輸油管道動態直流雜散電流干擾測試與分析

高寶成

（中國石化管道儲運有限公司天津輸油處，中國 天津 300450）

雜散電流是沿正常路徑之外的途徑流動的電流，它在土壤中流動，電流從管道的某一部位進入管道，沿管道流動的一段距離后，又從管道流入土壤，在電流流出部位，管道發生腐蝕，我們稱該腐蝕為雜散電流腐蝕。雜散電流的大小和方向隨時間變化，則稱為動態雜散電流。反之，則稱為靜態雜散電流。近年來,隨著電力和交通的飛速發展，高壓輸電線路尤其是特高壓輸電線路、地鐵、高鐵持續增長，很容易在土壤中形成的雜散電流，對油氣長輸管道形成雜散電流腐蝕。

某輸油管道建于2006年，全長175.76km。全線根據油流方向由東向西設置大港站、廊坊站、燕山站等3座輸油站庫，防腐層為熔結環氧粉末（FBE）。廊坊站和燕山站各有一套強制電流陰極保護系統，廊坊站進站、出站和燕山站進站處各有一處絕緣接頭。廊坊站至燕山站段管道，長度約83公里，是雜散電流干擾的集中區域，公里樁號為133#至217#。其中燕山站進出站管道45公里存在嚴重直流雜散電流干擾。管道管地電位波動劇烈，陰極保護通電電位波動范圍從-1.7Vcse至-0.6Vcse，干擾時間從早上5點至晚上12點。此外，在關閉沿線陰極保護電源后測試管道自然電位，發現管道的自然電位偏負（-900mVcse左右）。

1 絕緣接頭測試

燕山站進站和廊坊站進站、出站絕緣接頭絕緣性能測試。使用數據記錄儀uDL2，同時測試絕緣接頭內外側管地電位，通過電位波形判斷絕緣接頭的絕緣性能。測試時，絕緣接頭內外側共用同一個銅/飽和硫酸銅參比電極。

對比三處絕緣接頭內外側交流電壓和管地電位，兩者波形有明顯不同，且絕緣接頭內外側管地電位差值大于100m V，由此判定三處絕緣接頭絕緣性能良好。

2 恒電位儀調查測試

燕山站、廊坊站恒電位儀，運行模式為恒電位模式，預置參比電位-1.2Vcse，燕山站輔助陽極接地電位為0.7Ω。由于管道受雜散電流的干擾，恒電位儀輸出電流、電壓波動劇烈。本次采用數據記錄儀uDL1和5A/75mV的分流器測試恒電位儀的輸出電流，測試數據如圖1：

圖1 燕山站恒電位儀輸出電流

通過燕山站恒電位儀輸出電流的測試，發現恒電位儀的輸出電流在夜間（23:30至第二天 5:00）輸出電流平穩，約為1A的陰極保護電流；而在晝間受干擾期間，恒電位儀的輸出電流不穩定，最高為4A左右。

3 燕山段沿線測試樁管地電位和交流電壓檢測

使用數據記錄儀 uDL2、銅/飽和硫酸銅參比電極對廊坊站至燕山站段沿線83處測試樁的管道通電電位和交流電壓進行普測 （5-10分鐘）， 測試數據示例如圖2。

通過沿線測試樁處管地電位的普測，發現測試樁與燕山站的距離，同管道管地電位波動程度成負相關趨勢，即距離越近波動越劇烈。由此可確定影響塘燕復線的動態直流雜散電流干擾的干擾源靠近燕山站。此外，廊坊-燕山段管道的交流干擾情況較輕微，基本都處于4V以下。

圖2 管道管地電位數據集合圖

4 測試樁處通電/斷電電位詳測

為進一步了解雜散電流的干擾情況，在塘燕復線燕山段沿線測試樁處測試管道24小時通電電位和斷電電位。該測試工作中使用了數據記錄儀uDL2、銅/飽和硫酸銅參比電極、10cm2試片，217#樁數據如圖 3：

圖3 217#測試樁24小時管道電位

通過測試沿線測試樁處24小時的數據，發現靠近燕山站方向的測試樁管道電位白天波動劇烈，夜間管道電位平穩，與地鐵運行時間接近。通過調查管道周圍運行環境可知距離塘燕復線燕山站約3公里處有北京地鐵燕房線，查閱燕房線地鐵運行時間為05：05-23：15，與測試樁處電位波動時間較為吻合。通過對比管道電位波動的時間與地鐵運行時間，可初步確定塘燕復線燕山段的動態干擾是由北京地鐵系統運行造成的。

5 燕山站附近測試樁自然電位測試

進一步測試燕山站附近雜散電流的情況，關閉燕山站恒電位儀后測試217#測試樁處的電位情況。關閉恒電位儀后，測試 217#、215#、182#以及 187#測試樁處試片24小時通電電位/斷電電位。

為排除廊坊站恒電位儀輸出對217#測試樁處管道電位的影響，同時關閉燕山站和廊坊站兩處的恒電位儀，廊坊站到燕山站段管道處于無陰極保護狀態，再次測試217#、215#、187#以及 182#測試樁處的管道通電電位。

通過對比測試樁處關閉陰極保護電源后的 “通電電位”數據，發現：

（1）隨著恒電位儀關閉時間的延長，217#和182#管道電位逐漸正移，說明管道逐漸去極化；

（2） 在 恒 電 位 儀 關 閉 3-5 天 后 ，217#、215#、208#以及187#夜間 （23:30～凌晨5:00） 管道電位在-0.85Vcse左右；

（3）從關閉全線恒電位儀后217#測試樁處電流密度圖看，夜間燕房線地鐵停運后還有恒定大小的電流流入管道，判定管道還受某穩態直流干擾源的影響。

6 結論

（1）燕山站恒電位儀有輸出，但是受到地鐵系統動態直流干擾，輸出波動較大；

（2）燕山段管道受到復合型干擾：地鐵動態直流干擾及穩態直流干擾，隨著管道遠離燕山站，地鐵干擾對塘燕復線的影響減弱。