高速電氣化鐵路對油氣管道電磁干擾的防護措施

李南星

摘 ?要：本文以吉林至琿春客運專線為例，闡述了電氣化鐵路對油氣管道危害產生的原因。并分析了電磁防護的措施，給出了犧牲陽極防護法及固態去耦合器排流法的施工方案。

關鍵詞：高速鐵路;電磁防護;犧牲陽極;固態去耦合器

一、高速鐵路對油氣管道的電磁干擾

（1）干擾的產生。當管道與強電線路距離平行接近時，其周圍產生交變磁場，這個磁場會在油氣管道上產生干擾電壓。（2）干擾的危害。交流電可以加速管道的腐蝕層的老化，引起其脫落，使其原有的防腐措施失效。在故障狀態下，其產生的感應電壓可能擊穿保護設備，危機操作人員的人身安全，甚至對周圍的環境產生破壞。

二、干擾影響的測定

（1）土壤電阻率的測定。由于成份是多種多樣的，因此不同土壤的土壤電阻率的數值往往差別很大。影響土壤電阻率的最主要因素是濕度。利用接地電阻測試儀測量土壤電阻率，接地電阻測試儀用四極法測量土壤電阻率。

圖1 ?四極法測量土壤電阻率的示意圖

表1 ?主要參數

（2）機車特性。本線開行CRH系統動車組，其主要參數如下：

圖2 ?牽引特性圖 ? ? ? ? ? 圖3 ?再生制動特性

三、電磁防護方案

（1）犧牲陽極防護方案。目前普遍采用電法保護和絕緣層保護相結合的方法。電保護法種類很多，目前國內外廣泛采用的電保護法主要是陰極保護法，因為陰極保護法效率高，投資少，施工方便。由于陽極的氧化反應而使陽極金屬不斷腐蝕溶解，即“犧牲”掉，以實現對陰極的金屬的保護。把不同電極電位的兩種金屬置于電解質體系內，當有導線連接時就有電流流動，這時電極電位較負的金屬為陽極。

設置排流接地后，管道將能在排除電氣化鐵道所產生的雜散電流甚至接觸網短路所造成的影響的同時，維持了原有的保護電位。

圖4 ?犧牲陽極軸向水平臥式安裝方法

（2）交流排流方案。采用的電磁干擾解決方法是在管道上安裝排流裝置，排流裝置可以有效的解決電磁干擾問題，將管道電位限制在可靠的水平。根據《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》（GB/T 50698-2011）第4.1.2條，對干擾源在正常和故障條件下管道可能受到的交流干擾進行計算。計算公式如下：

Umax=U20m·fd·Ick·αγ·α 其中，Umax—管道上磁干擾電壓最大值（V）;U20m—接近距離為20m時磁干擾電壓最大值

（V/kA），鐵路為了減輕電氣化強電線路對其它設施的電磁干擾，全線采取了橋梁和橋墩中鋼筋連成整體，在距管道兩端的橋墩鋼筋不接地，其余的接地，接地電阻小于或等于4歐。鋼軌與軌枕之間鋪設絕緣墊。現行的交流排流方案有4種，比較如下：（1） 直接排流：效果好。（2）隔直嵌位式排流：效果好，無需電源。（3） 負電位排流：適用于高土壤電阻率的地方，排流效果好，可向管道提供陰極保護。（4）固態去耦合器排流：這是國外廣泛采用的排流防護新技術。

圖5 ?大乙烯管廊固態去耦合器安裝圖

四、結束語

我國目前已經步入高鐵時代，鐵路在國家綜合運輸體系中起著重要作用。于此同時，隨著經濟的發展，油氣管道也與日俱增。雙方面在設計施工過程中，電磁防護問題將越來越受到重視，因此采取合理、有效的措施，對于鐵路和油氣管道的安全和平穩運行，具有重要的意義。