王紅波1 徐小東2

1.國家管網(wǎng)集團(tuán)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(jù)最新的交流雜散電流干擾標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)測分析了新建輸電線路對在役埋地輸油管道的雜散電流干擾影響，并提出相應(yīng)的干擾防護(hù)措施和施工管理要求，為行業(yè)類似案例提供參考。

關(guān)鍵詞：交流干擾；模擬計算；輸油管道；防護(hù)措施

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，油氣管道和輸電線路發(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(yīng)效用，高壓輸電線路所產(chǎn)生的雜散電流對管道干擾風(fēng)險越來越高，如不及時采取適當(dāng)?shù)呐帕骶徑獯胧�，將威脅管道安全平穩(wěn)運(yùn)行。本文以輸油管道周邊新建220 kV交流輸電線路為例，探討管道雜散電流干擾預(yù)防，并提出對輸電線路工程的管理要求。

1  基本情況

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

圖 1 輸電線路與管道交叉伴行位置

2  交流干擾的可接受準(zhǔn)則

交流干擾腐蝕機(jī)理還在研究階段，各國關(guān)于交流腐蝕的評判標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究成果，我國最新出臺的關(guān)于交流干擾的評估標(biāo)準(zhǔn)，分別是國標(biāo)GB/T 40377―2021《金屬和合金的腐蝕 交流腐蝕的測定 防護(hù)準(zhǔn)則》和石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0087.6―2021《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價標(biāo)準(zhǔn) 第6部分：埋地鋼質(zhì)管道交流干擾腐蝕評價》。兩部標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮了交流干擾電壓、交流電流密度和管道陰極保護(hù)電位等因素，對交流干擾腐蝕的可接受準(zhǔn)則為同時滿足條件1和條件2：

條件1：管道平均交流電壓應(yīng)降到15 V以下；

條件2：滿足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(fù)于﹣0.90 VCSE時，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(xiàn)場檢測

現(xiàn)場每隔1 km，對管道沿線的土壤電阻率進(jìn)行測試，其平均值為14 Ω·m，小于20 Ω·m，土壤腐蝕性為強(qiáng)，易發(fā)生交流干擾腐蝕。同時，對交叉伴行管段的陰極保護(hù)電位進(jìn)行了監(jiān)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。管道陰保電位無法穩(wěn)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(biāo)準(zhǔn)。

4  仿真預(yù)測

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，針對新建高壓輸電線路干擾源，計算管道交流電壓預(yù)估值。根據(jù)預(yù)估值大小，采取相應(yīng)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)有限公司采用專業(yè)仿真計算軟件進(jìn)行預(yù)估分析。

（1）交流干擾程度預(yù)測。以輸電線路最大設(shè)計負(fù)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(yuǎn)大于30 A/m2，交流干擾影響程度為強(qiáng)，如圖 2所示。同時，監(jiān)測結(jié)果表明管道陰極保護(hù)電位不在﹣0.9 VCSE～﹣1.15 VCSE，需要采取交流干擾排流緩解措施，使管道全線交流干擾電流密度小于30 A/m2。

圖 2 預(yù)測的交流干擾電壓曲線（緩解前）

（2）緩解措施。采用“梯度控制線”法，即在管道周圍平行埋設(shè)一根或多根裸鋅導(dǎo)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(dá)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(shè)9處鋅帶，排流點(diǎn)位置選取與伴行段接近和遠(yuǎn)離位置，如圖 3所示。計算結(jié)果表明：在采取緩解措施后，管道交流干擾電壓有效降低，預(yù)測管道交叉伴行段交流干擾電流密度小于 30 A/m2，滿足可接受準(zhǔn)則要求，如圖 4所示。

圖 3 預(yù)設(shè)的排流緩解點(diǎn)

圖 4 預(yù)測的交流干擾電壓曲線（緩解后）

5  管理要求

基于上述評估結(jié)果，依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)和集團(tuán)公司相關(guān)管理規(guī)定，對電力建設(shè)方提出如下安全管理要求。

（1）按照《石油天然氣管道保護(hù)法》第三十五條規(guī)定，輸電線路施工單位事先應(yīng)到所在地管道保護(hù)主管部門辦理申請手續(xù)經(jīng)安全評審后方可施工。

（2）輸電線路建設(shè)單位應(yīng)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。輸電線路投運(yùn)后，應(yīng)立即開展交流干擾專項(xiàng)檢測，對緩解措施效果進(jìn)行測試評定。

（3）遠(yuǎn)期輸電線路負(fù)載如發(fā)生重大調(diào)整，電力運(yùn)行方應(yīng)及時告知管道運(yùn)行方，并重新開展管道交流干擾腐蝕評價，配合落實(shí)相應(yīng)交流腐蝕緩解措施。

（4）雙方簽訂管道保護(hù)協(xié)議，按照“后建服從先建”的原則，明確輸電線路建設(shè)方在工程建設(shè)期、運(yùn)行期的責(zé)任和義務(wù)。

6  結(jié)論

（1）管道企業(yè)應(yīng)從輸電線路工程項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)階段提前介入，預(yù)估交流干擾程度，采取措施緩解交流干擾影響，從源頭降低輸電線路建設(shè)對輸油管道安全運(yùn)行帶來的風(fēng)險。

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

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

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