交流杂散电流干扰案例排查与治理应用分析

1、引言

近年来，随着“ 全国一张网” 建设持续推进，截至 2022 年底，全国主干天然气管道总里程达到 11.8 万千米，实现了“ 西气东输、北气南下、海气登陆、就近外供” 的供气格局。天然气管道建设飞速发展带来清洁能源的同时，也带来了相关的天然气管道安全问题。

其中，随着电力业、工业建设及轨道交通建设，杂散电流干扰已成为影响天然气管道安全运行和使用寿命的一个重要因素。本论文的目的是对长输天然气管道中的杂散电流干扰问题进行研究，为解决生产现场实际问题提供参考。通过实际案例研究和文献综述，深入分析，合理、经济、因地制宜地解决杂散电流干扰问题。

2、交流杂散电流干扰案例

江苏滨海LNG 输气管道江苏段于2022 年10 月投产运行，管段包含滨海-盱眙干线、阜宁支线及电厂专线，线路全长约 308.86km 。其中阜宁支线 19.2 公里，起点为通榆分输站，终点为阜宁分输站；电厂专线长 2.6 公里，起点为阜宁分输站，终点为阜宁电厂末站。阜宁支线管道在设计阶段受到区域规划和地形条件的限制，近 10km 管线与已建的 110kV、220kv、500kv 等高压交流输电线路并行或交叉。因此，阜宁支线部分管道存在一定的交流干扰，为有效减缓交流杂散电流干扰，设计施工阶段设置排流装置20 余处，将交流干扰电压控制在4v 以下。

电厂专线由于管道线路短，未单独设置线路阴极保护设备，采用与阜宁支线跨接方式提供强制电流阴极保护。2024 年某月月度电位测试发现，电厂专线的 5 处电位测试桩检测出较高的交流干扰电压，电压最高达到16.5v；同时阜宁支线末端最后 1 处测试桩处交流干扰也升高至 17v 。以往以上几处交流电压均在 2-3v 左右。该区段土壤电阻率位于 11 至 22Ω⋅m 之间，通过计算交流干扰密度达到 170\~280A/㎡，根据 GB /T 50698-2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》属于强干扰程度，达到应采取交流干扰防护措施的条件。

3、杂散电流干扰的定义、危害

杂散电流干扰是指在非指定回路中流动的电流。按照杂散电流干扰源可以将干扰分为直流杂散电流干扰和交流杂散电流干扰。了解杂散电流的定义、分类和特征对于理解管道干扰和消除方式问题至关重要。

如果天然气管道中的杂散电流强度大，集中产生在电阻小、易放电的局部位置，如防腐层破损处，破坏性很强，在短时间内即可导致点蚀穿孔；管道长期处于杂散电流干扰区域会加速防腐层剥离；同时还会干扰阴极保护系统正常运行、引起牺牲阳极的极性逆转，甚至危及检测设备和检测人员的人身安全。

4、案例故障排查与解决

对于突然升高的交流干扰电压，采取周边环境调查和使用PCM 对电厂专线外防腐层进行了漏点检测，检测结果未发现防腐层破损和其他金属搭接情况；与附近输电线路电力管理部门进行了沟通，期间未发生线路故障或进行检修工作。

经分析，电厂专线与附近 220kv 及 500kv 交流输电线路较远，不存在交叉情况，且未排查出新增导致交流干扰增大的因素。因此，将排查方向着重于阜宁支线，但除了该处交流干扰电压上升这一异常情况，并未排查出其它问题。后对此阜宁站阴保系统进行检查，在排查阜宁站进站绝缘接头测试桩时，站内直流电压为- ⋅1.04v ，交流电压 0.17v ，站外直流电位-1.02v，交流电压 21v 。该处绝缘接头保护器为固态去耦合器，在打开固态去耦合器箱体后发现，固态去耦合器接地端、接地电缆出现灼烧情况，通过检查测试判断固态去耦合器损坏。经查阅该站设计施工图，该固态去耦合器两侧分别连接阜宁支线管道及场站接地网。由此初步判断，该固态去耦合器除了起到保护进站绝缘接头的作用，同时还发挥了对阜宁支线的排流作用。

由于固态去耦合器的损坏，排流失效，导致电厂专线和阜宁支线末端近阜宁站管道交流干扰的增加。

为排除故障，对该问题采取了以下测试工作：

（1）摘除阜宁支线与电厂专线跨接，利用施工期间临时牺牲阳极对电厂专线管道进行保护。对施工期间 3 处临时带状牺牲阳极进行电位测试，现场值为-1.1v，经与管道重新跨接后，管道电位达到-1.055V，断电电位-1.005V，能够满足阴极保护电位要求；

（2）摘除阜宁支线与电厂专线跨接，将电厂专线管道与场站管道进行跨接，使用区域阴极保护电流对电厂专线进行联保，跨接后电厂专线保护电位达到-1.2V，区域阴保数据、区域恒电位仪各项输出均正常；

（3）在新固态去耦合器采购到位后进行更换，并恢复阜宁支线与电厂专线的跨接，阜宁支线末端管道和电厂专线交流干扰电压均下降至2.5v 左右，两条管道管道保护电位正常。

经过以上测试，确认该固态耦合器对阜宁支线起到了排流的作用。

在固态去耦合器故障未完成整改前，前两种方式均能保证电厂专线管道阴极保护电位、交流干扰电压达标，且不需要进行额外施工工程，快捷、简便、经济的完成了暂时性的故障处置。同时计划对阜宁支线 19km 处管道加装 1 组固态去耦合器接地，缓解该处干扰。综合以上处理方式，最大程度保证现有运行管道受到干扰的长度和时间影响最小，工程量最少，保证了管道阴极保护的有效性与施工工程经济性。

5、结论

本文通过生产现场实例，介绍了管道线路交流干扰变化的问题及解决，综述了天然气管道杂散电流干扰问题的研究现状和防护技术的应用情况。通过对不同防护技术的分析和评价，我们可以得出以下结论：

(1)杂散电流干扰对天然气管道的安全运行具有重要影响。

(2)各类防护措施技术可以有效减少杂散电流干扰。

(3)综合灵活应用多种防护技术可以提高管道的防护效果，同时应兼顾经济性和可操作性。

(4)管道管理者需对管辖范围内的场站、线路管道阴极保护设计施工及现状有充分的掌握和了解，才能快速、准确查找故障原因，排除故障。

本次所讨论研究的干扰问题存在单一性、局限性。在未来随着天然气管道发展和城市建设发展的交集，有可能会遇到更加复杂多样的干扰和故障形式，对天然气管道安全运行和使用寿命产生不利影响，因此管道杂散电流防护将是长期、变化、发展的一项课题。未来工业和技术的发展，也许能够从管道本体出发，采用新技术、新材料，从本质上杜绝杂散电流干扰的可能性。

参考文献：

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