干扰机理

正常情况下，高压直流输电系统主要采用双极运行方式实现远距离输电。如图 1（a）所示，极Ⅰ、极Ⅱ回路电流数值基本相等但方向相反，即使设备整流运行的差异导致极Ⅰ和极Ⅱ间存在一定的不平衡电流（通常控制在输送电流的1%以内），由于接地极通常设置在远离管道设施的位置，这一数量级的不平衡电流不会对油气管道造成明显的直流干扰。

在投运初期、年度检修或出现故障排查时，高压直流输电系统则切换为单极大地回路模式运行，如图 1（b）所示。这种运行模式下，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，会分别在送端和受端的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其设施造成显著的杂散电流干扰影响。

图 1 高压直流输电系统接地极运行方式原理

干扰规律

高压直流输电接地极干扰主要指接地极单极大地回路运行时对管道的干扰，其对管道造成干扰最直接的体现是管地电位发生偏移。根据管道所处的位置和高压直流接地极单极运行极性的不同，管道的不同管段可以吸收、传导或释放接地极的入地电流。

图 2为接地极单极运行对管道造成的干扰影响示意图，当与管道接近的高压直流接地极以阳极模式运行（即向大地中释放电流）时，来自接地极的杂散电流由位于其附近区域的管道所吸收，管地电位发生负向偏移，该段区域称为阴极干扰区，然后在远离接地极的位置从管道中重新排入大地，管地电位则发生正向偏移，该段区域称为阳极干扰区。相反，当高压直流接地极在管道附近以阴极模式运行（即从大地中吸收电流）时，杂散电流在远离接地极的区域由管道所吸收，管地电位发生负向偏移，而在接地极附近的管道中重新排入大地，管地电位则正向偏移。值得注意的是，由于接地极产生的杂散电流大小和流向往往不同，管道上观测到的正向电位偏移和负向电位偏移的幅度往往并不相等，这与阴极极化和阳极极化的反应特征有关。

图 2 阳极和阴极运行时对管道造成的干扰影响示意

干扰危害

根据上文介绍接地极干扰的规律，在阳极干扰区，管地电位正向偏移，管道/土壤界面发生阳极腐蚀反应，导致管道腐蚀，管壁局部减薄甚至可发展为穿孔。在阴极干扰区，管地电位负向偏移，金属/土壤界面发生阴极吸氧反应，导致管道防腐层破损点处碱性增强，防腐层存在阴极剥离风险。同时伴随析氢反应，导致管道钢的氢脆风险增加。此外，无论阳极干扰区还是阴极干扰区，过高的管地电位偏移均可能导致管道沿线或场站的设备设施损坏以及人员安全风险增加。 

（北京安科腐蚀技术有限公司高级工程师陈少松  供稿）