王紅波1 徐小東2

1.國家管網(wǎng)集團北方管道秦皇島輸油氣分公司；2.中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司

摘要：根據最新的交流雜散電流干擾標準，預測分析了新建輸電線(xiàn)路對在役埋地輸油管道的雜散電流干擾影響，并提出相應的干擾防護措施和施工管理要求，為行業(yè)類(lèi)似案例提供參考。

關(guān)鍵詞：交流干擾；模擬計算；輸油管道；防護措施

隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展，油氣管道和輸電線(xiàn)路發(fā)生交叉伴行的可能性逐漸增多，特殊情況下可能共用同一走廊。由于電磁感應效用，高壓輸電線(xiàn)路所產(chǎn)生的雜散電流對管道干擾風(fēng)險越來(lái)越高，如不及時(shí)采取適當的排流緩解措施，將威脅管道安全平穩運行。本文以輸油管道周邊新建220 kV交流輸電線(xiàn)路為例，探討管道雜散電流干擾預防，并提出對輸電線(xiàn)路工程的管理要求。

1  基本情況

某成品油輸送管道長(cháng)87 km，管徑406.4 mm，材質(zhì)L415，設計壓力9.5 MPa。新建交流輸電線(xiàn)路電壓等級220 kV，設計最大負載電流2519 A，線(xiàn)路總長(cháng)111.35 km。兩者交叉并行間距約50 m，伴行長(cháng)度約10 km，交叉角度分別為61°、64°，詳見(jiàn)圖 1。

圖 1 輸電線(xiàn)路與管道交叉伴行位置

2  交流干擾的可接受準則

交流干擾腐蝕機理還在研究階段，各國關(guān)于交流腐蝕的評判標準也不統一。根據實(shí)踐經(jīng)驗和研究成果，我國最新出臺的關(guān)于交流干擾的評估標準，分別是國標GB/T 40377―2021《金屬和合金的腐蝕 交流腐蝕的測定 防護準則》和石油行業(yè)標準SY/T 0087.6―2021《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價(jià)標準 第6部分：埋地鋼質(zhì)管道交流干擾腐蝕評價(jià)》。兩部標準綜合考慮了交流干擾電壓、交流電流密度和管道陰極保護電位等因素，對交流干擾腐蝕的可接受準則為同時(shí)滿(mǎn)足條件1和條件2：

條件1：管道平均交流電壓應降到15 V以下；

條件2：滿(mǎn)足①和②其中之一。①平均交流電流密度低于30 A/m2；②在平均直流電流密度低于1 A/m2或極化電位正于﹣1.15 VCSE，且極化電位負于﹣0.90 VCSE時(shí)，平均交流電流密度可大于或等于30 A/m2且小于100 A/m2。

3  現場(chǎng)檢測

現場(chǎng)每隔1 km，對管道沿線(xiàn)的土壤電阻率進(jìn)行測試，其平均值為14 Ω·m，小于20 Ω·m，土壤腐蝕性為強，易發(fā)生交流干擾腐蝕。同時(shí)，對交叉伴行管段的陰極保護電位進(jìn)行了監測，管道的通電電位平均值﹣1.14 V～﹣1.24 V，斷電電位平均值﹣0.75 V～﹣1.175 V。管道陰保電位無(wú)法穩定在﹣0.9 V～﹣1.15 V之間。保守選擇平均交流電流密度低于30 A/m2作為交流干擾的可接受標準。

4  仿真預測

按照標準要求，針對新建高壓輸電線(xiàn)路干擾源，計算管道交流電壓預估值。根據預估值大小，采取相應的交流干擾緩解措施，以降低交流干擾腐蝕的可能性。委托中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司采用專(zhuān)業(yè)仿真計算軟件進(jìn)行預估分析。

（1）交流干擾程度預測。以輸電線(xiàn)路最大設計負載電流作為干擾源進(jìn)行仿真計算，得出輸油管道的交流干擾電壓最大值約6.66 V。按照土壤電阻率14 Ω·m計算，交流干擾電流密度107.2 A/m2，遠大于30 A/m2，交流干擾影響程度為強，如圖 2所示。同時(shí)，監測結果表明管道陰極保護電位不在﹣0.9 VCSE～﹣1.15 VCSE，需要采取交流干擾排流緩解措施，使管道全線(xiàn)交流干擾電流密度小于30 A/m2。

圖 2 預測的交流干擾電壓曲線(xiàn)（緩解前）

（2）緩解措施。采用“梯度控制線(xiàn)”法，即在管道周?chē)�平行埋設一根或多根裸鋅導體與管道相連，為管道提供良好接地，使管道與附近大地之間的電壓差達到可接受水平。

經(jīng)多次模擬計算，采取“鋅帶+固態(tài)去耦合器”交流干擾緩解措施，交叉伴行管段增設9處鋅帶，排流點(diǎn)位置選取與伴行段接近和遠離位置，如圖 3所示。計算結果表明：在采取緩解措施后，管道交流干擾電壓有效降低，預測管道交叉伴行段交流干擾電流密度小于 30 A/m2，滿(mǎn)足可接受準則要求，如圖 4所示。

圖 3 預設的排流緩解點(diǎn)

圖 4 預測的交流干擾電壓曲線(xiàn)（緩解后）

5  管理要求

基于上述評估結果，依據相關(guān)法律法規和集團公司相關(guān)管理規定，對電力建設方提出如下安全管理要求。

（1）按照《石油天然氣管道保護法》第三十五條規定，輸電線(xiàn)路施工單位事先應到所在地管道保護主管部門(mén)辦理申請手續經(jīng)安全評審后方可施工。

（2）輸電線(xiàn)路建設單位應出資并配合管道方，按照相關(guān)技術(shù)要求提前實(shí)施交流干擾緩解措施。輸電線(xiàn)路投運后，應立即開(kāi)展交流干擾專(zhuān)項檢測，對緩解措施效果進(jìn)行測試評定。

（3）遠期輸電線(xiàn)路負載如發(fā)生重大調整，電力運行方應及時(shí)告知管道運行方，并重新開(kāi)展管道交流干擾腐蝕評價(jià)，配合落實(shí)相應交流腐蝕緩解措施。

（4）雙方簽訂管道保護協(xié)議，按照“后建服從先建”的原則，明確輸電線(xiàn)路建設方在工程建設期、運行期的責任和義務(wù)。

6  結論

（1）管道企業(yè)應從輸電線(xiàn)路工程項目規劃建設階段提前介入，預估交流干擾程度，采取措施緩解交流干擾影響，從源頭降低輸電線(xiàn)路建設對輸油管道安全運行帶來(lái)的風(fēng)險。

（2）雙方提前簽訂管道保護協(xié)議，約定輸電線(xiàn)路建設方在交流干擾事前預估、緩解措施事中實(shí)施、緩解效果事后檢測等工作中的責任和義務(wù)。

（3）采用最新的管道交流干擾可接受標準，能進(jìn)一步提高交流干擾評估的可靠性。

作者簡(jiǎn)介：王紅波，1982年生，工程師，燕山大學(xué)畢業(yè)，本科，現任秦皇島輸油氣分公司寶坻作業(yè)區副主任，從事管道相關(guān)工作15年。聯(lián)系方式：15033559060，wanghb@pipechina.com.cn。