成的。

图 3 管道沿线交流电压和交流电流密度分布图

图 4 391#测试桩24 h交流电压和电流密度波动图

3  干扰评估

采用CDEGS软件，建立交流干扰预测评估模型，模拟计算新建输电线路对在役天然气管道的交流干扰程度。

3.1  干扰评估结果

交流输电线路正常运行时，由于电压波动导致三相电流不平衡，GB/T 15543-2008《电能质量三相电压不平衡》规定“电网正常运行时，长时电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%”。在B相线路与其他二相存在不同不平衡度时，管道沿线的交流电压和交流电流密度的模拟计算结果见图 5。结果显示，输电线路B相不平衡度达到4%时，管道交流电压达到3.1 V，交流电流密度达到46.599 A/㎡，交流电压峰值出现在输电线路开始并行和结束并行的位置。输电线路的三相不平衡度越高，对管道的交流干扰越大，在输电线路的B相不平衡度大于2%时，管道沿线部分位置的交流电流密度高于30 A/㎡。

图 5 391#测试桩24 h交流电压和交流电流密度波动图

在不同相位的不平衡度分别达到4%，管道沿线的交流电压和交流电流密度模拟计算结果见图 6。结果显示，不同相保持不平衡度时，管道的交流干扰程度差异性较大，其中在B相不平衡度为4%时，管道受到的交流干扰最大。

图 6 不同相不平衡度为4%时管道交流电压和交流电流密度分布图

3.2  干扰防护措施模拟计算

在输电线路B相不平衡度为4%时，管道部分位置的交流电流密度高于30 A/㎡，根据国内外评价指标规定，本次干扰缓解目标为输电线路造成的交流电流密度小于30 A/㎡。

交流干扰缓解方式主要采用排流地床加固态去耦合器。本次采用水平敷设锌带，水平锌带+填包料直径300 mm，锌带规格15.88 mm×22.23 mm，锌带与管道同深埋设，距离管道外壁0.3 m，锌带与管线之间安装固态去耦合器。

在交流干扰2个峰值位置388#和393#测试桩，分别设置70 m和40 m锌带排流，防护措施的模拟计算结果见图 7。结果显示，设置排流点后，管道沿线的交流电流密度均可降低到30 A/㎡内。

图 7 采取防护措施前后管道交流电压和交流电流密度分布图

4  结论

（1）新建输电线路对在役管道交流干扰评估结果显示，管道沿线交流电压峰值出现在输电线路开始并行和结束并行的位置。输电线路的三相不平衡度越高，对管道的交流干扰越大，输电线路不同相保持不平衡度时，管道的交流干扰程度差异性较大。

（2）在管道交流干扰峰值的2个位置采取干扰防护措施，可将全线管道的交流电流密度降至30 A/㎡内，建议在388#和393#测试桩处增加70 m和40 m锌带排流措施。

参考文献：

[1]SP 21424-2018 Alternating Current Corrosion on Cathodically Protected Pipelines: Risk Assessment, Mitigation, and Monitoring [S].NACE international，2018

[2]SY/T 0087.6-2021钢质管道及储罐腐蚀评价标准 第6部分：埋地钢质管道交流干扰腐蚀评价[S]. 国家能源局，2021.

[3]SP0177-2019 Mitigation of Alternating Current and Lightning Effects on Metallic Structures and Corrosion Control Systems [S]. NACE international，2018

[4]GB/T 50698-2011埋地钢质管道交流干扰防护技术标准[S]. 中华人民共和国住房和城乡建设部，2011.

[5]ISO 18086:2019, Corrosion of metals and alloys-Determination of AC corrosion-Protection criteria[S]. Geneva, Switzerland: ISO，2019.

作者简介：林俊，1987年生，助理工程师，现为西气东输苏浙沪输气分公司管道科三级工程师，主要从事管道管理工作。联系方式：13851536318，529461066@qq.com。