相生荣

甘肃省电力设计院

交流输电线路对管道电磁影响主要涉及管道本体交流输电线路对管道电磁影响主要涉及管道本体、管道阴极保护设备、管道交流腐蚀和管道作业人员安全等四个方面。

（1）对管道本体的影响。输油输气管道的金属表面一般都会涂覆防腐层，具有较高电阻和较高介电常数，以防止土壤中有害物质腐蚀管道金属部分。当交流输电线路发生短路故障时，短路电流通过感性耦合和阻性耦合的综合作用，在管道防腐层两侧产生较高的电压，有可能击穿防腐层。

（2）对管道阴极保护设备的影响。在输油输气管道上设置阴极保护设备是为了避免管道防腐层漏敷及破损处的金属表面发生腐蚀。交流输电线路正常运行情况下，工作电流通过感性耦合在油气管道上产生电压，可能干扰强制电流阴极保护的恒电位仪和牺牲阳极阴极保护的正常工作。

（3）对管道的交流腐蚀影响。交流输电线路在正常运行情况下，工作电流通过感性耦合在管道上产生感应电压，此感应电压通过管道纵向阻抗、对地阻抗及大地构成的回路产生对地泄漏电流，可能会对管道产生交流腐蚀。

（4）对管道作业人员安全的影响。当管道不受外界电磁场影响时，管道电位为零。当交流输电线路发生短路故障时，故障相中短路电流远大于线路正常运行时的工作电流，在管道上产生的感性耦合电压大大增加。同时短路入地电流使土壤电位升高，通过阻性耦合进一步影响管道的涂层电压。此时如果有人正好接触管道的金属部分，如施工、维修或检测作业时，在感性耦合和阻性耦合的综合作用下，其遭受的接触电压可能会很大，严重时有可能危及人身安全。

鉴于以上分析，研究制定交流输电线路电磁影响限值非常必要和重要。限值研究和制定主要包括管道安全电压限值、人身安全电压限值、输电线路故障状态下的安全限值和输电线路杆塔遭受雷击时的安全限值等四个方面，目的是能够指导设计人员进行相关设计，明确电力线路与油气管道共同的安全边界。

（1）管道安全电压限值。据调查，我国目前存在的管道，其防腐层大致分为3类：石油沥青、塑料及环氧粉末、3层PE覆盖层（目前新建大型管道均采用3层PE覆盖层，如西气东输管道、西油东输管道），其绝缘性能依次增强。目前尚没有详细、公认的新型防腐层耐压试验数据，出于保守考虑，通常采用1500 V作为石油沥青和其他防腐材料的管道瞬间安全电压限值。对于大部分防腐层，特别是3层PE管道的瞬间安全电压限值实际上应高于1500 V。

德国Afk第3号《对高压交流设备和交流电铁路设备和影响范围内管道在敷设和运行方面应采取的措施》和德国铁道、德国邮政和德国电站联盟的设备间干扰问题仲裁机构认为，在没有防护措施的管道上，允许的短时感应最大电压限值为1000 V；用沥青作防腐层的管道为1500 V，小于该值时可不采取接地措施。

（2）人身安全电压限值。长时间作用下的人体安全电压分为15 V、33 V和60 V三级，如下表 1所示。美国NACE RP 0177―2019标准第5.2.1.1条对15 V限值的解释如下：“对本推荐准则来说，15 V（均方根值）交流开路电压或5 mA或多些的干扰源电流容量，将被认为构成一种预料中的电击危险。” GB/T 3805―2008《特低电压（ELV）限值》中规定的33 V（均方根值）限值，考虑的是干燥环境下人体长时间能够承受的安全电压，并且该标准指出此限值没有人群针对性,且对于接触面积小于1 cm²的不可握紧部分,给出了更高的电压限值。GB 6830―1986《电信线路遭受强电线路危险影响的允许值》规定，强电线路在正常运行状态下，通信导线上的纵电动势容许值为60 V。以上标准考虑的是电信工作人员在接触通信线时，加载到人体上的安全电压限值。交流输电线路正常运行时极导线电流的主要频率为50 Hz，根据GB/T 3805―2008中规定，频率为15 Hz～100 Hz的人体稳态安全电压限值相同，同时考虑到该安全限值的职业针对性，人身安全电压限值方面取60 V。

表 1 人体长时间安全电压标准

（3）输电线路故障状态下的安全限值。目前国内最常用的管道防腐层材料为3层PE和FBE（熔结环氧粉末）。根据国内试验结果，这两种防腐层材料的瞬时安全电压限值一般都能达到几十千伏，远远高于管道防腐层上可能出现的最大涂层电压。因此，以短时人体安全电压限值作为判定交流输电线路与管道安全距离的标准，也是一种常用选择。短时作用下的人体瞬间安全电压有关标准如表 2所示。GB 6830―1986采用了CCITT的推荐值。但根据世界各国现场运行经验，CCITT的推荐值偏于保守。正是出于这种认识，ITU-T（国际电信联盟）建议对高可靠输电线路的感应电压允许值按故障切除时间分等级，故障切除时间越短，危险影响标准越高，如表 2中所示限值。据此，我国在DL/T 5033―2006《输电线路对电信线路危险和干扰影响防护设计规程》中采用了这一建议。

表 2 短时作用下的人体瞬间安全电压标准

（4）输电线路杆塔遭受雷击时限值。由于在雷雨天气下一般不开展管道作业，输电线路雷击故障时考虑管道作业人员的人身安全意义不大，但对管道影响很大。因为输电线路遭受雷击时，一方面，高幅值的雷电流会沿着架空输电线路向远处传播，并在周围空间产生很强的空间电磁场，从而对输油输气管道产生感性电磁耦合；另一方面，雷电流会通过雷击点两侧的杆塔逐级泄放入地，入地雷电流引起地电位的升高，从而对输油输气管道产生阻性耦合。只是目前国内外在这方面一直还没有明确的限值要求，需要进一步深入研究。

最后还需要提出两点。

一是要把对邻近设施的交流干扰水平降低到安全限值以下，就必须设置可靠有效的防护装置，其中梯度控制线是最新、最有效的防护方法，主要由并行埋设在管道周围并有规律地与管道相连的一根或多根裸锌导体组成，可以为管道提供良好的接地，从而降低管道的电势，还可以抬高管道周围附近大地的电势，降低管道与附近大地之间的电压差。这无论对感性干扰还是传导性干扰，都可以大大降低接触电压和管道保护层电压。

二是保证在高电压等级交流输电线路邻近管道系统的安全性，国外已经制定了相关标准规范和各种工程设计必须严格遵循相应的规程。国内相关的标准和制度也正在制定和完善中，并逐步开始使用，但如何结合实际工程进行电磁干扰安全性研究，并定量分析计算各主要参数对结果的影响，在国内还处于起步阶段，需要迎头赶上。

（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：相生荣，1985年生，高级工程师，甘肃省电力设计院送电部设计项目经理，主要从事超高压、特高压输电线路设计。联系方式：13893138618，srxiang025x@ceec.net.cn。