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1、埋地管道与高压沟通输电线之间的安全距离杨超;李自力;崔淦;丁小勇【摘 要】建设在同一路由内的管道和高压沟通输电线,管道不行避开地受到高压沟通输电线的干扰,而管道与高压线之间的安全距离则是保证管道不必实行排流的重要指标.为探究埋地管道与高压沟通输电线安全距离的问题,分别取 4,6,8,10V 作为管道上感应电压的限值,利用相关软件争论了高压线稳态运行电流、管道与高压线的平行长度和土壤电阻率对安全距离的影响规律.结果说明,把 4V 作为感应电压限值时,安全距离远大于其他三个限值对应的安全距离;随着平行长度、稳态运行电流和土壤电阻率的增大,安全距离也相应增大.【期刊名称】腐蚀与防护【年(卷),期】2
2、023(037)001【总页数】4 页(P56-59)【关键词】埋地管道;高压沟通输电线;感应电压;安全距离【作 者】杨超;李自力;崔淦;丁小勇【作者单位】大学(华东)储运与建筑工程学院,青岛 266580;大学(华东)储运与建筑工程学院,青岛 266580;大学(华东)储运与建筑工程学院, 青岛 266580;北京油气调控中心,北京 100007【正文语种】中 文【中图分类】TE988经济的进展使得工业用地日益削减，为了充分利用土地进展根底建设，目前通常将管道和高压线敷设在同一路由中，即公共走廊1。在公共走廊内的多种管道、电缆和高压线的相互干扰影响是不行避开的2，尤其是电气化设施产生的杂散电
3、流腐蚀以及架空高压沟通输电线路对埋地油气管道的电磁干扰影响3-4。关于土壤中的杂散电流对埋地管道的腐蚀，在 SY-T 0017-2023埋地钢质管道直流排流保护技术标准中明确规定了推断干扰存在和必需进展杂散电流排流的数值，并且对排流后的相关数值进展了严格的限定；在国内技术中多承受 SCM 测试、地电位梯度测试等方法来测量相关参数；而对于埋地管道的电磁干扰问题，只能在觉察有干扰时对其实行排流措施，无法做到提前预防。在 SY/T 0032-2023埋地钢质管道沟通排流保护标准中提出了安全距离的概念： 在沟通干扰环境中，管道上的干扰电压在允许值(电压限值)以内时，干扰源与管道相互间的距离。这里定义的
4、距离是指管线轴中心到线路杆塔对称轴的距离，如图 1 所示。安全距离表示在肯定条件下，假设输电线与管道的距离大于安全距离，可不实行相应的排流措施。但是在实际的工程建设中，由于空间上的限制和经济性的考虑，不行能无限加大管道与输电线的距离来保证管道的安全。当在肯定的土壤电阻率、高压线稳态运行电流等一系列的条件下，假设管道上的感应电压小于相关标准上所给出的限值，可不对管道进展排流措施。因此，争论管道与高压线之间的安全距离对于工程上管道与高压线的敷设具有重要的指导意义。对于干扰电压的影响，从人身安全方面动身，管道上的沟通干扰电压限值可以分为15,33,60 V，美国 NACE RP 0177-1995
5、标准中规定为最严格的 15 V5。在GB/T 21447-2023钢制管道外腐蚀掌握规程中指出，当管道上的感应电压为 6 V(酸性土壤)，8 V(中性土壤)和 10 V(弱碱性土壤)时为弱干扰，而在 SY/T0032-2023埋地钢质管道沟通排流保护技术标准中，明确给出了排流后应到达的标准，即 6 V(酸性土壤)，8 V(中性土壤)和 10 V(弱碱性土壤)的掌握指标。需要指出的是，上述限值是在原先的石油沥青防腐蚀层的根底上提出的，而对于目前高性能的防腐蚀层如 3PE 来说，这个限值可以放宽到 15 V6。在 GB/T 50698- 2023埋地钢制管道沟通干扰防护技术标准中给出了沟通干扰防护
6、措施要到达的电压限值，即 4 V。管道上的沟通感应电压的产生起源于沟通输电系统的三种耦合方式：容性耦合、阻性耦合和磁感应耦合；而在实际工程中，对管道影响最大的为磁感应耦合，其他两种耦合方式的影响可以无视不计7-8。SY/T 0032-2023埋地钢质管道沟通排流保护技术标准中给出当高压线与管道的有效平行长度小于 25 km 时,管道上的磁干扰电压最大值的计算公式如下：式中:Umax 为管道上磁干扰电压最大值，V；U20m 为平行距离为 20 m 时磁干扰电压最大值，V/kA；fd 为距离因子；Ick 为高压输电线短路电流，A；r 为传播常数修正系数； 为综合屏蔽系数，通常为 0.40.8。本工
7、作建立的模型如图 2 所示。在上述计算模型中，管道尺寸为 508 mm7.9 mm，管道与高压三相导线的相对高度为 21.44 m，管道的涂层阻抗为 20 000 m2，土壤电阻率、管道与高压线的平行长度以及高压线的稳态运行电流依据争论对象而变化，管道左右端接地阻抗视为无限大，并且无视高压输电线对管道左右端连续线的影响。考虑到有很多旧管道照旧在役，故本工作中承受最严格的 4,6,8,10 V 作为电压限值进展争论；在不同的土壤环境中，当管道上的感应电压小于 6 V(酸性土壤)，8V(中性土壤)和 10 V(弱碱性土壤)可不进展排流；对于管道与多条高压线并行穿插的状况下，推举使用最严格的 4 V
8、 作为不需进展排流的限值。考虑影响管道干扰电压最主要的三个因素：高压线稳态运行电流、管道与高压线的平行长度和土壤电阻率，承受相关软件分别模拟争论了以上因素对安全距离的影响规律。3.1 平行长度模型中其余参数不变，土壤电阻率为 20 m，高压输电线稳态运行电流为 1 600A，管线与高压线平行长度分别为 500,1 000,2 000,3 000,5 000,10 000 m。模拟得到不同平行长度条件下，管道与高压线的距离与感应电压的关系,见图 3，不同电压限制下安全距离与平行长度的关系,见图 4。安全距离的求得过程如下：依据图 3 的模拟结果，在纵轴选定一电压限制(如 4 V)，可以对应得到不
9、同平行距离下管道与高压线之间的安全距离。由图 3 可知，管道最大感应电压随管线与高压输电线距离的增加而渐渐减小。由图 4 可知，随着管道与高压线平行长度的增大，安全距离增大。各条曲线都有一拐点(4 000 m)，当平行距离小于拐点值时，曲线较陡，大于拐点值时，曲线趋于平缓；而电压限值“4 V”在平行长度小于拐点值时，增大速度明显高于其他三条曲线;平行长度大于 4 000 m 时，增大速度与其他三条曲线根本一样。由模拟结果还可以得出，在同一平行长度下，安全距离随着电压限值的降低而渐渐增大，也就是说，中选取的电压限制较保守(低)时，为了防止管道受到干扰腐蚀，管道与高压线的距离应当处于较大的水平。3
10、.2 稳态运行电流依据法拉第电磁感应定律，当其他条件不变时，管道上的感应电压与输电线的稳态运行电流成正比；为保证经济效益，当加大输电电流时，势必会加大高压输电杆塔与管道的安全距离。目前高压输电电流一般为 1 0001 500 A，为保证对实际工程的借鉴意义，模拟试验选取的高压稳态运行电流的范围为 8002 000 A，土壤电阻率为 20 m，管道与高压线的平行长度为 2 000 m，模拟结果见图 5。由图 5 可见，稳态运行电流与安全距离根本成线性关系，随着稳态运行电流的增大，所需要的安全距离增大；曲线“4 V”的斜率和数值明显高于其他三条曲线的， 说明中选取 4 V 作为管道干扰电压的限值时
11、，随着稳态运行电流的增大，安全距离增加的幅度远大于其他三个电压限制；在同样的稳态运行电流下，所要求的安全距离也要远远大于 6,8,10 V 所要求的安全距离。3.3 土壤电阻率除了山地和干旱地区，大多数地区的土壤电阻率较小；随着土壤电阻率越大，管道最大感应电压先增大较为快速，当大于 150 m 后缓慢增大趋于平稳；这是由于随着土壤电阻率的增大，大地的屏蔽作用增大，减缓了管道上最大感应电压的增长。模拟中选取的土壤电阻率的范围为 20200 m，稳态运行电流为 1 600 A，管道与高压线平行长度为 2 000 m，模拟结果如图 6 所示。由图 6 可见，随着土壤电阻率的增大，所要求的安全距离也增
12、大，但是增大速度略有减缓；曲线“4 V”的斜率和数值明显高于其他三条曲线的，说明中选取 4 V 作为管道干扰电压的限值时，随着土壤电阻率的增大，安全距离增加的幅度远大于其他三个电压限制；在同样的土壤电阻率下，所要求的安全距离也要远远大于6,8,10 V 所要求的安全距离。在实际施工中由于经济性因素，不行能只选取土壤电阻率较低处，对于土壤电阻率较高的地方，可以在土壤中混入炉渣、木炭粉、食盐等化学物质，以及承受专用的化学降阻剂来减小土壤电阻率9-11。本工作承受最严格的 4,6,8,10 V 为限值，利用相关软件，模拟争论了管道与高压线的平行长度、高压线稳态运行电流和土壤电阻率对安全距离的影响规律
13、，得到以下结论：(1) 当把 4 V 作为管道干扰影响的限值时，对安全距离的要求远远大于 6,8,10 V 限值时的。而涂层性能好可以增加干扰电压的限值，因此，在实际建设中，可以通过性能良好的防腐蚀层来降低对管道上感应电压限值的要求，大大节约空间。(2) 随着管道与高压线平行长度的增大，安全距离增大，但是增大的速度渐渐放缓； 当平行长度较大时，所要求的安全距离维持在一个比较高的数值上。在实际施工中， 要综合权衡平行长度和安全距离，找到两者的平衡点，在充分考虑经济性和空间上 的影响因素时最大限度地减小管道感应电压。(3) 稳态运行电流与安全距离成线性关系，随着稳态运行电流的增大，安全距离相应增大。但是实际高压线输送电流越大，经济性越高。因此，当在管道路由内建设高压甚至是特高压输电线路时，应提前对管道进展防护措施。(4) 随着土壤电阻率的增大，安全距离渐渐增大，但是增大速度略有减小，根本呈现线性增长的趋势。所以当管道经过土壤电阻率较高的地区时，应提前对管道进展防护，或者通过化学降阻剂等来降低土壤电阻率。