川氣東送安徽、浙滬段雜散電流干擾的檢測與防護

潘 晨

（中石化節能環保工程科技有限公司，湖北 武漢 430223）

0 引言

川氣東送管道工程西起川東北普光首站，東至上海末站，全長約1700km，管徑Φ1016，設計壓力10MPa；管道全線采用外防腐層與陰極保護相聯合的保護措施。該管線外防腐層采用三層PE，陰極保護采用強制電流陰極保護。

此段管線投產至今，長期以來受到雜散電流干擾，嚴重影響了管道陰極保護的正常運行，使管道安全存在重大隱患。由于安徽、浙滬局部管段存在著嚴重的雜散電流干擾，需要進行排流整改。為做好排流整改工作，先對管線雜散電流腐蝕狀況進行了全面的檢查，根據檢查的結果制定排流方案。

1 雜散干擾危害

雜散電流通過鄰近的防腐層良好的管道網絡可以傳送到幾公里以外的地方，雜散干擾電流會對鄰近的地下金屬管線/地下結構產生非常有害的影響。雜散電流干擾的危害表現在：在管道的雜散電流流出點，管體會受到強烈的腐蝕。若不采取合適的治理措施，這種干擾致使管道的管體在很短的時間內腐蝕穿孔，發生管道安全事故。

川氣東送干線管道安徽、浙滬分部管段，自十字鎮到嘉興站，每月下旬會出電位波動現象，嚴重影響了管道陰極保護的正常投用，因此本次針對受干擾管道進行了詳細的雜散電流檢測。

2 直流雜散電流檢測

2.1 管道干擾程度調查

根據現場測量，管道管地電位在-2.9～+1.3V之間波動，正向偏移遠大于100mV的判據，因此，應采取直流干擾防護措施。

2.2 直流雜散電流檢測實施過程

采用表1中的儀器在管道、高壓線、換流站周圍進行電場和電位梯度的測量，確定干擾源與受干擾管道電位變化的相關性。

表1 檢測應用儀器

3 直流雜散電流檢測數據及結果

3.1 各管段電位同步檢測結果

對十字鎮分輸站、十字鎮分輸站至晏公殿閥室、晏公殿閥室至楊家沖閥室、楊家沖閥室至后林村閥室進行了管地電位的同步檢測，具體如圖1～圖4所示。通過專業波形分析比較軟件，四處波形相似度90%以上，基本可以證明十字鎮至后林村閥室段管地電位變化趨勢一致，為同一干擾源所致。

圖1 十字鎮分輸站管地電位波形圖

圖2 十字鎮分輸站至晏公殿閥室管地電位波形圖

圖3 晏公殿閥室至楊家沖閥室管地電位波形圖

圖4 楊家沖閥室至后林村閥室管地電位波形圖

3.2 直流干擾源確定

根據當地電力公司提供，安徽省境內有林峰線500kV直流輸電線路，±800kV復奉線直流輸電線路，±500kV宜華直流輸電線路等。管道與高壓線第一次交叉是在十字鎮下游1392號樁附近。

為確認是否為高壓輸電線路對管道造成干擾，對管道和高壓線附近進行了電位梯度的測量和比較分析，選取點為楊家沖閥室前后，該位置管道與多條高壓直流輸電線路平行，平行間距約400m。

管道附近的電位梯度為：平行0.5mV/m，垂直3.1mV/m。

高壓線附近的電位梯度為：平行0.4mV/m，垂直4.0mV/m。

比較兩者電位梯度，大小有所差距，方向基本一致。

對上海末站附近奉賢、華新等換流站做了電位梯度測量，管道無干擾時，該段幾處換流站周圍電位梯度非常小；管道有干擾時，已對華新換流站周圍（約5km距離，多處測量）做了電位梯度的測量，電位梯度為5.1mV/m，方向大體指向上海末站。

與周圍甬滬寧、蘇南、港化燃氣等管道管理部門做了初步溝通，處于換流站周圍管道受干擾頻率和現象基本一致。

根據調查結果和已測量數據推斷，川氣東送管道安徽、浙滬分部所受直流干擾源為直流高壓輸電線路與直流換流站。

4 干擾原理

雙極高壓直流輸電系統采用兩根電力線，一根從發電廠連接到用電負荷；另一根回線從用電負荷連接到發電廠。雙極高壓直流輸電系統還有接地電極，從而容許不平衡電流經由大地從發電廠流到用電負荷，或者從用電負荷流回發電廠。這些不平衡電流通常小于100A，可以連續流動幾個小時。

當系統出現失常或者在計劃例行維修期間，可以通過電力線1或者電力線2輸送電流，返回電流可以通過大地流回發電廠。這樣可以幾千安培的電流經有大地回路流回，從而造成地下河水下管道及設施的直流干擾。由于正負極均有接地漏電的可能，因此電流方向有可能變化，及受干擾管道的正負可能存在變化。電流流入管道的位置，管地電位負向偏移，電流流出管道的位置，管地電位正向偏移。

5 直流雜散電流干擾治理建議

5.1 直流排流方式的選擇

本管道部分管段受到不同程度的直流干擾，因此應進行直流雜散電流排流，一般直流雜散電流排流有直接排流、極性排流、強制排流和接地排流四種方式。

根據本管道受干擾情況調查，基本確定為直流輸電線路干擾，但該干擾很難使用直接將管道與高壓線塔連接的方式排流，因此，排流方式為接地排流結合強制排流的方式。使用接地排流，安裝犧牲陽極地床，抑制管道電位過于偏負的趨勢。使用強制排流，使用陰保站恒電位儀，給管道施加陰極保護電流，抑制管道電位偏正的趨勢。

5.2 直流排流點的選擇

一般直流干擾中，雜散電流從管道破損點流入，流經管道，從管道破損點流出，電流流入點電位偏負，電流流出點電位偏正。應當在流入點做靜電屏蔽，改善防腐層質量，減少雜散電流的流入；應當在流出點做接地排流，使大部分雜散電流通過接地床流入大地，減少防腐層破損點的泄漏電流對管體的腐蝕。

在陰保場站做單側接地，試驗排流效果。經測量，管道內直流雜散電流最大值約4.2A，雜散電流流出點管道電位可達+1.3V，在該點做接地排流試驗，接地電阻約5Ω。做接地排流試驗時，測得管到電位從+1.3V變為-0.5V，接地體電位從-0.7V變為-0.5V，排流電流為1.7A，排流效果明顯。

根據已有檢測數據，建議在十字鎮、楊家沖閥室、湖州和嘉興四個點站場閥室附近做接地排流和強制排流。

圖5 接地排流接線原理圖

5.3 排流措施

強制排流使用十字鎮、湖州和嘉興站恒電位儀，抑制管地電位偏正的趨勢；接地排流使用各處的接地陽極，減小從破損點流入管道的雜散電流數量，一致管道電位偏負的趨勢；選在十字鎮站、楊家沖閥室、湖州站、嘉興站匯流點外30～40m處，使用鋅合金犧牲陽極，接線原理如圖5所示。

采用多支陽極并聯使用，選用同一爐號或開路電位相近的陽極。

陽極埋設方式按軸向和徑向分為立式和水平式兩種。一般情況下陽極距管道外壁3～5m，最小不宜＜0.5m，埋設深度以陽極頂部距地面不＞1m為宜。成組布置時，陽極間距以2～3m為宜。

陽極應埋設在土壤冰凍線以下。在地下水低于3m的干燥地帶，陽極應適當加深埋設；埋設在河床中的陽極應避免洪水沖刷和河床挖泥清淤時的損壞。

在布設陽極時，注意陽極與管道間不應存在有金屬構筑物。

上述措施的正確實施，可以有效地治理當前的雜散電流對該區域內管道造成的危害，有效地控制該區域內的管道腐蝕危險，確保管道能夠安全、正常運行。

6 結語

由于常見的雜散電流干擾源增多，嚴重危害到埋地管道的安全。可以綜合利用目前已有的雜散電流存在及干擾源定位的檢測判斷方法，進行雜散電流下的防護與排流。川氣東送安徽、浙滬段說明了雜散電流的檢測、判斷方法和排流改造。

結合目前國內管道工程經驗，可通過鋅陽極接地排流解決直流干擾。

在此，感謝天津市嘉信技術工程公司對川氣東送安徽、浙滬段排流工程的技術支持。