干擾機理

正常情況下，高壓直流輸電系統主要采用雙極運行方式實(shí)現遠距離輸電。如圖 1（a）所示，極Ⅰ、極Ⅱ回路電流數值基本相等但方向相反，即使設備整流運行的差異導致極Ⅰ和極Ⅱ間存在一定的不平衡電流（通�？刂圃谳斔碗娏鞯�1%以?xún)龋�，由于接地極通常設置在遠離管道設施的位置，這一數量級的不平衡電流不會(huì )對油氣管道造成明顯的直流干擾。

在投運初期、年度檢修或出現故障排查時(shí)，高壓直流輸電系統則切換為單極大地回路模式運行，如圖 1（b）所示。這種運行模式下，輸送電流通過(guò)接地極流入大地形成閉合回路，大量電流通過(guò)大地回流，會(huì )分別在送端和受端的接地極周?chē)鷺O大程度地抬升或降低地電勢，對附近的金屬管道及其設施造成顯著(zhù)的雜散電流干擾影響。

圖 1 高壓直流輸電系統接地極運行方式原理

干擾規律

高壓直流輸電接地極干擾主要指接地極單極大地回路運行時(shí)對管道的干擾，其對管道造成干擾最直接的體現是管地電位發(fā)生偏移。根據管道所處的位置和高壓直流接地極單極運行極性的不同，管道的不同管段可以吸收、傳導或釋放接地極的入地電流。

圖 2為接地極單極運行對管道造成的干擾影響示意圖，當與管道接近的高壓直流接地極以陽(yáng)極模式運行（即向大地中釋放電流）時(shí)，來(lái)自接地極的雜散電流由位于其附近區域的管道所吸收，管地電位發(fā)生負向偏移，該段區域稱(chēng)為陰極干擾區，然后在遠離接地極的位置從管道中重新排入大地，管地電位則發(fā)生正向偏移，該段區域稱(chēng)為陽(yáng)極干擾區。相反，當高壓直流接地極在管道附近以陰極模式運行（即從大地中吸收電流）時(shí)，雜散電流在遠離接地極的區域由管道所吸收，管地電位發(fā)生負向偏移，而在接地極附近的管道中重新排入大地，管地電位則正向偏移。值得注意的是，由于接地極產(chǎn)生的雜散電流大小和流向往往不同，管道上觀(guān)測到的正向電位偏移和負向電位偏移的幅度往往并不相等，這與陰極極化和陽(yáng)極極化的反應特征有關(guān)。

圖 2 陽(yáng)極和陰極運行時(shí)對管道造成的干擾影響示意

干擾危害

根據上文介紹接地極干擾的規律，在陽(yáng)極干擾區，管地電位正向偏移，管道/土壤界面發(fā)生陽(yáng)極腐蝕反應，導致管道腐蝕，管壁局部減薄甚至可發(fā)展為穿孔。在陰極干擾區，管地電位負向偏移，金屬/土壤界面發(fā)生陰極吸氧反應，導致管道防腐層破損點(diǎn)處堿性增強，防腐層存在陰極剝離風(fēng)險。同時(shí)伴隨析氫反應，導致管道鋼的氫脆風(fēng)險增加。此外，無(wú)論陽(yáng)極干擾區還是陰極干擾區，過(guò)高的管地電位偏移均可能導致管道沿線(xiàn)或場(chǎng)站的設備設施損壞以及人員安全風(fēng)險增加。 

（北京安科腐蝕技術(shù)有限公司高級工程師陳少松  供稿）