《管道保護》編輯部：習近平總書(shū)記在黨的二十大報告中強調指出“建設更高水平的平安中國，以新安全格局保障新發(fā)展格局”。埋地輸油氣管道工程與架空輸電線(xiàn)路工程同為大國重器，承擔著(zhù)維護國家能源安全和公共安全、保障人民群眾對清潔能源需求的重任。但管道與輸電線(xiàn)路相遇相交，受到了不同程度的雜散電流干擾，導致管道存在腐蝕風(fēng)險。為保障管網(wǎng)和電網(wǎng)安全運行，加強技術(shù)、管理等方面的工作，我們特別邀請到北京安科腐蝕技術(shù)有限公司總經(jīng)理陳少松，從埋地油氣管道受高壓輸電系統電磁干擾的影響、現狀、措施等多個(gè)角度進(jìn)行系統分析，提出相關(guān)建議，對做好管道腐蝕防護工作，提升我國管道本質(zhì)安全水平具有一定的借鑒意義。

編輯部：近年來(lái)，隨著(zhù)國家能源通道建設加快，埋地油氣管道受高壓輸電系統電磁干擾的影響逐漸顯現，引起了政府和相關(guān)企業(yè)的高度關(guān)注。請您科普一下，這種電磁干擾現象是如何產(chǎn)生的？

陳少松：高壓輸電系統分為交流輸電和直流輸電兩種，對埋地油氣管道產(chǎn)生電磁干擾的機制各不相同。

交流輸電系統形成的雜散電流干擾方式主要通過(guò)感應耦合和阻性耦合兩種途徑實(shí)現（容性耦合作用在管道埋地后可以忽略），這兩種途徑在交流輸電線(xiàn)路正常運行方式和故障狀態(tài)下有明顯區別。

正常運行狀態(tài)下的干擾。在線(xiàn)路正常運行狀態(tài)下，對埋地管道的干擾機制以感應耦合為主。由于三相電力線(xiàn)路存在不對稱(chēng)性且三相線(xiàn)與管道之間的距離不完全相等，電力線(xiàn)路上交變的電流會(huì )在與其并行或相交的管道上產(chǎn)生感應電壓。另外，三相輸電系統中的零序電流不總為零，而且系統中存在3、6、9次諧波分量，均會(huì )作用于管道上而產(chǎn)生顯著(zhù)的感應電壓，從而引起雜散電流干擾。

故障狀態(tài)下的干擾。在線(xiàn)路發(fā)生瞬間故障時(shí)，較大的短路電流除了存在于相線(xiàn)上，還可能沿桿塔或意外搭接物等流入大地。這種情況下，不僅入地電流可在管道上產(chǎn)生阻性耦合干擾，而且由于相電位的瞬間不平衡，管道上在短路點(diǎn)和并行段的兩端會(huì )產(chǎn)生非常高的瞬時(shí)感應電壓。電力線(xiàn)路故障時(shí)因短路而瞬間產(chǎn)生的總干擾電壓比穩態(tài)干擾電壓有效值高得多，在短路點(diǎn)附近最高，并隨著(zhù)與短路點(diǎn)距離的增大而顯著(zhù)降低。

高壓直流輸電系統對埋地管道形成雜散電流干擾方式主要通過(guò)阻性耦合來(lái)實(shí)現，且與其運行模式密不可分。

雙極運行模式下的干擾。正常情況下，高壓直流輸電系統為雙極運行方式，雙極回路電流數值基本相等但方向相反。由于設備整流運行差異，導致雙極間存在一定的不平衡電流，通�？刂圃谳斔碗娏鞯�1%以?xún)�。接地極往往特意設置在遠離其他公共設施的區域，較小的不平衡電流對管道造成干擾影響的強度相對較弱，較容易得到控制。

接地極單極大地回路運行模式下的干擾。在投運初期、年度檢修或出現故障排查時(shí)，高壓直流輸電系統往往切換為單極大地回路模式運行，輸送電流通過(guò)接地極流入大地形成閉合回路，大量電流通過(guò)大地回流，會(huì )在兩側接地極周?chē)鷺O大程度地抬升或降低地電勢，對附近的金屬管道及構筑物造成顯著(zhù)的雜散電流干擾。高壓直流接地極的規模較大，直徑范圍可達公里級，而且當接地極通過(guò)上千安電流時(shí)，可以在很大的空間范圍內對埋地管道及其站內設備造成干擾問(wèn)題。盡管高壓直流輸電系統只有較短時(shí)間是在單極大地回路模式下運行（控制在每年1%時(shí)間以?xún)龋�，隨著(zhù)時(shí)間累積，仍會(huì )在管道上引起嚴重的腐蝕風(fēng)險。

編輯部：高壓輸電線(xiàn)路對埋地油氣管道干擾的現狀如何？

陳少松：這個(gè)問(wèn)題還是需要分開(kāi)來(lái)講。

高壓交流輸電線(xiàn)路對埋地管道的干擾主要發(fā)生在公共走廊地帶，這是與輸電線(xiàn)路和管道路由的相互位置關(guān)系密切相關(guān)的，包括并行間距、并行長(cháng)度、交叉角度等。從地理分布的角度來(lái)看，交流輸電線(xiàn)路對埋地管道干擾的影響范圍比較廣，包括電力資源豐富區域、電力輸送走廊、用電負荷集中的城鎮區域等。從油氣管道分布的角度來(lái)看，上游的集輸管道、中游的長(cháng)輸管道以及下游的輸配管網(wǎng)均受到不同電壓等級輸電線(xiàn)路引起的交流干擾，管道企業(yè)普遍認識到交流干擾可能對管道造成的危害，已將交流干擾檢測和防護作為管道防腐工作的重點(diǎn)。這里要特別提到的是，在典型的能源公共走廊，往往有多條輸電線(xiàn)路和多條油氣管道共存的情況，這時(shí)兩者間的相互干擾影響將非常復雜。

高壓直流輸電系統對埋地管道的干擾主要發(fā)生在單極大地回路運行時(shí)受到接地極產(chǎn)生大電場(chǎng)影響的區域。接地極入地電流不僅可以對距其數十公里外的管道產(chǎn)生干擾，而且受干擾管道的里程范圍可能達到上百公里。由于我國能源儲備主要在西部地區，而能源的消耗主要在東部區域，快速發(fā)展的高壓直流輸電工程的干擾問(wèn)題已日益顯露出來(lái)。目前國內已發(fā)生了多條管道受高壓直流干擾的案例，廣東、云南、貴州、江蘇、浙江、新疆、四川、內蒙古、寧夏、山東等多地均出現了高壓直流接地極對附近管道造成電干擾的現象，有些地區干擾電壓甚至達到300 V，利用腐蝕監測試片在現場(chǎng)測得的等效均勻腐蝕速率高達0.5 mm/d。2013年12月，云廣特高壓直流輸電工程魚(yú)龍嶺接地極在故障檢修時(shí)切換為單極大地回路運行模式，導致廣東某天然氣管道分輸站內的氣液聯(lián)動(dòng)球閥執行機構引壓管絕緣接頭位置發(fā)生持續幾個(gè)小時(shí)的放電現象，造成絕緣接頭內部絕緣材料炭化，位于絕緣接頭正上方的引壓管也被高溫氧化為黑色。這些高壓直流干擾案例的分布地域很廣，已經(jīng)引起了我國相關(guān)政府部門(mén)及企業(yè)的高度關(guān)注。

編輯部：高壓輸電線(xiàn)路對埋地管道的干擾問(wèn)題，國內外同行都采取了哪些應對措施？存在哪些差異？

陳少松：就高壓輸電線(xiàn)路對埋地管道干擾的科學(xué)原理來(lái)講，國內外同行在認識上沒(méi)有本質(zhì)的差別。所存在的差異主要在面對實(shí)際工程問(wèn)題時(shí)采取的應對措施各有其特點(diǎn)。我從干擾風(fēng)險識別、評價(jià)和干擾緩解三個(gè)層次來(lái)分別舉例說(shuō)明。

首先，在識別埋地管道受到高壓輸電線(xiàn)路干擾風(fēng)險時(shí)，通常的做法是開(kāi)展現場(chǎng)測量以及利用數值計算軟件進(jìn)行預估。對于新建工程來(lái)說(shuō)，通過(guò)數值計算預估干擾風(fēng)險是最有效的手段。目前在國內獲得干擾源輸電線(xiàn)路的基礎資料及運行數據渠道不夠暢通，這可能導致對干擾風(fēng)險認識不全面不充分，影響正確采取干擾防護措施。

其次，在對干擾進(jìn)行評價(jià)時(shí)，安全準則是各方最為關(guān)注的問(wèn)題之一。近年來(lái)，國內外學(xué)者針對埋地管道的交直流干擾問(wèn)題開(kāi)展了大量的實(shí)驗室和實(shí)地研究工作，取得了許多研究成果，并已寫(xiě)入標準（包括ISO、國標、行業(yè)標準等）。以交流干擾為例，其中最重要的兩個(gè)指標分別是人身安全電壓和交流腐蝕可接受限值。我國GB/T 40377―2021《金屬和合金的腐蝕 交流腐蝕的測定 防護準則》和SY/T 0877.6―2021《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價(jià)標準 第6部分：埋地鋼質(zhì)管道交流干擾腐蝕評價(jià)》規定的交流腐蝕可接受的安全限值與國際標準基本保持一致。然而，在對人身安全電壓的限值設定方面，國際管道行業(yè)標準，例如ISO18086―2019（Corrosion of metals and alloys- determination of AC corrosion - Protection criteria）和NACE0177―2019（Mitigation of Alternating Current and Lightning Effects on Metallic Structures and Corrosion Control Systems）選擇15 V作為安全限值，國內管道行業(yè)亦采用同樣的安全電壓限值。但這一限值并未完全得到電力行業(yè)的認可，因此在開(kāi)展交流干擾安全評估時(shí)雙方容易產(chǎn)生分歧。眾所周知，交流干擾電壓同時(shí)還是管道防腐層破損點(diǎn)處發(fā)生交流腐蝕的驅動(dòng)電壓。因此，人身安全電壓的確定可以與限制交流腐蝕發(fā)生的驅動(dòng)電壓一起考慮，如果驅動(dòng)電壓應該比15V更低，則實(shí)際上驅動(dòng)電壓才是更有意義的安全限值。就高壓直流接地極干擾的評價(jià)而言，國外的干擾強度相對較小，因此干擾評價(jià)準則參照陰極保護準則執行，而這種做法并不適于國內的情況。目前管道和電力行業(yè)都在積極開(kāi)展高壓直流干擾相關(guān)的研究，并致力于制定適合國內高壓直流干擾全面評價(jià)的準則，其指標涉及人身安全電壓、管體腐蝕安全限值、管材氫脆安全限值、站場(chǎng)設備安全限值等。

最后，在解決管道干擾問(wèn)題所采取的緩解措施方面，國內外做法存在顯著(zhù)差異。例如，為了降低單極大地回路運行方式對埋地管道造成的潛在干擾威脅，加拿大艾爾伯塔省的兩個(gè)高壓直流輸電工程采用專(zhuān)用的金屬回路來(lái)實(shí)現單極運行，電流不再經(jīng)過(guò)大地回流，而是通過(guò)一根金屬電纜回流，不會(huì )在大地中產(chǎn)生任何雜散電流，從而實(shí)現了源頭上對干擾加以控制。目前國內采用專(zhuān)用金屬回路的高壓直流輸電工程很少見(jiàn)，為了防范埋地管道的潛在高壓直流干擾風(fēng)險，一般采取控制干擾源和管道之間的安全距離的方法，但由于受到多個(gè)復雜因素的影響，往往難以做到科學(xué)合理的確定，導致管道干擾防護的難度增加，這將是管道安全運行所面臨的一個(gè)長(cháng)期矛盾。

埋地管道的干擾治理絕不應忽視各方的協(xié)同。國外對相關(guān)行業(yè)之間的協(xié)調比較重視，許多國家都設有干擾協(xié)調機構。例如，美國根據各州的情況，設有電業(yè)委員會(huì )、電業(yè)協(xié)調委員會(huì )以及腐蝕控制協(xié)調委員會(huì )。這些協(xié)調機構可組織相關(guān)方就干擾治理的目標任務(wù)進(jìn)行商討，以采取一致行動(dòng)。我國目前此類(lèi)協(xié)調機構仍相對較少或者力量較弱，不同行業(yè)、不同權屬部門(mén)之間出現干擾問(wèn)題時(shí)相互協(xié)調困難，這是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

編輯部：當前在高壓輸電線(xiàn)路對埋地管道干擾這個(gè)問(wèn)題上應該如何突破，還需要做哪些努力？

陳少松：應該來(lái)講，有許多方面仍需要努力去突破。舉例來(lái)說(shuō)，第一，還需要繼續深入研究電磁干擾對管道的影響。電磁干擾影響管道的因素眾多，包括管道屬性參數及其防腐特性參數、輸電線(xiàn)路系統參數及其運行參數，以及土壤（電解質(zhì)）環(huán)境特征參數。針對不同因素（或不同因素的組合）對管道電磁干擾影響的研究，已經(jīng)積累了較多的宏觀(guān)共性規律并建立了一定的理論基礎，但對于干擾危害的深入機理研究還有待加強，比如特定工況下的交流腐蝕機理、接地極不同極性干擾工況下的管材失效機理等，在這些方面取得突破將有助于管道企業(yè)更加精準地識別安全隱患，從而做好干擾風(fēng)險管控及管道安全運行管理。第二，建立健全與高壓輸電系統干擾相關(guān)的標準體系，解決行業(yè)間評價(jià)準則不一致問(wèn)題。目前干擾相關(guān)的標準很分散，實(shí)際工作中往往需要交叉參考引用，不同標準的編制背景、適用范圍甚至被接受程度均存在差異，行業(yè)間設定的評價(jià)準則存在差異其背后是科學(xué)原因還是投入控制等其它原因，這些都需要科研人員、管理人員、政府主管機構、行業(yè)專(zhuān)家等多方齊心協(xié)力推動(dòng)達成一致。第三，研發(fā)更有效的管道干擾防護方法。多年來(lái)管道企業(yè)已采取了較多的排流措施應對復雜干擾問(wèn)題，但所有措施僅能消減而無(wú)法徹底消除干擾。外界干擾條件發(fā)生變化時(shí)，原有的措施勢必需要進(jìn)行調整，這可能導致反復增加投入甚至防護效果不佳等問(wèn)題。因此，很有必要研究更有效的防護方法。防腐層作為管道防護的第一道防線(xiàn)，可以從保障其完整性入手解決干擾問(wèn)題。改性無(wú)溶劑環(huán)氧玻璃鋼兼具良好的防腐性能與優(yōu)異的抗沖擊、耐劃傷、耐磨損等抗外力損傷性能，不僅可以從根本上解決管道雜散電流干擾問(wèn)題，而且也將增加電力工程選線(xiàn)的自由度，從而在一定程度上解決電力方和管道方在新建工程安全距離確定時(shí)面臨的困境。

最后我想提的是，不論是電力企業(yè)還是管道企業(yè)，應該在觀(guān)念上要有所提升。作為利益相關(guān)方，共同面對的挑戰都來(lái)自于管道防腐安全管理不斷增加的不確定性。眾所周知，隨著(zhù)服役年限的增加，埋地管道發(fā)生腐蝕或其它失效形式的確定性是增加的，但在具體什么位置、以多快的速度發(fā)生失效并不完全確定，具有一定的隨機性。當管道面臨來(lái)自高壓輸電系統的電磁干擾威脅時(shí)，腐蝕發(fā)生的確定性和隨機性均進(jìn)一步增加了，需要雙方協(xié)力從工程可研階段、建設階段及運行階段分別采取合理的控制措施，從而確保管道系統持續安全可靠運行。

編輯部：感謝您接受采訪(fǎng)。