《管道保护》编辑部：习近平总书记在党的二十大报告中强调指出“建设更高水平的平安中国，以新安全格局保障新发展格局”。埋地输油气管道工程与架空输电线路工程同为大国重器，承担着维护国家能源安全和公共安全、保障人民群众对清洁能源需求的重任。但管道与输电线路相遇相交，受到了不同程度的杂散电流干扰，导致管道存在腐蚀风险。为保障管网和电网安全运行，加强技术、管理等方面的工作，我们特别邀请到北京安科腐蚀技术有限公司总经理陈少松，从埋地油气管道受高压输电系统电磁干扰的影响、现状、措施等多个角度进行系统分析，提出相关建议，对做好管道腐蚀防护工作，提升我国管道本质安全水平具有一定的借鉴意义。

编辑部：近年来，随着国家能源通道建设加快，埋地油气管道受高压输电系统电磁干扰的影响逐渐显现，引起了政府和相关企业的高度关注。请您科普一下，这种电磁干扰现象是如何产生的？

陈少松：高压输电系统分为交流输电和直流输电两种，对埋地油气管道产生电磁干扰的机制各不相同。

交流输电系统形成的杂散电流干扰方式主要通过感应耦合和阻性耦合两种途径实现（容性耦合作用在管道埋地后可以忽略），这两种途径在交流输电线路正常运行方式和故障状态下有明显区别。

正常运行状态下的干扰。在线路正常运行状态下，对埋地管道的干扰机制以感应耦合为主。由于三相电力线路存在不对称性且三相线与管道之间的距离不完全相等，电力线路上交变的电流会在与其并行或相交的管道上产生感应电压。另外，三相输电系统中的零序电流不总为零，而且系统中存在3、6、9次谐波分量，均会作用于管道上而产生显著的感应电压，从而引起杂散电流干扰。

故障状态下的干扰。在线路发生瞬间故障时，较大的短路电流除了存在于相线上，还可能沿杆塔或意外搭接物等流入大地。这种情况下，不仅入地电流可在管道上产生阻性耦合干扰，而且由于相电位的瞬间不平衡，管道上在短路点和并行段的两端会产生非常高的瞬时感应电压。电力线路故障时因短路而瞬间产生的总干扰电压比稳态干扰电压有效值高得多，在短路点附近最高，并随着与短路点距离的增大而显著降低。

高压直流输电系统对埋地管道形成杂散电流干扰方式主要通过阻性耦合来实现，且与其运行模式密不可分。

双极运行模式下的干扰。正常情况下，高压直流输电系统为双极运行方式，双极回路电流数值基本相等但方向相反。由于设备整流运行差异，导致双极间存在一定的不平衡电流，通常控制在输送电流的1%以内。接地极往往特意设置在远离其他公共设施的区域，较小的不平衡电流对管道造成干扰影响的强度相对较弱，较容易得到控制。

接地极单极大地回路运行模式下的干扰。在投运初期、年度检修或出现故障排查时，高压直流输电系统往往切换为单极大地回路模式运行，输送电流通过接地极流入大地形成闭合回路，大量电流通过大地回流，会在两侧接地极周围极大程度地抬升或降低地电势，对附近的金属管道及构筑物造成显著的杂散电流干扰。高压直流接地极的规模较大，直径范围可达公里级，而且当接地极通过上千安电流时，可以在很大的空间范围内对埋地管道及其站内设备造成干扰问题。尽管高压直流输电系统只有较短时间是在单极大地回路模式下运行（控制在每年1%时间以内），随着时间累积，仍会在管道上引起严重的腐蚀风险。

编辑部：高压输电线路对埋地油气管道干扰的现状如何？

陈少松：这个问题还是需要分开来讲。

高压交流输电线路对埋地管道的干扰主要发生在公共走廊地带，这是与输电线路和管道路由的相互位置关系密切相关的，包括并行间距、并行长度、交叉角度等。从地理分布的角度来看，交流输电线路对埋地管道干扰的影响范围比较广，包括电力资源丰富区域、电力输送走廊、用电负荷集中的城镇区域等。从油气管道分布的角度来看，上游的集输管道、中游的长输管道以及下游的输配管网均受到不同电压等级输电线路引起的交流干扰，管道企业普遍认识到交流干扰可能对管道造成的危害，已将交流干扰检测和防护作为管道防腐工作的重点。这里要特别提到的是，在典型的能源公共走廊，往往有多条输电线路和多条油气管道共存的情况，这时两者间的相互干扰影响将非常复杂。

高压直流输电系统对埋地管道的干扰主要发生在单极大地回路运行时受到接地极产生大电场影响的区域。接地极入地电流不仅可以对距其数十公里外的管道产生干扰，而且受干扰管道的里程范围可能达到上百公里。由于我国能源储备主要在西部地区，而能源的消耗主要在东部区域，快速发展的高压直流输电工程的干扰问题已日益显露出来。目前国内已发生了多条管道受高压直流干扰的案例，广东、云南、贵州、江苏、浙江、新疆、四川、内蒙古、宁夏、山东等多地均出现了高压直流接地极对附近管道造成电干扰的现象，有些地区干扰电压甚至达到300 V，利用腐蚀监测试片在现场测得的等效均匀腐蚀速率高达0.5 mm/d。2013年12月，云广特高压直流输电工程鱼龙岭接地极在故障检修时切换为单极大地回路运行模式，导致广东某天然气管道分输站内的气液联动球阀执行机构引压管绝缘接头位置发生持续几个小时的放电现象，造成绝缘接头内部绝缘材料炭化，位于绝缘接头正上方的引压管也被高温氧化为黑色。这些高压直流干扰案例的分布地域很广，已经引起了我国相关政府部门及企业的高度关注。

编辑部：高压输电线路对埋地管道的干扰问题，国内外同行都采取了哪些应对措施？存在哪些差异？

陈少松：就高压输电线路对埋地管道干扰的科学原理来讲，国内外同行在认识上没有本质的差别。所存在的差异主要在面对实际工程问题时采取的应对措施各有其特点。我从干扰风险识别、评价和干扰缓解三个层次来分别举例说明。

首先，在识别埋地管道受到高压输电线路干扰风险时，通常的做法是开展现场测量以及利用数值计算软件进行预估。对于新建工程来说，通过数值计算预估干扰风险是最有效的手段。目前在国内获得干扰源输电线路的基础资料及运行数据渠道不够畅通，这可能导致对干扰风险认识不全面不充分，影响正确采取干扰防护措施。

其次，在对干扰进行评价时，安全准则是各方最为关注的问题之一。近年来，国内外学者针对埋地管道的交直流干扰问题开展了大量的实验室和实地研究工作，取得了许多研究成果，并已写入标准（包括ISO、国标、行业标准等）。以交流干扰为例，其中最重要的两个指标分别是人身安全电压和交流腐蚀可接受限值。我国GB/T 40377―2021《金属和合金的腐蚀 交流腐蚀的测定 防护准则》和SY/T 0877.6―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》规定的交流腐蚀可接受的安全限值与国际标准基本保持一致。然而，在对人身安全电压的限值设定方面，国际管道行业标准，例如ISO18086―2019（Corrosion of metals and alloys- determination of AC corrosion - Protection criteria）和NACE0177―2019（Mitigation of Alternating Current and Lightning Effects on Metallic Structures and Corrosion Control Systems）选择15 V作为安全限值，国内管道行业亦采用同样的安全电压限值。但这一限值并未完全得到电力行业的认可，因此在开展交流干扰安全评估时双方容易产生分歧。众所周知，交流干扰电压同时还是管道防腐层破损点处发生交流腐蚀的驱动电压。因此，人身安全电压的确定可以与限制交流腐蚀发生的驱动电压一起考虑，如果驱动电压应该比15V更低，则实际上驱动电压才是更有意义的安全限值。就高压直流接地极干扰的评价而言，国外的干扰强度相对较小，因此干扰评价准则参照阴极保护准则执行，而这种做法并不适于国内的情况。目前管道和电力行业都在积极开展高压直流干扰相关的研究，并致力于制定适合国内高压直流干扰全面评价的准则，其指标涉及人身安全电压、管体腐蚀安全限值、管材氢脆安全限值、站场设备安全限值等。

最后，在解决管道干扰问题所采取的缓解措施方面，国内外做法存在显著差异。例如，为了降低单极大地回路运行方式对埋地管道造成的潜在干扰威胁，加拿大艾尔伯塔省的两个高压直流输电工程采用专用的金属回路来实现单极运行，电流不再经过大地回流，而是通过一根金属电缆回流，不会在大地中产生任何杂散电流，从而实现了源头上对干扰加以控制。目前国内采用专用金属回路的高压直流输电工程很少见，为了防范埋地管道的潜在高压直流干扰风险，一般采取控制干扰源和管道之间的安全距离的方法，但由于受到多个复杂因素的影响，往往难以做到科学合理的确定，导致管道干扰防护的难度增加，这将是管道安全运行所面临的一个长期矛盾。

埋地管道的干扰治理绝不应忽视各方的协同。国外对相关行业之间的协调比较重视，许多国家都设有干扰协调机构。例如，美国根据各州的情况，设有电业委员会、电业协调委员会以及腐蚀控制协调委员会。这些协调机构可组织相关方就干扰治理的目标任务进行商讨，以采取一致行动。我国目前此类协调机构仍相对较少或者力量较弱，不同行业、不同权属部门之间出现干扰问题时相互协调困难，这是一个亟待解决的问题。

编辑部：当前在高压输电线路对埋地管道干扰这个问题上应该如何突破，还需要做哪些努力？

陈少松：应该来讲，有许多方面仍需要努力去突破。举例来说，第一，还需要继续深入研究电磁干扰对管道的影响。电磁干扰影响管道的因素众多，包括管道属性参数及其防腐特性参数、输电线路系统参数及其运行参数，以及土壤（电解质）环境特征参数。针对不同因素（或不同因素的组合）对管道电磁干扰影响的研究，已经积累了较多的宏观共性规律并建立了一定的理论基础，但对于干扰危害的深入机理研究还有待加强，比如特定工况下的交流腐蚀机理、接地极不同极性干扰工况下的管材失效机理等，在这些方面取得突破将有助于管道企业更加精准地识别安全隐患，从而做好干扰风险管控及管道安全运行管理。第二，建立健全与高压输电系统干扰相关的标准体系，解决行业间评价准则不一致问题。目前干扰相关的标准很分散，实际工作中往往需要交叉参考引用，不同标准的编制背景、适用范围甚至被接受程度均存在差异，行业间设定的评价准则存在差异其背后是科学原因还是投入控制等其它原因，这些都需要科研人员、管理人员、政府主管机构、行业专家等多方齐心协力推动达成一致。第三，研发更有效的管道干扰防护方法。多年来管道企业已采取了较多的排流措施应对复杂干扰问题，但所有措施仅能消减而无法彻底消除干扰。外界干扰条件发生变化时，原有的措施势必需要进行调整，这可能导致反复增加投入甚至防护效果不佳等问题。因此，很有必要研究更有效的防护方法。防腐层作为管道防护的第一道防线，可以从保障其完整性入手解决干扰问题。改性无溶剂环氧玻璃钢兼具良好的防腐性能与优异的抗冲击、耐划伤、耐磨损等抗外力损伤性能，不仅可以从根本上解决管道杂散电流干扰问题，而且也将增加电力工程选线的自由度，从而在一定程度上解决电力方和管道方在新建工程安全距离确定时面临的困境。

最后我想提的是，不论是电力企业还是管道企业，应该在观念上要有所提升。作为利益相关方，共同面对的挑战都来自于管道防腐安全管理不断增加的不确定性。众所周知，随着服役年限的增加，埋地管道发生腐蚀或其它失效形式的确定性是增加的，但在具体什么位置、以多快的速度发生失效并不完全确定，具有一定的随机性。当管道面临来自高压输电系统的电磁干扰威胁时，腐蚀发生的确定性和随机性均进一步增加了，需要双方协力从工程可研阶段、建设阶段及运行阶段分别采取合理的控制措施，从而确保管道系统持续安全可靠运行。

编辑部：感谢您接受采访。