赵海阳

北京安科腐蚀技术有限公司

在公共走廊内，高压交流输电线路和油气管道交叉或并行带来的交流干扰问题影响管道运行安全。高压输电线路正常运行和发生故障时，会在周围的空气和土壤中产生感应电场。这些感应干扰会对周围的金属物体甚至附近可接触金属的人造成电击伤害，引起一定危险。过高的管道涂层电压会使管道涂层性能劣化甚至击穿，导致管道可能发生腐蚀或损坏绝缘法兰及整流设备等风险。为消除由此带来的各类风险，需要采取有效的缓解措施，将交流干扰风险等级降至可接受水平。

本文选取典型高压交流输电线路与油气管道交叉且并行的实际案例，介绍交流干扰影响的数值模拟计算评估流程，并根据评估结果，提出合理化干扰缓解措施，以此来降低干扰导致的各类风险。

1  交流干扰评估流程

高压输电系统对油气管道交流干扰评估的主要内容包括：评估资料收集整理、现场调研测试、构建计算模型、干扰强度预测、干扰安全评估及评估结果评审。

（1）评估资料收集。主要涉及输电线路及杆塔资料、管道及附属设施资料和管道敷设土壤及周围环境资料，以此作为构建计算模型的基础。

（2）现场调研测试。主要涉及管道沿线分层土壤电阻率测试、管道现有交流干扰水平测试、管道现有缓解措施检测评估和管道沿线敷设环境调研，用以对数值模拟计算模型的优化。

（3）构建计算模型。根据评估资料收集和现场调研测试数据，构建准确评估模型，确保计算模型与现场实际相符合。

（4）干扰强度预测。主要涉及高压交流输电线路正常运行、单相对地故障及杆塔遭雷击工况下管道沿线干扰强度的预测，预测结果涉及交流干扰电压、交流电流密度、涂层耐受电压、地面可接触金属结构物接触电压结果。

（5）干扰安全评估。根据干扰强度预测阶段获得的结果，依据相应标准规范，划分风险等级，对超出安全限值要求的结果，进行缓解措施设计。

（6）评估结果评审。根据上述评估过程及结果，编制干扰评估报告，邀请行业内专家对评估报告进行评审，以此确定评估结果准确性及干扰缓解措施可实施性。

2  干扰评估案例介绍

广东某新建220 kV输电线路与某天然气管道（管道外径914 mm，壁厚17.5 mm，防腐层为3PE，防腐层厚度4.0 mm，管道埋深2 m）和对侧已建220 kV输电线路之间并行约2.5 km，新建输电线在N11塔附近与天然气管道存在1处小角度（6.53°）交叉，非常有必要全面整体地开展管道受高压输电线工程的电磁干扰安全评估。

（1）根据上述交流干扰评估流程，本项目评估结果：①基于管道沿线的土壤电阻率测量数据，确定电气等效两层土壤模型，表层至0.69 m深处土壤电阻率为79 Ω·m，下层（0.69 m以下）土壤电阻率为19.35 Ω·m；②输电线路在不同运行工况下对油气管道的干扰评估结果见表 1。由表 1干扰评估结果可知，在新建输电线路或同时考虑已建输电线路稳态工况下，流过1 cm²缺陷破损点的最大交流电流密度数值均超过安全限值30 A/m²，存在管体腐蚀风险，需要采取缓解措施；在新建输电线路甲线和乙线分别发生单相对地故障工况下，管道沿线地面可接触金属结构物接触电压均超过安全限值341.1 V，存在人身安全风险，需采取缓解措施。

表 1 输电线路不同工况下的管道干扰评估结果统计

（2）缓解方案制定。针对管道上存在的交流腐蚀潜在风险，开展防护措施设计。防护措施采用管道沿线并行敷设水平锌带地床+固态去耦合器的方式。计算模型中，锌带半径（含填包料）选取0.1 m，与管道并行敷设，埋深2 m。

利用同样的计算模型通过不断调整管道沿线水平锌带的敷设长度及布置位置，得到防护方案：共需设置锌带排流点4处，锌带总长度710 m，可实现：①被评估管道全线的最大管道对地交流电压降至2.52 V，满足GB 50698―2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》标准第6.2.2节中的规定：“在土壤电阻率≤25 Ω·m的地方，应将管道交流干扰电压有效缓解至低于4 VAC”；②流过1 cm²缺陷破损点的最大交流电流密度降至29.38 A/m²，低于30 A/m²，按照GB 50698标准评估其交流干扰程度为“弱”；③在新建220 kV架空输电线路甲线典型杆塔位置（N8-N13）分别发生单相对地故障时，管道沿线的接触电压最大值为276.9 V，满足依据GBT 50065标准计算得到的人身安全限值341.1 V的安全要求；③在新建220 kV架空输电线路乙线典型杆塔位置（N8-N13）分别发生单相对地故障时，管道沿线的接触电压最大值为269.2 V，满足依据GBT 50065标准计算得到的人身安全限值341.1 V的安全要求。

需要说明的是，新建220 kV输电线路运行后，管道的交流干扰实际情况是新建和已建两条输电线路共同作用，在本项目进行缓解设计时，考虑两条输电线路对油气管道的干扰影响进行的综合防护设计。

（3）实施缓解措施后效果。新建220 kV输电线路投产运行，现场安装智能测试桩对油气管道交流干扰情况进行监测。监测结果表明，管道交流干扰电压最大值为0.57 V，小于预测值2.52 V；交流电流密度最大值为12.82 A/m²，小于预测值29.38 A/m²，说明缓解方案符合预期。

3  缓解措施建议

目前，“固态去耦合器+裸金属排流地床”的交流干扰缓解方式是管道行业普遍应用且技术成熟的缓解手段，在工程实际应用中仍需注意以下几点。

（1）固态去耦合器的型号选择。对于交流干扰缓解，市场上合格产品均能做到有效缓解并取得良好缓解效果，针对缓解点位管道仅存在交流干扰时，此时固态去耦合器选择直流钳位范围为±2 V型号即可满足缓解要求，但对于缓解点位存在交直流混合干扰，此时固态去耦合器需选择非对称型直流钳位区间型号，例如﹢0.5 V/﹣4.5 V（负向钳位值可定制），用以应对交直流混合干扰的缓解。

（2）排流地床方式。当前常见排流地床方式有单边敷设、双边敷设及深井敷设等，无论选择上述哪种排流地床，都需要考虑现场敷设可实施性及经济性原则，以最小的代价实现缓解目标。

（3）裸金属排流地床材料的选择。结合行业实践经验，建议在裸金属排流地床材料选择时，尽量选择电位较活泼的锌带及棒状或块状牺牲阳极，同时在高土壤电阻率环境中敷设排流地床时，选择足量牺牲阳极填包料敷设，以降低接触电阻延长寿命。

（4）受限于输电线路故障和雷击杆塔工况持续时间短暂，目前尚无切实有效方式可监测到此时接触电压、涂层耐受电压数据，建议在条件允许的情况下，电网方与管道方密切配合，来进行此项参数测量，以此对缓解效果进行校验。

（根据作者在2023年5月31日油气管道和输电线路安全保护研讨班上的发言整理）

作者简介：赵海阳，1988年生，工程师，北京安科腐蚀技术有限公司项目部经理，主要从事管道阴极保护系统检测评估、杂散电流干扰检测评估及隐患治理方面工作。联系方式：18963642332，zhaohy@ancorr.cn。