探讨高压输电线路对输气管道的影响及防护
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摘 要： 分析高压输电线路对输气管道在人身安全、管道防腐层、阴极保护设备三个方面的影响，并根据现有的有关标准规定和实践经验给出了防护措施。
关键词： 高压输电线；输气管道；影响；防护措施
随着能源工业的发展，高压输电线和输油输气管道建设规模日益增长。由于输电线与输气管道在线路走向上会存在共同点，而我国土地资源有限，势必出现高压线路与各种埋地金属管道相距较近，甚至共用走廊。因此，高压线路与输气管道平行接近和交叉跨越不可避免，这更加突出了高压线路对输气管道的电磁影响。为保证输气管道操作人员的人身安全，保护管道绝缘层和阴极保护设备以及减小管道腐蚀，在工程设计与施工中必须采取一定防护措施。
1 高压输电线对输气管道造成的影响
当高压输电线路与输气管道交叉或平行接近时，主要需要考虑输电线路对金属管道的瞬态和暂态影响，其中包括对管道操作人员的安全影响、对金属管道绝缘层的影响、对阴极保护设备的影响等等。
1.1 对人身安全的影响
在输配电过程中，如果输气管道与高压输电线接近，电流会通过磁耦合在输气管道上产生纵向感应电动势，使得管道的对地电压不为零。若管道操作人员接触到管道带电的裸漏金属部分，该电压会加载在人体上，如果接触的电压较高，可能会危及操作人员的生命。
1.2 对管道防腐层的影响
为防止腐蚀介质和金属管道直接接触，减小金属管道的电化学腐蚀，在输气管道的金属表面一般会敷设防腐层。若输电线路发生接地短路故障或遭受雷击时，导线中的故障电流会通过感性耦合在与之接近的管道上产生作用时间短、幅值高的感应电压。当感应电压超过一定值时，会使防腐层的绝缘材料被击穿，防腐层损坏。
1.3 对阴极保护设备的影响
输气管道的防腐层可能在途装、运输、施工等外部作用下或者应用过程中出现各种缺陷与损伤，这导致金属直接与土壤接触而发生腐蚀。阴极保护设备用来保护管道防护层缺陷损伤处使其免遭腐蚀。但是在输电线发生短路故障时，会使得一定量的交流电电流流入大地。通过接地流入土壤的交流电产生交变电场，该电场利用防腐层缺陷通过电阻耦合使管道金属受到腐蚀，同时这也会造成两种阴极保护系统的阴极系统的阴极保护电流激增，保护电位严重波动，甚至导致牺牲阳极记性逆转，电流效率降低等，严重影响了阴极保护系统的运行。
表1 关于人身安全电压的各类标准及其限值
2 防护措施
2.1 制定限值
为保证操作人员的人身安全，国内外多个标准规定了管道交流干扰电压限值。
从表1中可以看出对干扰电压限值的规定，有比较严格的15V，也有叫宽松的60V.规定15V限值更多地考虑了不使人有明显的感觉，并不是超过该限值就会出现安全问题。而操作人员一般在安装、维修或测量的时候才接触埋地的输气管道，其在操作过程中也采取了很好的保护措施。因此建议采用GB 3805-93标准和IEC6120标准规定的33V作为人身安全电压。当高压输电线发生短路故障时，目前国内电力行业标准对人体此时的安全电压规定为：
（公式2-1）
：土壤电阻率；t：人体接触电阻的时间。
如果取单相接地故障的切除时间t为0.1S，高压输电线的电压为500KV，假设线路所在地域的土壤电阻率为100Ω.m。可解得短路时故障状态下的人身安全电压限制为604V.
2.2 改变高压铁塔接地体方案
当高压输电线的杆塔与接地装置相隔较近时，距地装置等效半径为S处的电位
（公式2-2）
公式2-2中s为距接地装置等效半径的距离；r为接地装置的等效半径；R为接地电阻；I为接地装置的电流。分析该公式，若保持I、r和s的值不变，当管道管道附近杆塔接地电阻R的值减小时，电位U会跟着减小。若是到达极限值，在电阻R为0Ω时，电位也会到达0V.但是这只是一种理想状态，实际当中，接地电阻的阻值不可能为0Ω，不过我们可以利用工艺将电阻的阻值降到很低，一般在变电站中甚至可以达到0.5Ω。但是随着接地电阻的阻值降低，发生故障时该处的故障电流会提高，电位也会相应的升高，这是一个相互抵消的过程。因此根本途径是增大接地体与管道之间的距离，同时采取一定得措施让电力线路的故障电流尽量从远离管道的杆塔接地体入地，这样可以起到分流的作用。为了提高耐压值和降低管道处的电位，管道方面要安装绝缘隔离层和屏蔽网或者采用排流等措施。
如果高压输电线与管道平行接近时，管道上的瞬时感应电压可能超过1000V容许值。我们可以提高电力线的继电器保护功能，尽量缩短接地线路接地故障时间，从而限制输电线路单相接地短路电流，但是这种方法所需投资较大。
2.3 接地与排流
在施工过程中为保证工人的安全在管道上要采取临时接地措施，《埋地钢制管道交流排流保护技术标准》中规定：若绝缘管道长度小于或等于300mm，管道的两段要单独设置临时的接地极；若管道的长度大于300mm，要从一端开始每隔300mm设
置一个单独的临时接地极。同时施工人员要做好保护措施，佩戴绝缘靴、绝缘手套等，并且避免雷雨天作业。为避免阴极保护系统失效，在临时接地措施回填前，要拆除其与管道之间的连接。对管道和铁塔平行靠近的管段还要采取排流保护措施，这样可以泄放管道上的感应高电压，还能对该段起到阴极保护以防止腐蚀发生。
3 结论
由于现代工业的需求，高压输电线与输气管道会经常交叉或平行接近，为了让输电线路能够安全运行同时减小输气管道的腐蚀影响和危险影响，应充分认识到其危害性。因此分析高压输电线路队输气管道产生的影响，并且根据其影响机制来制定相应的防护措施非常有必要，这对双方设施的安全运行均有好处。
参考文献：
[1]施纪卫，天然气长输管道与高压送电线路设施靠近段的安全措施分析.天然气与石油，2006.
[2]王全林，金属管道的阴极保护与杂散电流防护措施。石油化工安全环保技术，2010.
[3]黄道春，特高压交流输电线路电磁环境研究。电网技术，2007.
作者简介：
周勤进，男，中国市政工程中南设计总院有限公司，工程师；方洁，女，武汉军械士官学校基础部电工教研室，助教.