新建高壓輸電線路對管道干擾預(yù)測及緩解措施研究

黃寧

摘??要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對于能源的依賴程度不斷加強(qiáng)，隨著我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日趨完善，大量的輸電線路和油氣管道投入運(yùn)營，成為了我國能源運(yùn)輸?shù)拇髣用}。但是高壓輸電線路由于其特殊性，對于架設(shè)區(qū)域的周邊環(huán)境有一定的要求，由于感應(yīng)電磁場、感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流等，容易對周邊的金屬油氣管道出現(xiàn)電磁干擾。本文結(jié)合筆者多年的高壓輸電線路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，論述了新建高壓輸電線路對于周邊管道的干擾問題，以及相關(guān)解決方案，希望對廣大讀者有一定的啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路，管道，干擾

我國是幅員遼闊，地大物博，擁有豐富的電力、油氣資源。但是我國資源分布問題突出，各類資源多分布在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的西北地區(qū)，而東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的能源儲量難以支撐其經(jīng)濟(jì)發(fā)展。這種能源儲備和需求的矛盾，導(dǎo)致了能源的運(yùn)輸問題必然成為我國能源領(lǐng)域的一個重要問題。[1]改革開放以來，黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人審時度勢，制定了一系列促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策，在黨中央的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)和廣大人民的不懈努力之下，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)取的了令世人矚目的成就。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，各類工商業(yè)對于能源的需求也呈現(xiàn)了爆炸式的增長，能源問題逐步成為制約東部經(jīng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，也為西北能源豐富地區(qū)帶來了發(fā)展的契機(jī)。

面對這一客觀現(xiàn)實(shí)，我國的能源運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程紛紛上馬，西電東送、西氣東輸、北煤南運(yùn)等一系列的超級工程為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了堅(jiān)強(qiáng)的能源保障。在進(jìn)行能源輸送工程建設(shè)的過程中，由于地理因素的影響，高壓輸電線路常?？赡芘c油氣輸送管道出現(xiàn)并線的情況，兩類管線相隔距離較近的現(xiàn)象時有發(fā)生，各種形式的交叉跨越則更為常見。[2]高壓輸電線路由于其本身的特殊性，有可能與油氣管道之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象，從而威脅能源運(yùn)輸安全和沿線人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此研究高壓輸電線路與附近油氣管道之間可能產(chǎn)生的干擾并找到解決方案是為我國能源運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域必須重視的一個問題。

一、高壓輸電線路會對能源管道造成哪些影響

油氣管道的核心通常由金屬材料制造而成，高壓線路附近的具有強(qiáng)的電磁場，金屬在電磁場中會產(chǎn)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生不平衡電勢（電壓），這樣一來就容易對管道設(shè)備和操作人員，油氣管道絕緣保護(hù)層以及陰極保護(hù)設(shè)備等造成一定的影響。

1.對管道操作人員的影響。在油氣管道和輸電線路的建設(shè)過程中，由于某些區(qū)域地形的影響，可能產(chǎn)生輸電線路和油氣管道在平行走向或交叉走向的過程中距離過于接近的情況。這樣一來，在電磁感應(yīng)作用的影響下，油氣管道有可能產(chǎn)生電勢能，從而造成管道的對地電勢（電壓）大于零。如果這時有人員接觸到管道，管道通過人體對地放電，如果接觸的電壓過高，就會產(chǎn)生觸電風(fēng)險，威脅油氣管道周圍人員的生命安全。

2.對于管道防腐層的影響。

油氣運(yùn)輸管道一般采用金屬材料制造，由于金屬材料容易被腐蝕，因此通常情況下，油氣管道外都會包裹特殊的防腐層。如果管道附近的高壓輸電線路發(fā)生短路或者遭遇暴雨、雷擊等自然災(zāi)害，有可能導(dǎo)致線路與管道之間產(chǎn)生短時高強(qiáng)度的感應(yīng)放電，擊穿管道表面的防腐材料，造成損壞。一旦防腐材料損壞造成管道銹蝕，修復(fù)工作將會耗費(fèi)巨大的成本，甚至影響油氣運(yùn)輸，造成難以估量的損失。

3.影響陰極保護(hù)設(shè)備。由于自然環(huán)境對于金屬的氧化銹蝕對于油氣運(yùn)輸管道的正常使用會產(chǎn)生極大的影響，因此，在管道包裹防腐層之外，還設(shè)置了陰極保護(hù)設(shè)備對油氣管道進(jìn)行防腐保護(hù)。陰極保護(hù)設(shè)備，用于油氣管道在防腐涂層受到破壞之后，對破損處的金屬實(shí)現(xiàn)防腐保護(hù)。當(dāng)油氣管道周圍的高壓輸電線路產(chǎn)生短路情況時，使得電流入地，在地面和線路之間產(chǎn)生交變電場，這種電場通過電阻耦合原理，在管道防腐層破損處使得直接暴露在外的金屬受到腐蝕，同時造成陰極保護(hù)設(shè)備的陰極電流驟然升高，影響陰極保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至造成設(shè)備損壞。[3]

二、對油氣管道的保護(hù)措施

1.制定干擾電壓限定值。業(yè)界對于人員的觸電防護(hù)研究具有較多的積累，因此許多國家對于交流干擾地電壓的限定值有著明確的要求，一般限定在15伏到60伏之間。如果能夠?qū)⒔涣鞲蓴_電壓控制在15伏以內(nèi)，則能夠保證人員在操作過程中沒有明顯的感覺，最大限度的保證操作人員的安全。由于工作人員在進(jìn)行相關(guān)管道施工作業(yè)的過程中一般會采取較好的防護(hù)措置，因此，我國將36伏作為人體安全電壓，這一數(shù)值及兼顧了高壓輸電線路的施工防護(hù)設(shè)計(jì)成本，也完全能夠保障管道施工人員的人身安全。

2.優(yōu)化高壓輸電線路設(shè)計(jì)方案。公式U=IRr/（r+s），描述了距地裝置等效半徑為S處的電位。其中，s為距接地裝置等效半徑的距離;r為接地裝置的等效半徑;R為接地電阻;I為接地裝置的電流。[4]根據(jù)這個公式，可以看出，降低電位的根本途徑是增大接地裝置與油氣管道之間的距離，因此，在線路和管道設(shè)計(jì)施工的過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)地形勘察，盡量避免在狹窄地形進(jìn)行重疊施工，保障高壓線路和油氣管道之間具有充足的水平和垂直距離。同時在設(shè)計(jì)階段充分考慮線路故障的情況，讓故障電流盡量在遠(yuǎn)離管道的位置入地，這樣一來就能夠充分的起到分流的作用。與此同時，在進(jìn)行高壓輸電線路施工的過程中，應(yīng)當(dāng)充分布置絕緣隔離層和防護(hù)網(wǎng)等措施，以確保油氣輸送管道的安全運(yùn)行。

3.接地與排流措施。根據(jù)國家有關(guān)部門制定的《埋地鋼制管道交流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，要求在絕緣管道長度小于等于300mm的情況下，應(yīng)當(dāng)在管道的兩段設(shè)置獨(dú)立的接地裝置，若管道程度大于300mm，則應(yīng)當(dāng)以一端為起點(diǎn)，每隔300mm設(shè)置一個單獨(dú)絕緣裝置。與此同時，工人在施工過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守電工防護(hù)規(guī)范，佩戴合格的絕緣手套，絕緣靴等防護(hù)裝備。進(jìn)行作業(yè)的過程中要注意觀察天氣變化，嚴(yán)禁在雷雨天氣進(jìn)行作業(yè)。[5]對于管道與高壓線塔平行靠近的區(qū)段，應(yīng)當(dāng)采取排流保護(hù)的措施，這樣一來可以泄放管道上的感應(yīng)電壓，對該段管道起到陰極保護(hù)的作用，防止管道收到腐蝕。

4.加強(qiáng)周圍環(huán)境防護(hù)。油氣管道和高壓線路通常建設(shè)在野外環(huán)境下，可能對于農(nóng)田或牧場等人民生產(chǎn)生活場所產(chǎn)生一定的侵占。因此，對于這種重點(diǎn)危險源，應(yīng)當(dāng)在其周邊區(qū)域充分設(shè)置警示標(biāo)志，必要的情況下應(yīng)當(dāng)建設(shè)防護(hù)欄、隔離網(wǎng)等裝置與人員日常工作范圍進(jìn)行隔離。同時，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)相關(guān)區(qū)域生產(chǎn)生活人員的安全教育，增強(qiáng)人民群眾的安全生產(chǎn)意識和安全防護(hù)水平。這樣一來，能夠從根本上增強(qiáng)對人民群眾的保護(hù)。

綜上所述。隨著我國能源運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的不斷建設(shè)，以及城市規(guī)模的不斷擴(kuò)展對于野外環(huán)境的擠壓，使得適合進(jìn)行相關(guān)設(shè)施建設(shè)的土地越發(fā)短缺，高壓輸電線路與油氣管道出現(xiàn)平行交叉，甚至距離較近的情況會越發(fā)嚴(yán)重。因此，加強(qiáng)高壓電路與油氣管道相互干擾防護(hù)的相關(guān)研究就越來越重要。本文中所論述的相關(guān)問題與措施，是作者在日常工作中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，希望能夠?yàn)閺V大從業(yè)者提供一些思路，同時為我國的能源運(yùn)輸安全作出一定的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]宋麗敏，唐取，區(qū)偉斌，蘇波，文陳鼎，彭貴文，姜子濤.新建高壓輸電線路對管道干擾預(yù)測及緩解措施[J].油氣儲運(yùn)，2019，38（10）：1144-1150.

[2]孫志遠(yuǎn)，孟絮絮，馬競，鐘凱.特高壓交流輸電線路對管道的電磁干擾研究[J].安徽電力，2018，35（04）：41-44.

[3]劉歡歡.高等級防腐層長輸管道受高壓輸電線路干擾影響[J].化工管理，2018（18）：82.

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[5]郭天偉.?特高壓交流輸電線路對埋地油氣管道電磁影響研究[D].長沙理工大學(xué)，2018.