刘一 薛继旭 于晶晶

国家管网集团北京管道石家庄输油气分公司

陕京二线天然气管道于2005年投产，材质为X70钢，管径1016 mm，壁厚21 mm，设计压力10 MPa，防腐形式为三层PE +外加电流阴极保护。某次管道外腐蚀检测发现25#阀室存在漏电现象，漏电率为6.9%，检测得知该段管道受5.8 V～8.1 V交流杂散电流干扰。对阀室进行排查发现去TEG（燃气供电系统）绝缘接头已失效。

1  失效原因分析

用万用表测试绝缘接头电阻值为7.9 Ω；用绝缘测试仪复测验证TEG绝缘接头绝缘性能失效。绝缘性能失效导致管线上产生的较高的感应电压通过绝缘接头、仪表外壳接地线流向大地，形成电回路，管道两端产生的电势差导致电流通过而引起绝缘接头发热、严重时可能引起电弧击穿绝缘接头。 

管道高电压来自阀室周边及管线的杂散电流干扰。陕京二线25#阀室及管线处在高压交流输电网中，阀室周边有4条高压线，分别为西正二线220 kv高压交流输电线路、西鹿线220 kv高压交流输电线路、鹿冀线110 kv高压交流输电线路、大向线110 kv高压交流输电线路（图 1）。

图 1 阀室周边输电线路示意图

绝缘接头失效原因来自于二方面：①高压输电线路产生感性耦合引起管线杂散电流，造成绝缘接头两侧长期处于高电位差的状态；②阀室外电线路直击雷和阀室放空管直击雷击穿绝缘接头。

此外，管道所采用的高绝缘3PE外防腐层导致强电脉冲在长输管线上更难释放，干扰电流在阀室绝缘接头处汇集，增加了遭受强电冲击的可能性。

根据ISO 15589―1―2015《石油、石化与天然气工艺 管道系统阴极保护 第一部分：陆上管线》，阀室两类绝缘接头耐雷电冲击性能指标分别需至少满足2.5 kVac/60sec 和1.5 kVac/60sec。目前阀室普遍使用的DK-LOK绝缘接头性能指标优于标准规定，其耐压性能指标满足3.0 kVac/60sec。

为了模拟绝缘接头失效过程，进行了DK-LOK绝缘接头标准雷电波冲击实验。结果表明，17 kA以上级别的标准雷电冲击可以击穿DK-LOK绝缘接头，发生绝缘垫碳化和金属烧蚀。其烧蚀机理如图 2所示，阀室处的直击雷、管道干线感应雷可能对绝缘接头造成损伤。绝缘接头碳化后，低杂散电流干扰强度可以导致绝缘接头剧烈升温，进一步碳化直至彻底损坏。

图 2 绝缘接头烧蚀机理关系图

2  整改措施

（1）改造阀室供电系统。使用市电结合太阳能供电，拆除TEG设备及接地系统，更换失效的TEG阀绝缘接头。更换后测试其绝缘性能良好，接地电回路消除。

（2）拆除接地系统。测试数据显示阀室和前后线路交流电压提升较大，经对阀室及进出站管道交流电压和通断电电位进行监测，对比外腐蚀检测数据和监测数据，确定采用在阀室上下游分别安装6条锌带+固态去耦合器排流措施（图 3）。排流后管道交流杂散电流干扰由5.8 V～8.1 V下降为0.24 V～0.37 V。

图 3 锌带+固态去耦合器安装示意图

（3）在埋地型绝缘接头两侧安装绝缘测试桩，方便日常监测绝缘接头有效性。

本次TEG绝缘接头失效事件，系绝缘接头受到雷电和周边输电线路杂散电流综合影响所致，通常高压输电线路直击雷导致绝缘接头失效的情形较为突出。如何规避雷击保证绝缘性能等需要从建设、运行期统筹考虑。制定绝缘排查、接地排查周期性工作计划，增加排流设施、加强日常检测等措施可以有效防范绝缘失效。 

作者简介：刘一，1996年生，2019年毕业于华北水利水电大学，现主要从事管道管理工作，联系方式：15538204695，15538204695@163.com。