天然氣管道雜散電流干擾監(jiān)測及防護(hù)措施

孫銀娟成杰王勃張志浩西安長慶科技工程有限責(zé)任公

司

摘要：通過對某天然氣管道A、B線與鐵路交叉處的24h直流雜散電流干擾監(jiān)測，以及A、

B線距離鐵路最近測試樁lh內(nèi)的交流雜散電流干擾監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)干擾程度均為弱，管道可不采取

直流或交流干擾防護(hù)措施。若其他區(qū)域經(jīng)監(jiān)測需要進(jìn)行干擾防護(hù)時，直流干擾的防護(hù)應(yīng)按照排

流保護(hù)為主、綜合治理為輔、共同防護(hù)的原則進(jìn)行。直流干擾的防護(hù)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，選

取直接排流、嵌位式排流、犧牲陽極排流或固態(tài)耦合器排流等方式。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；雜散電流；直流干擾；監(jiān)測；防護(hù)

doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.033

直流干擾會引起管道的嚴(yán)重腐蝕，腐蝕的速率道處于雜散電流產(chǎn)生的地電位梯度變化劇烈區(qū)域

可達(dá)到自然腐蝕的幾十甚至幾百倍。直流或交流干內(nèi)引起的腐蝕。

擾的存在，對管線的安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，。

因比，如何有效地進(jìn)行干擾防護(hù)是管線管理的重要

工作。2015年1月14日至1月15日期間對某天然

氣管道A線和B線進(jìn)行直流雜散電流干擾監(jiān)測。

20：5年1月17日對這兩條管道離鐵路最近的測試

樁進(jìn)行了交流雜散電流干擾監(jiān)測和管道保護(hù)電位

監(jiān)測。

1檢測內(nèi)容及方法

某天然氣管道A線與某鐵路線橋墩I段交叉穿

越處進(jìn)行24h直流雜散電流干擾監(jiān)測；某天然氣管

道B線與某鐵路線橋墩II段交叉穿越處進(jìn)行24h直

流雜散電流干擾監(jiān)測；某天然氣管道A線和B線距

鐵路最近測試樁進(jìn)行l(wèi)h管道保護(hù)電位監(jiān)測和交流

雜散電流干擾監(jiān)測。

直流雜散電流干擾監(jiān)測期間，在管道垂直方向

和水平方向分別放置2個參比電極，電極間距40m,

采用存儲式雜散電流測試儀(HC-069)每隔1s監(jiān)

測儲存1個數(shù)據(jù)。

管道保護(hù)電位監(jiān)測和交流雜散電流干擾監(jiān)測

期間，在靠近鐵路測試樁用存儲式雜散電流測試儀

(HC-069)連接參比電極與管道，在高鐵運(yùn)行高峰

進(jìn)行l(wèi)h監(jiān)測。

2檢測結(jié)果及分析

2.1直流雜散電流干擾

直流雜散電流腐蝕又稱為直流干擾腐蝕，通常

是由地中雜散電流以管道為回路引起的腐蝕，或管

按照《埋地鋼制管道直流排流保護(hù)技術(shù)(SY/T

0017-2006)))標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)管道任意點(diǎn)上的管地電

位較自然電位偏移20mV或管道附近土壤電位梯度

大于0.5mV/m時，確認(rèn)為直流干擾。借助管地電

位梯度數(shù)據(jù)，按表1所列指標(biāo)判定雜散電流強(qiáng)弱程

度。

表1直流雜散電流干擾程度指標(biāo)

雜散電流干擾程度弱中強(qiáng)

管地電位梯度/mV?m-'<0.50.5~5.0>5.0

當(dāng)管道任意點(diǎn)上管地電位較自然電位正向偏移

100mV或者管道附近土壤電位梯度大于2.5mV/m

時，管道應(yīng)及時采取直流排流保護(hù)或其他防護(hù)

措施。

2.1,1禁天然與管道A崗

開始測試時間為2015年1月14日13:58,結(jié)

束測試時間為2015年1月15日13:58,測試時長

為24h,采樣速率為Is-1。該次監(jiān)測分為平行管道

和垂直管道監(jiān)測，計(jì)算的土壤電位悌度為平行土壤

電位梯度與垂直土壤電位梯度的矢量和。

從監(jiān)測結(jié)果看，白天高鐵運(yùn)行負(fù)荷大，土壤電

位梯度在白天變化幅度大，存在明顯的直流干擾。

夜間運(yùn)行車輛少，從1月14日22:44到1月15日

7:59之間共有6趟高鐵通過，在高鐵通過時間段

土壤電位梯度曲線都有明顯變化，該時間段內(nèi)其余

時間曲線非常平緩旦土壤電位梯度值較小，直流干

擾與火車通過時間吻合，說明高鐵運(yùn)行與直流雜散

電流干擾有明顯關(guān)聯(lián)。電氣化鐵路對埋地管線影響

大小與其饋電方式有關(guān)，該鐵路雖對管線造成直流

干擾，但從干擾程度看并不大，平均土壤電位梯度

為0.42mV,直流雜散電流干擾等級為弱等級。管

道附近土壤電位梯度低于2.5mV/m,管道不需要采

第34卷第9期(2015.09)《儀表電信〉

取直流排流保護(hù)或其他防護(hù)措施。變，且與高鐵通過時間沒有吻合，應(yīng)為高壓輸電線

2.1.2某天然氣管道B線和變電站影響，高鐵對管線沒有超標(biāo)交流干擾影

開始測試時間為2015年1月14日14:14,結(jié)響。管道保護(hù)電位受交流干擾的影響有較大跳動，

束測試時間為2015年1月15日14:14,測試時長大部分時間滿足-850mV保護(hù)準(zhǔn)則要求，管道保護(hù)

為24h,采樣速率為Is」，該次監(jiān)測分為平行管道電位平均值為-1.048V。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，該管道交流

和垂直管道監(jiān)測，計(jì)算的土壤電位梯度為平行土壤干擾電壓不高于4V,可不采取交流干擾防護(hù)措施。

電位梯度與垂直土壤電位梯度的矢量和。2.2.2某天然氣管道B線

從監(jiān)測結(jié)果看，白天高鐵運(yùn)行負(fù)荷大，土壤電此次測試時間為高鐵運(yùn)行高峰時間段。開始測

位梯度在白天變化幅度大，存在明顯的直流干擾。試時間為2015年1月17日10:28,結(jié)束測試時間

夜間運(yùn)行車輛少，從1月14日22:44到1月15tl為2015年1月17口11:28,測試時長1h,采樣速

7:59之間共有6趟高鐵通過，在高鐵通過時間段率為Is-L管道保護(hù)電位最小值為T.81V,最大

土壤電位梯度曲線都有明顯變化，該時間段內(nèi)其余值為-0.505V,平均值為-1.094Vo從管道交流

時間曲線非常平緩且土壤電位梯度值較小，直流干雜散電流干擾監(jiān)測曲線可看出，交流干擾電壓最

擾與火車通過時間吻合，說明高鐵運(yùn)行對直流雜散大值為5.66V,最小值為1.62V,平均值為2.25V。

電流干擾有明顯關(guān)聯(lián)。電氣化鐵路對埋地管線影響監(jiān)測期間共有11輛高鐵通過，由監(jiān)測數(shù)據(jù)可

大小與其饋電方式有關(guān)，該鐵路雖然對管線造成直看出，高鐵通過時，交流干擾電壓并未發(fā)生明顯變

流干擾，但從干擾程度看并不大，平均土壤電位梯化，交流干擾電壓基本在4V以下，最小值為1.62V,

度為0.15mV,直流雜散電流干擾等級為弱等級。最大值為5.66V,平均值為2.25V。幾處峰值干擾

管道附近土壤電位梯度低于2.5mV/m,則管道不需電壓與高鐵通過時間沒有吻合，因此處距變電站較

要采取直流排流保護(hù)或其他防護(hù)措施，近，應(yīng)為變電站和高壓輸電線影響，高鐵對管線沒

2.2交流雜散電流干擾有超標(biāo)交流干擾影響。管道保護(hù)電位受交流干擾的

按照《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)影響有較大跳動，大部分時間滿足-850mV保護(hù)準(zhǔn)

(GB/T50698—2011)》規(guī)定，當(dāng)管道上的交流干則要求，管道保護(hù)電位平均值為T.094V。按標(biāo)準(zhǔn)

擾電壓不高于4V時，可不采取交流干擾防護(hù)措規(guī)定，該管道交流干擾電壓不高于4V,可不采取

施；高于4V時，應(yīng)采用交流電流密度進(jìn)行評估。交流干擾防護(hù)措施。

管道受交流干擾的程度可按表2的規(guī)定判定。當(dāng)交

流干擾程度判定為強(qiáng)時，應(yīng)采取交流干擾防護(hù)措3干擾防護(hù)措施

施；判定為中時，宜采取交流干擾防護(hù)措施；判定3.1直流干擾防護(hù)

為弱時，可不采取交流干擾防護(hù)措施。直流干擾的防護(hù)應(yīng)按照排流保護(hù)為主、綜合治

___________表2交流干擾程度判斷指標(biāo)___________理為輔，共同防護(hù)的原則進(jìn)行。排流保護(hù)是直流干

交流干擾程度弱中強(qiáng)擾保護(hù)的主要方法，應(yīng)根據(jù)干擾程度、狀態(tài)，干擾

交流電流密度/A?nr?<3030?100>100源與管道位置關(guān)系，場地環(huán)境等條件，選擇直接排

2.2.1某天然氣管道A線流、極性排流、強(qiáng)制排流、接地排流等保護(hù)方式。

此次測試時間為高鐵運(yùn)行高峰時間段。開始測直流干擾防護(hù)中要考慮以下因素或防護(hù)措施：

試時間為2015年1月17日12:23,結(jié)束測試時間①干擾源惻應(yīng)采取措施，減少泄漏電流數(shù)量，使其

為2015年1月17日13:23,測試時長為1h,采樣對外部系統(tǒng)的干擾降至最?。虎谠谑芏_的管道系

速率為%管道保護(hù)電位最小值為7.66V,最統(tǒng)中，適當(dāng)、合理地裝設(shè)絕緣法蘭，以緩解或解決

大值為-0.619V,平均值為-1.048V。從管道交干擾問題；③電連接(包括串聯(lián)可調(diào)電阻)可以調(diào)

流雜散電流干擾監(jiān)測曲線可看出，交流干擾電壓整或改變管道內(nèi)干擾電流流向和分布，有助于提高

最大值為8.99V,最小值為0.2766V,平均值為排流效果；④防腐層修理和防腐等級加強(qiáng)，可限制

0.943V。流入或流出管道的干擾電流，緩解干擾和提高排流

監(jiān)測期間共有10輛高鐵通過，由監(jiān)測數(shù)據(jù)可保護(hù)效果；⑤改變預(yù)定的管道走向或陰極保護(hù)管線

以看出，高鐵通過時，交流干擾甩壓并未發(fā)生明顯陽極地床的位置；@調(diào)節(jié)陰極保護(hù)電流的輸出，或

變化，交流干擾電壓基本在4V以下。監(jiān)測到的交采用犧牲陽極保護(hù)代替強(qiáng)制電流陰極保護(hù)；⑦設(shè)置

流干擾電壓最小值為0.2766V,最大值為8.99V,屏蔽柵極或電場屏蔽，有助于改變雜散電流流向和

平均值為0.943V。幾處峰值干擾電玉都為瞬間跳

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油氣田地面工程(hlIp:〃www.yqtdmgc.com)

第34卷第9期（2015.09）〈儀表也信）

流入被干擾體的數(shù)量：⑧處干同一干擾M域，但產(chǎn)長度超過300m,且架空未埋地時，應(yīng)采取臨時接

權(quán)歸屬不同的埋地管道或地下電力、通信等纜線，地，以消除容性影響，避免管道上焊工或其他施工

應(yīng)在互相協(xié)商的基礎(chǔ)上，納人共同的干擾保護(hù)系人員受電擊，臨時接地體的接地電阻W10。；②管

統(tǒng)，實(shí)施共同保護(hù)，避免在獨(dú)立進(jìn)行干擾保護(hù)中形道與強(qiáng)電線路連續(xù)近距離平行段，應(yīng)對被干擾管道

成相互間的再生干擾。在不超過2km的間隔上設(shè)置排流裝置，并應(yīng)考慮

采取直流干擾防護(hù)措施后，應(yīng)盡可能使受干擾被干擾管道的首、末兩端，接近和遠(yuǎn)離點(diǎn)，最大電

壓/電流泄漏點(diǎn)；③管道與強(qiáng)電線路的交叉角度小

影響的管道（包括共同防護(hù)的構(gòu)筑物）上任意點(diǎn)的

管地電位恢復(fù)到未受干擾前的狀態(tài)或達(dá)到陰極保護(hù)于55°時，應(yīng)在交叉點(diǎn)的合適位置安裝排流裝

置；④在管道與強(qiáng)電線路/通訊鐵塔的基礎(chǔ)、拉線

電位標(biāo)準(zhǔn)；盡可能使受干擾影響的管道（包括共同

及其按地體的間距不符合規(guī)范要求時，應(yīng)對此點(diǎn)進(jìn)

防護(hù)的構(gòu)筑物）的管地電位的負(fù)向偏移不超過所用

行強(qiáng)電沖擊的屏蔽保護(hù)，且一條屏蔽線應(yīng)至少有兩

防腐層的陰極剝離電位；對排流保護(hù)系統(tǒng)以外的埋

點(diǎn)通過去耦合裝置與被保護(hù)的管道跨接，并應(yīng)保證

地管道或地卜.金屬構(gòu)筑物的干擾盡可能小。實(shí)施排

屏蔽線與強(qiáng)電接地體的間距22m;⑤在監(jiān)控閥室

流保護(hù)后，如排流效果達(dá)不到上述要求時.,可按表

兩側(cè)管道的合適位置設(shè)置排流裝置；⑥接地電纜/

3所列指標(biāo)評定。屏蔽線可采用加強(qiáng)型鋅帶或裸銅線，對于僅作為排

表3排流保護(hù)效果評定指標(biāo)流性質(zhì)的接地線，其長度應(yīng)根據(jù)排流點(diǎn)的土壤電阻

排流類型干擾時管地電位/v正電位平均值比小率和管道的接地電阻（一般不超過2Q）共同決

>10>95定，對于作為屏蔽性質(zhì)的鋅帶或裸銅線，應(yīng)根據(jù)接

直接向十抗源排流地體與管道的距離、交叉形式、交叉頻率等情況確

（直接、極性、強(qiáng)制排流方式）10'5>90

<5>85定鋅帶或裸銅線的安裝數(shù)量和形式；⑦根據(jù)GB/T

>10>9050698—2011的規(guī)定，埋地管道與架空送電線路的

間接向干擾源排流距離宜符合下列要求：在開闊地區(qū)埋地管道與架空

10、5>85

（接地排流方式）

送電線路桿（塔）基腳間控制的最小距離宜為最高

<5>80

桿（塔）高，在路徑受限地區(qū)，埋地管道與交流電

3.2交流干擾防護(hù)

力系統(tǒng)的各種接地裝置之間的水平距離一般情況下

交流干擾防護(hù)對象通常是管道沿線的高壓輸電

不宜小于表4的規(guī)定。

線路（110kV及以上）、高壓鐵塔、變電所、電氣

化鐵路等強(qiáng)電線路在埋地管道上所產(chǎn)生的電容耦表4埋地耀與交流翻體的最小距離

合、電感耦合、電阻耦合及其產(chǎn)生的交流腐蝕影

電樂等級/kVW220330500

響,除電容耦合影響外，其余影響均可通過接地或鐵塔或電桿接地/m5.06.07.5

屏蔽保護(hù)解決，這些措施主要是解決管道陰極保護(hù)

與接地排流保護(hù)的矛盾。而管道采取相應(yīng)的交流防4結(jié)語

護(hù)措施后，每處排流點(diǎn)應(yīng)滿足以下防護(hù)準(zhǔn)則：①排處于輸電線路、電氣化鐵路及接地體附近的管

流后，管道上的長期交流感應(yīng)電壓W10V;②在管道應(yīng)加強(qiáng)管理，防止對管道維護(hù)人員的傷害。應(yīng)定

道的交流干擾區(qū)段內(nèi)，管道涂層破損點(diǎn)處的交流電期對管線與鐵路交叉點(diǎn)等干擾情況多變區(qū)域進(jìn)行雜

散電流干擾監(jiān)測。當(dāng)干擾環(huán)境發(fā)生變化時，應(yīng)進(jìn)行

流密度K60A/m2；③交流高壓線路發(fā)生單相接地故

調(diào)查，如發(fā)生雜散電流超標(biāo)的情況應(yīng)及時采取相應(yīng)

障時，在管道上產(chǎn)生的短期瞬時干擾電