埋地长输管道静态特性对交流稳态干扰的影响规律

章建栋

【摘 要】随着国民经济的快速发展，长输管道与高压输电线路同走廊并行走线的状况时有发生，长输管道会因受到高压输电线路的电磁干扰而加速腐蚀。论文以在营长输管道为实际研究对象，探讨了管道外径、壁厚、防腐层绝缘电阻率、土壤电阻率等因素对稳态干扰电压的影响规律，可供管道和电力设计单位参考使用。

【Abstract】With the rapid development of national economy， the situation of parallel transmission between long distance pipeline and high voltage transmission line happens frequently， long distance pipelines may be accelerated by electromagnetic interference from high voltage transmission lines. Taking the running pipeline as the research object， the influence of the factors such as the outer diameter of the pipeline， the wall thickness， the insulation resistance of the insulating layer and the soil resistivity on the steady state interference voltage is discussed in this paper， which can be used for reference by the pipeline and power design units.

【关键词】长输管道；交流稳态干扰；管道参数

【Keywords】long distance pipeline； AC steady state interference； pipeline parameter

【中图分类号】TM89 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0159-03

1 引言

截止2016年，我國已建成油气管道总长度达13万公里，覆盖全国的油气管网初步形成。管道安全平稳运行不仅关系到管道运营企业的正常生产，而且关系到国民经济发展和社会稳定。然而，在公共走廊地带，长输管道会因受到高压输电线路的电磁干扰而加速腐蚀，对管道的安全生产和运行带来较大的隐患[1]。当埋地长输管道与高压交流输电线路接近、交叉或平行时，交流输电线路将对长输管道产生耦合影响。高压交流输电线路正常运行，且与埋地长输管道长距离平行或斜接近时，由于电磁感应，管道上会产生二次交流电压或电流，对管道产生交流稳态干扰。这种稳态情况下的电感性耦合，是交流干扰的主要形式[2][3]。本文结合某公司在营成品油长输管道和500kV特高压单回交流输电线路的实际运行参数，分析了不同的管道静态特性对交流稳态干扰的影响规律，为埋地长输管道工程设计和交流干扰防护研究提供参考。

2 管道的典型参数和评估所用典型计算条件

根据某成品油管道以及国内常用的输油输气管道的特性参数，分别计算典型管道外径×壁厚、防腐层绝缘电阻率、土壤电阻率等因素对于稳态干扰电压的影响规律。管道自身的典型参数包括[4][5] ：管道外径（mm）×壁厚（mm）为Φ457×7/7.9/9.5 /11、Φ508×7/7.9/9.5 /11、Φ610×7.9/9.5/11 /12.5；管道埋深为2m；防腐层厚度为0.9-2.5mm；管道电导率为107S/m，磁导率为300μ0（μ0为真空磁导率）；防腐层绝缘电阻率为0.1-5×104kΩ·m2，磁导率为μ0；土壤电阻率为6-1000Ω·m。

根据电力部门调研所获得的现场资料，以表1所示的500kV高压单回交流输电线路为例进行规律研究，本文给出的计算内容包括管道感应电势、管道防腐层电压、管道感应电流。计算时导线对地高度采用平均高度，即平均高度=挂点高-2/3弧垂。计算得到相线对地平均高度21.44m。

除特别指明，高压输电线路的正常运行电流为1600A，与管道并行长度2000m，间距200m，土壤电阻率60Ω·m，管道φ508mm×7.9mm，管道防腐层电阻率20kΩ·m2，埋深2m，两端各延伸1000m。

3 管道特性参数对稳态干扰电压的影响规律研究

3.1 管道外径×壁厚对管道所受稳态交流干扰的影响

不同管道外径的计算结果在表2中给出，不同管道壁厚的计算结果在表3中给出。

3.2 管道防腐层绝缘电阻率对管道所受稳态交流干扰的影响

埋地管道防腐层绝缘电阻是衡量防腐层质量好坏的尺度，采用不同绝缘防腐层，其电阻率大小各异。某成品油管道防腐层绝缘电阻率在0.1kΩ·m2-107kΩ·m2之间波动，分别选取0.1kΩ·m2、1kΩ·m2、5kΩ·m2、10kΩ·m2、20kΩ·m2、30kΩ·m2、50kΩ·m2、100kΩ·m2、103kΩ·m2、104kΩ·m2、5×104kΩ·m2等11种级别的绝缘情况进行计算。管道类型选择φ508mm×7.9mm，埋深2m，其他情况与上面相同。

分别计算上述11种级别的管道防腐层电压与管道接触电势的变化规律。防腐层电阻率在0.1-50 kΩ·m2变化时对管道所受干扰的影响见图1，防腐层电阻率为0.1-5×104kΩ·m2变化时管道沿线感应电势分布见图2。

[最大管道感应电券（V）][防腐层电阻率/（kΩ·m2）][最大纵向电流（A）][最大管道感应电势（V）]

管道沿线感应电势分布

4 结语

管道外径×壁厚对管道所受稳态交流干扰的影响：其它条件相同时，管道外径越大，最大防腐层电压及接触电势略有减小，但最大纵向电流有所增加。管径从φ457mm至φ610mm，电压减小极小，影响不明显。其它条件相同，壁厚对最大防腐层电压与管道接触电势几乎无影响。

管道防腐层绝缘电阻率对管道所受稳态交流干扰的影响：其他条件相同，防腐层电阻率在0.1kΩ·m2-5×104kΩ·m2范围变化时，对管道上的感应电势和最大纵向电流影响较大，防腐层电阻率为5×104kΩ·m2时管道上的感应电势明显大于电阻率为0.1kΩ·m2时，而管道纵向电流的变化趋势恰好相反。当防腐层电阻率在大于10kΩ·m2范围变化时，管道上的感应电势基本保持稳定，纵向电流随防腐层电阻率增大略有减小，但基本保持稳定。

【参考文献】

【1】罗楚军，吴高波，李健.特高压单回线路正常运行时对平行埋地油气管道的电磁影响[C]// 中国电机工程学会电磁干扰专业委员会学术会议，2013.

【2】苏俊华，高立群，冯仲文，等.埋地钢质管道交流干扰及排流研究[J].腐蚀与防护，2011，32（7）：551-554.

【3】郭剑，曹玉杰，胡士信，等.交流输电线路对输油输气管道电磁影响的限值[J].电网技术，2008，32（2）：17-20.

【4】谢辉春，宋晓兵.交流输电线路对埋地金属管道稳态干扰的影响规律[J].电网与清洁能源，2010，26（5）：28-32.

【5】李自力，赵玲玉，王爱玲，等.高压线对埋地管道稳态干扰影响规律的模拟[J].腐蚀与防护，2014，35（7）：647-650.