雜散電流的腐蝕及防護(hù)

1、一、雜散電流干擾方式雜散電流是指在地中流動(dòng)的設(shè)計(jì)之外的直流電，它來自直流的接地系統(tǒng)，如直流電氣軌道、直流供電所接地極、電解電鍍設(shè)備的接地、直流電焊設(shè)備及陰極保護(hù)系統(tǒng)等。其中，以城市和礦區(qū)電機(jī)車為最甚。它的干擾途徑如圖10-60所示。從圖中可以劃分三種情況：2腫no.，n'r-IAjirr、-/J-J:婪含4*7圖10-60雜散電流干擾示意圖1供電所2架空線3軌道電流4陽極區(qū)5腐蝕電流6交變區(qū)7陰極區(qū)1靠近直流供電所的管道屬于陽極區(qū)，雜散電流從管道上流出，造成雜散電流電解。2. 在干擾段中間部位的管道屬于極性交變區(qū)，雜散電流可能流入也可能流出。當(dāng)電流流出時(shí)，造成腐蝕。？3在電機(jī)車附近的管

2、道屬于陰極區(qū)，雜散電流流入管道，它起著某種程度的陰極保護(hù)作用。？以上是一般規(guī)律。實(shí)際上雜散電流干擾源是多中心的。如礦區(qū)電機(jī)車軌道已形成網(wǎng)狀,供電所很多，當(dāng)多臺機(jī)車運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生雜亂無章的地下電流。作用在管道上的雜散電流干IU擾電位如圖10-61所示0-OlJ-L2-2C4.0g.01055Ylg*1.6v2.06.010斗需/地血蟲圖10-61雜散電流干擾電位曲線埋地鋼質(zhì)管道因直流雜散電流所造成的腐蝕稱為干擾腐蝕。因?qū)匐娊飧g，所以有時(shí)也稱電蝕。這是管道腐蝕穿孔的主要原因之一。例如：東北地區(qū)輸油管道受直流干擾的約占5%,腐蝕穿孔事故原因的80%是由雜散電流引起的；北京地下鐵路雜散電流腐蝕已經(jīng)形成

3、公害，引起了有關(guān)部門的重視。隨著陰極保護(hù)技術(shù)的推廣應(yīng)用，也會(huì)給地下帶來大量的雜散電流。如近些年來城市地下燃?xì)夤艿澜o水管道、地下電纜等采用了外加電流保護(hù)，在它的陽極地床附近可能會(huì)造成陽極地電場干擾。在被保護(hù)的管道（或電纜）附近可能會(huì)造成陰極電場的干擾。其干擾形式如圖10-62和圖10-63所示。其干擾范圍與陽極排放電流和陰極保護(hù)電流密度成正比。當(dāng)單組犧牲陽極輸出電流大于100mA寸，也應(yīng)注意其干擾。二、雜散電流腐蝕的特點(diǎn)1. 強(qiáng)度高、危害大埋地鋼質(zhì)管道在沒有雜散電流時(shí)，只發(fā)生自然腐包蝕。大部分屬腐蝕原電池型。腐蝕電池的驅(qū)動(dòng)電位只有幾百毫伏，而所產(chǎn)生的腐蝕電流只有幾十毫安。在土壤中的雜散電流腐蝕，

4、則是電解電池原理。即外來的直流電流或電位差，造成了土壤溶液中金屬腐蝕。其腐蝕量與雜散電流強(qiáng)度成正比，服從法拉第電解定律。也就是說，假如有1A的電流通過鋼管表面，流向土壤溶液，那么1a的直流雜散電流1年的時(shí)間會(huì)溶解鋼鐵9kg。實(shí)際上，土壤中發(fā)生的雜散電流強(qiáng)度是很大的，管道上管地電位可能高達(dá)89V,通過的電流量最大能達(dá)幾百安。因此，壁厚為78mm的鋼管，在雜散電流作用下，45個(gè)月即可能發(fā)生腐蝕穿孔。所以，雜散電流的腐蝕強(qiáng)度是一般腐蝕不能與之相比的。它是管道腐蝕穿孔的主要原因。2. 范圍廣隨機(jī)性強(qiáng)雜散電流的作用范圍很大，其影響可達(dá)幾千米、幾十千米，這與引起雜散電流的外部電流源密切相關(guān)。雜散電源腐蝕的

5、發(fā)生又常常是隨機(jī)而變的。無論從電流方向上，還是電流強(qiáng)度上，都是隨外界電力設(shè)施的負(fù)載情況、軌道的連接與絕緣狀況、管道的絕緣狀況而變化。因此，常將雜散電流的干擾稱為動(dòng)態(tài)干擾。這也給雜散電流的測量、排除帶來了困難。圖10-62陽極地床周圍的雜散電流干擾1測電位曲線2測電流（東）3被干擾管道4測電流（西）5整流器?6被保護(hù)的管道7被干擾管道電位曲線8電流干擾區(qū)9電流泄漏直流腐蝕是引起管道泄漏的最大隱患。近年來，對雜散電流的腐蝕已引起人們的普遍關(guān)注圖10-63陰極保護(hù)管道的干擾a)交叉b)平行三、雜散電流干擾的判斷標(biāo)準(zhǔn)地下雜散電流可以根據(jù)管一地電位偏移和地電位梯度來判斷。對于此判斷。各國根據(jù)國情都有自己

6、的指標(biāo)。例如，英國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以管道對地電位正向偏移20mV為判斷指標(biāo)；德國以+100mV為標(biāo)準(zhǔn)；日本的標(biāo)準(zhǔn)是+50mV原石油工業(yè)部編制的埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。(SYJ171986)，把判定標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)臺階：一是確認(rèn)干擾的存在，二是在確認(rèn)干擾存在的前提下必須采取措施的臨界指標(biāo)。這一指標(biāo)是：處于直流電氣化鐵路、陰極保護(hù)系統(tǒng)及其他直流干擾附近的管道，當(dāng)管道任意點(diǎn)上管一地電位較自然電位正向偏移20mV時(shí)，或管道附近土壤中的電位梯度大于0.5mV/m時(shí)，確認(rèn)為有直流干擾；當(dāng)管道上任意點(diǎn)管一地電位較自然電位正向偏移lOOmV或管道附近土壤中的電位梯度大于2.5mV/m時(shí)，管道應(yīng)及時(shí)采取直流

7、排流保護(hù)或其他防護(hù)措施。日本電蝕土壤腐蝕手冊推薦的地電位梯度與雜散電流干擾關(guān)系，見表10-69。表10-69地電位梯度與雜散電流干擾地電位梯度雜散電流干擾/(mA/mm)程度0.5弱0.55中>5強(qiáng)四、直流干擾腐蝕的防護(hù)（一）減少干擾源電流的泄漏直流干擾腐蝕的產(chǎn)生是源于各種電氣設(shè)備的電流泄漏。因此，直流干擾的防護(hù)首先應(yīng)減少這些電氣設(shè)備的電流的泄漏。為此，對直流電氣化鐵路作如下限制：1. 鐵軌導(dǎo)電性能必須良好通過鐵軌的平均電流產(chǎn)生的電位差不得大于3V/km。2. 鐵軌接頭增加電阻各區(qū)段鐵軌接頭增加的電阻，不得大于該區(qū)段鐵軌電阻的20%。3. 鐵輒與大地絕緣電氣化鐵軌應(yīng)采取與大地絕緣的措施。

8、對于供電方式，應(yīng)采用減小供電范圍，增加足夠的供電所的原則，保證在供電范圍內(nèi)接地裝置只接地一次等，來減少雜散電流源。（二）避幵干擾源的設(shè)計(jì)原則由于干擾源的情況錯(cuò)綜復(fù)雜，在管道設(shè)計(jì)時(shí)又不可能完全避幵，為保證管道安全，應(yīng)遵循下列設(shè)計(jì)原則：1. 管道走向的選擇合理選擇埋地管道的走向，盡量遠(yuǎn)離干擾源。當(dāng)埋地管道與直流電氣化鐵路的鐵軌接近或交叉時(shí)，相互間的距離不得小于im且盡量縮短與之平行的管線的長度。2. 被保護(hù)管道與非保護(hù)管道的間距，應(yīng)保持足夠大的距離。非聯(lián)合保護(hù)的平行管道，二者間距不宜小于10m被保護(hù)管道與其他管道交叉時(shí)，二者間的凈垂直距離不應(yīng)小于0.3m當(dāng)小于0.3m時(shí)，中間必須設(shè)有堅(jiān)固的絕緣隔離

9、物，確保其不接觸。雙方管道在交叉點(diǎn)兩側(cè)10m以上的管段上，應(yīng)作特加強(qiáng)防腐。？管道與電纜交叉時(shí)，相互間凈垂直距離不應(yīng)小于0.5m,交叉點(diǎn)兩側(cè)也各延伸10m作加強(qiáng)防腐。？3. 對受雜散電流干擾管段的保護(hù)措施在受到雜散電流干擾的管段，可增設(shè)絕緣法蘭，將被干擾管道分成若干段，以減輕干擾，把干擾限制在一定范圍內(nèi)。？4. 在被干擾管道與干擾源之間，可埋設(shè)金屬屏蔽體，以減輕干擾。（三）增加回路電阻？1. 對可能受到雜散電流腐蝕的管道，其表面的防腐層等級采用加強(qiáng)級或特加強(qiáng)級。2. 對已遭受雜散電流腐蝕的管道，可通過修補(bǔ)或更換防腐層，來消除或減弱雜散電流的腐蝕。（四）排流保護(hù)技術(shù)1.排流方法雜散電流干擾本身是一

10、害，但掌握其本質(zhì)、因勢利導(dǎo)，就可以化害為利。排流保護(hù)就是把雜散電流變?yōu)楣艿狸帢O保護(hù)的電流，所以排流保護(hù)也屬于陰極保護(hù)的方法之一。排流方式有直接排流、極性排流、強(qiáng)制排流和接地排流，這些排流方法及其優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，見表10-70o表10-70排流方式的選擇式流應(yīng)用條件1. 被干擾管道上有穩(wěn)定的陽極區(qū)2. 直流供電所接地體或負(fù)回歸線附近被干指導(dǎo)管道上管地電位正負(fù)交變管一軌電位差較小不能直接向干擾源排流優(yōu)占八、1.簡單經(jīng)濟(jì)2.效果好1.安裝方便2.應(yīng)用范圍廣3.不要電源1保護(hù)范圍大2.其他排流方式不能應(yīng)用的特殊場合3.電車停運(yùn)時(shí)可對管道提供陰極保護(hù)使用方便缺占八、應(yīng)用范圍有限當(dāng)管道距鐵軌較遠(yuǎn)時(shí)保護(hù)效

11、果差1.加劇鐵軌電蝕2.對鐵軌電位分布影響較大3.需要電源1.效果差2.需要輔助接地床在同一管道或同一系統(tǒng)的管道中，根據(jù)實(shí)際情況可以采用一種或幾種排流方式排流點(diǎn)的選擇應(yīng)以最佳排流效果為標(biāo)準(zhǔn)，往往要通過排流實(shí)驗(yàn)確定。一般情況下，可根據(jù)下列原則選定:(1) 管道上排流點(diǎn)的選定1) 管一地電位為正且管一軌電位差最大的點(diǎn)；2) 管一地電位為正且持續(xù)時(shí)間最長的點(diǎn)；3) 管道與鐵軌(或管道)間距最小的點(diǎn)；4) 便于排流設(shè)備安裝與維修的地點(diǎn)。(2) 鐵軌上排流點(diǎn)的選定1)扼流線圈中點(diǎn)或交叉跨線處；2)直流供電所負(fù)極或負(fù)回歸線。(3) 接地排流的接地地床，應(yīng)選擇在土壤電阻率較低的地方。2.排流方式的結(jié)構(gòu)(1)

12、 直流排流直接排流結(jié)構(gòu)如圖10-64所示。直接排流用于極性不變的陽極區(qū)，可調(diào)電阻和控制開關(guān)及熔斷器的使用可用來控制流量的大小和管道的相對電位，以防排流量過大時(shí)造成防腐層的老化和剝離。(2) 極性排流極性排流的結(jié)構(gòu)如圖10-65所示。極性排流是目前廣泛使用的排流方法之一。它具有單向?qū)щ娦?，只允許雜散電流管道排出，而不允許雜散電流進(jìn)入管道，它是比較安全的排流方式。圖10-64直接排流保護(hù)電路7熔1被保護(hù)的金屬管道2鐵軌3、4排流電纜5可變電阻6控制開關(guān)斷器8電流表上述兩種排流方式都是借助于管道和鐵軌之間的電位差來排流，當(dāng)兩個(gè)連接點(diǎn)的電位差較小時(shí)，所能排除的電流量很小，故保護(hù)段落很短，排流效果不佳。

13、此時(shí)，應(yīng)選擇其他形式的排流方式。(3) 接地排流接地排流結(jié)構(gòu)如圖10-66所示。接地排流電纜不連接到鐵軌上，而是連接到一個(gè)埋在地下的輔助陽極(或犧牲陽極材料)上。將雜散電流從管道排到陽極上，經(jīng)過土壤再返回鐵軌。圖10-65極性排流保護(hù)電路1管道2鐵軌3電纜4可變電阻5整流器6電流表7控制開關(guān)8熔斷器圖10-66接地式排流接地排流保護(hù)在國外應(yīng)用較少，但在我國應(yīng)用較多。這是因?yàn)槲覈鴮τ诟蓴_源泄漏入地的雜散電流限制不力，造成干擾范圍很大，不利于極性排流的應(yīng)用；當(dāng)采用極性排流時(shí)，排流連接變得十分困難。接地排流的效果要比極性排流差，排流量不易調(diào)節(jié)。還需定期更換陽極。但接地排流的適應(yīng)性強(qiáng)、施工簡單，同時(shí)又

14、比較安全，可以完全避免將雜散電流導(dǎo)入管道。因此，接地排流是使用較多的排流方式。接地排流的地床接地電阻要做得盡可能的小。采用犧牲陽極時(shí)仍需填包料。(4) 強(qiáng)制排流當(dāng)?shù)叵陆饘俟艿捞幱陔s散電流干擾極性交變區(qū)，用直接或極性排流都無法將雜散電流排出時(shí)，需使用強(qiáng)制排流。強(qiáng)制排流的原理類似于陰極保護(hù)，它在管道與接地陽極或鐵軌之間，接一可逆的恒電位儀，在外加電位差下強(qiáng)制排流。同時(shí)其設(shè)其電路結(jié)構(gòu)如圖1067所示。由于強(qiáng)制排流兼有排流和陰極保護(hù)的作用施費(fèi)用節(jié)省一半，故使用此排流方式也較多。例如，在日本東京的煤氣管線上就使用得比較普遍。圖1067強(qiáng)制排流電路對同一條管道或一系統(tǒng)中，可根據(jù)實(shí)際情況的需要采用一種或幾種

15、排流方式，選擇一點(diǎn)或多點(diǎn)進(jìn)行排流。3. 排流計(jì)算排流電流量可根據(jù)歐姆定律的原理來計(jì)算：式中I排除電流量（A）；V管一軌電位差（V）；Ri排流線電阻（Q）;艮一一排流器內(nèi)阻（Q）;R3管道接地過渡電阻（Q）;R鐵軌接地電阻（Q）。其中，式中丫3管道縱向電阻（Q）；003管道泄漏電阻（Q）;丫4鐵軌縱向電阻（Q）；o4鐵軌泄漏電阻（Q）。要安全接地，接地電阻不應(yīng)大于4Q當(dāng)采用接地排流時(shí)，R4為接地地床的接地電阻，其值應(yīng)小于0.5Q。排流量過大會(huì)造成管地電位過負(fù)。為保證管道排流處在最佳狀態(tài)，也就是正電位得到較好的緩解，負(fù)電位又不致于過高?？梢栽谂帕麟娐分兄腥腚娮?，限制排流量。串入的電阻值可按下式計(jì)算

16、：式中R串入電阻(Q);I原排流量(A)；I'擬定排流量(A);V管/軌電壓(V)o電阻器的選擇，要注意具有足夠的功率，以防排流量大時(shí)燒毀。排流器、排流導(dǎo)線的額定電流應(yīng)為計(jì)算排流量的1.52倍。排流用的接地地床電位梯度，在水中時(shí)不大于10V/m,在土壤中不大于5V/m。4. 排流器功能的要求(1) 在管軌電位差或管地電位波動(dòng)的范圍內(nèi)，均能正常工作。(2) 能及時(shí)跟隨管軌電位差或管地電位的急劇變化。(3) 防逆流元件的正向電阻要盡量小，反向耐壓應(yīng)較大。(4) 所有動(dòng)接點(diǎn)應(yīng)能承受頻繁動(dòng)作的沖擊。(5) 應(yīng)具有過載保護(hù)。(6) 結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)。5. 排流器宜設(shè)置在室內(nèi)，設(shè)置在室外時(shí)應(yīng)能適

17、應(yīng)野外環(huán)境、堅(jiān)固耐用。排流器6對排流線敷設(shè)的要求排流線應(yīng)對地絕緣，架宅敷設(shè)時(shí)應(yīng)滿足下列要求，并符合低壓電力線路敷設(shè)工程的規(guī)定。(1) 電纜必須采用吊掛方式，吊掛強(qiáng)度不應(yīng)小于GJ-20X7的鋼絞線的機(jī)械強(qiáng)度。其接地電阻不應(yīng)大于10Q。(2) 采用裸電線或絕緣電線架設(shè)時(shí)，應(yīng)采用截面積為16mm2及以上的鋁線，或具有同等機(jī)械強(qiáng)度的銅線。(3) 架空線的高度，當(dāng)跨越鐵路和公路時(shí)不應(yīng)小于6m其他場合不應(yīng)小于5m(4) 當(dāng)排流線與架空通信線等弱電線路同桿敷設(shè)時(shí)，應(yīng)敷設(shè)在架空弱電線的下方。若采用裸線時(shí)，間距為0.75m若采用絕緣電線時(shí)，間距為0.3m7排流線埋地敷設(shè)時(shí)的要求(1) 不應(yīng)使用裸金屬護(hù)套電纜或橡

18、膠絕緣電線。(2) 敷設(shè)方式可采用穿電纜管、電纜溝或直埋。(3) 直埋時(shí)的覆土厚度，當(dāng)有重物壓迫危險(xiǎn)時(shí)應(yīng)大于1.2m，其他場合為0.7m。8. 接地排流的電位梯度，在水中設(shè)置時(shí)不得超過10V/m,在土壤中設(shè)置時(shí)不得超過5V/m。9. 排流線與管道應(yīng)采用焊接連結(jié)。焊接處的管道要采取局部補(bǔ)強(qiáng)。接點(diǎn)電阻不大于0.01Q，機(jī)械強(qiáng)度不小于排流線的機(jī)械強(qiáng)度。(五)排流效果的評定排流工程安裝后，應(yīng)立即投入試運(yùn)調(diào)整，以期達(dá)到和接近下述目標(biāo)：1. 對于已經(jīng)施加陰極保護(hù)的管道或管道系統(tǒng)，應(yīng)使被干擾管段上任意測定點(diǎn)的管地電位達(dá)到陰極保護(hù)電位標(biāo)準(zhǔn)。2. 對于未施加陰極保護(hù)的管道或管道系統(tǒng)，應(yīng)使被干擾管段上任意測定點(diǎn)的

19、管地電位達(dá)到未受干擾時(shí)的狀態(tài)10-71的排流前上述目標(biāo)實(shí)屬理想狀態(tài)，一般很難實(shí)現(xiàn)。當(dāng)達(dá)不到時(shí)，可按表后實(shí)測正電位指標(biāo)進(jìn)行評定。表10-71排流保護(hù)效果評定指標(biāo)排流類型管一地電位/V正電位平均值比(%)直接向干擾源排流>10>95105>90<5>85間接向干擾源排流(接地排流)>10>90105>85<5>80正電位平均值比的計(jì)算方法如下:式中n正電位平均值比()；Vavl(+)正電位平均值(V)；Vav2(2)排流后正電位平均值(V)正電位平均值可按下式計(jì)算：式中n測量時(shí)間段內(nèi)正、負(fù)電位讀數(shù)的總次數(shù)。由于電機(jī)車運(yùn)行頻繁，所以排流效果

20、的評定是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作。一般選取評定測試點(diǎn)不應(yīng)少于3點(diǎn)，對于長距離管道則不應(yīng)少于5點(diǎn)。排流效果評定點(diǎn)必須包括排流點(diǎn)、干擾緩解較大的點(diǎn)和干擾緩解較小的點(diǎn)。在測取排流前后的參數(shù)時(shí)，必須統(tǒng)一測定時(shí)間段、讀數(shù)時(shí)間間隔、測試方法和儀表設(shè)備。測定時(shí)必須注意，排流后負(fù)電位的變化雖然在指標(biāo)中沒有提到，但負(fù)電位變化也不應(yīng)負(fù)得太多。?(六)排流系統(tǒng)的調(diào)整排流系統(tǒng)的調(diào)整是為了使受干擾管道全面得到保護(hù)，一般應(yīng)采用以下方法：首先改變排流點(diǎn)的位置，或增加排流點(diǎn)及設(shè)施；調(diào)整各排流點(diǎn)的排流量。同時(shí)，對同系統(tǒng)中的不同管道進(jìn)行具有電流調(diào)節(jié)機(jī)能的連連，并行電流的調(diào)節(jié)；對絕緣法蘭跨接，并進(jìn)行電流調(diào)節(jié)。此外，為了提高排流效果，可采用

21、其他有效的輔助設(shè)施。五、交流干擾的危害與防護(hù)(一)交流干擾的危害1或更小。交流電引起的腐蝕要比直流電于擾的強(qiáng)度小得多，大約為直流電的但是，當(dāng)高壓輸電線與管道平行架設(shè)時(shí)，由于靜電場和交變磁場的影響，在鋼管上感應(yīng)出交流電壓和電流，對管道的危害則是不可忽視的。尤其是在交、直流疊加情況下，交流電的存在可引起電極表面的去極化作用，造成腐蝕的加劇，形成穿孔。同時(shí)。交流干擾還可加速絕緣層的老化，特別是在防腐絕緣層的破損處，易引起防腐層的剝離。交流干擾還會(huì)使陰極保護(hù)無法在控制電位的范圍內(nèi)正常進(jìn)行，使?fàn)奚枠O發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)，電流效率降低。故障情況下，對管道會(huì)造成危險(xiǎn)，甚至危及操作人員的安全。交流干擾腐蝕的危害已日

22、益被人們所重視。交流干擾作用于埋地金屬管道。按其干擾電壓作用的時(shí)間可分為：1瞬間干擾強(qiáng)電線故障時(shí)產(chǎn)生的干擾電壓可達(dá)幾千伏以上，由于干擾電壓作用的持續(xù)時(shí)間在1s以下，故稱瞬間危險(xiǎn)干擾電壓。此電壓對人身安全和設(shè)備均可構(gòu)成威脅。高壓電還會(huì)引起管道防腐層擊穿；在管道與電力系統(tǒng)接地極距離不當(dāng)時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生電弧通道，引起管壁燒穿事故。?2間歇干擾在電氣化鐵路附近的管道上，所感應(yīng)產(chǎn)生的幾伏、幾十伏，直至幾百伏的干擾電壓。作用時(shí)間時(shí)斷時(shí)續(xù)、隨電氣鐵道饋電網(wǎng)內(nèi)負(fù)載變化。?3持續(xù)干擾高壓輸電線路運(yùn)行時(shí)，在管道上感應(yīng)產(chǎn)生的交流電壓，可由幾伏、幾十伏到幾百伏。其作用時(shí)間長，只要高壓輸電線路上有電流，管道上就有感應(yīng)電壓，

23、埋地管道則會(huì)在此干擾電壓下產(chǎn)生交流腐蝕。（二）交流干擾狀態(tài)對管造成危險(xiǎn)影響的高壓輸電線路，有以下三種狀態(tài)：1. 三相對稱中點(diǎn)直接接地的高壓輸電線（110kv以上）及交流電氣化鐵路供電線處在相導(dǎo)線接地短路時(shí)的故障狀態(tài)。中性點(diǎn)直接接地的輸電線發(fā)生單相短路接地故障時(shí)，對附近管道產(chǎn)生的電磁感應(yīng)電壓極高。特別是系統(tǒng)電容量大、電壓級別高的電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)1060kA,交流干擾電壓可達(dá)千伏以上。如果短路瞬間，在故障附近的地面上有管道的附屬設(shè)施（如閥門、泵等設(shè)備），而操作人員恰巧去觸及閥門時(shí)，就會(huì)威脅操作人員與設(shè)備的安全。2. 三相對稱中性點(diǎn)對地絕緣或不直接接地的高壓輸電線（多指60kV以下），當(dāng)兩相

24、導(dǎo)線同時(shí)在不同地點(diǎn)接地時(shí)的故障狀態(tài)。3. 不對稱高壓線路、直供式交流電氣鐵路在正常運(yùn)行狀態(tài)或在相導(dǎo)線接地時(shí)的強(qiáng)行運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)埋地管道與電廠、變電站和高壓桿塔的接地裝鼉接近時(shí)，或與交流電氣化鐵路交叉時(shí)，應(yīng)考慮由于電流流過接地裝置（或軌道）而產(chǎn)生的地電位升高所造成的危險(xiǎn)影響。（三）干擾途徑強(qiáng)電線路對埋地管道的干擾影響主要有三種方式：容性耦合、磁感應(yīng)耦合和阻性耦合。其對管道的影響見表10-72o表10-72交流干擾方式及對管道的影響靜電場感應(yīng)（容性耦合）對于埋地管道沒有影響，施工時(shí)應(yīng)注意電磁場感感應(yīng)交流電流引起交流腐蝕感應(yīng)電壓對陰應(yīng)（磁感應(yīng)耦合）極保護(hù)設(shè)備有不良影響當(dāng)輸電線路短路、故障時(shí)，在管道上可

25、能感應(yīng)出高壓電，擊穿覆蓋層阻性耦合故障時(shí)地電位升高威脅覆蓋層和人身安全1. 靜電感應(yīng)（容性耦合）這一方式主要出現(xiàn)在施工期間的地面管道或架設(shè)在絕緣墊（如木塊）上時(shí)，通過高壓線和管道之間、管道和大地之間的分布電容耦合作用。由于大地的屏蔽作用，當(dāng)管道埋地后，這一作用就小到可以忽略不計(jì)了。原理如圖10-68所示。2. 電磁感應(yīng)當(dāng)管道與高壓線平行時(shí)，由于相電流的交變形成電磁場作用在埋地管道上，使管道不斷切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流。這一耦合原理如同變壓器，高壓線一側(cè)如同變壓器的一次側(cè)，管道一側(cè)如同變壓器的二次側(cè)。當(dāng)三相之中的各相電流相等（平衡時(shí)）、相導(dǎo)線到管道距離相等時(shí)，其電磁場的綜合影響為零。但實(shí)際中相電

26、流很少處于平衡狀態(tài)，三相導(dǎo)線距管道也不可能相等，尤其是平行間距較小時(shí)幾何不對稱更為突出。故障條件下（嚴(yán)重不平衡）將產(chǎn)生危險(xiǎn)影響，其感應(yīng)原理見圖10-69。圖10-68容性耦合a）管道在地面上b）管道在地面下圖10-69磁干擾原理3. 阻性耦合當(dāng)管道與電氣化鐵路交叉、與強(qiáng)電線路的接地極（體）、發(fā)電廠、變電站接地小距離接近時(shí)，接地體上的電流流入地下，通過管道和接地體之間的電阻進(jìn)行耦合作用，把交流電流直接傳遞到管道上，這就是阻性耦合。由于地電場衰減很快，所以一般情況下阻性耦合作用范圍很小。(四)交流干擾的計(jì)算1靜壓感應(yīng)電壓的計(jì)算其中式中Vp管道感應(yīng)交流電壓(V)；hi單相導(dǎo)線地上高度(m);h2埋設(shè)

27、管道等效地面高度(m);r輸電線等效半徑(m)；x輸電線和管道的水平距離(m)；Vi相導(dǎo)線對地電壓(V)02.電磁感應(yīng)計(jì)算Vp=2nfLMi(10-21)式中f交流電頻(Hz)；L平行段長度(km);相電流(A)M輸電線和管道間互感系數(shù)(H/km);i3. 阻性耦合計(jì)算式中Vo接地體對遠(yuǎn)方大地電壓（V）；Io接地體上流入大地電流（A）；P土壤電阻率（m）;R接地體接地電阻（Q）;a接地體等效球面半徑（m）;V<距接地體x處的大地電位和管道電位差（V）4. 管道參數(shù)的計(jì)算（1）管道阻抗的計(jì)算Z=Zi+ze?（10-24）式中Z道阻抗（Q/km）;Zi管道內(nèi)阻抗（Q/km）;乙一一管道外阻抗

28、（Q/km）。其中，管道內(nèi)阻抗Zi的計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜的零階貝塞爾函數(shù)，計(jì)算較困難，通?？刹捎媒乒接?jì)算，即：?管道外阻抗乙計(jì)算公式為:(2) 管道傳播常數(shù)式中ro管道外半徑(m);a大地導(dǎo)電率。(3) 管道特性阻抗式中Z管道阻抗(Q/km);Zi管道內(nèi)阻抗(Q/km);乙管道外阻抗(Q/km);ro鋼管外半徑(m);a大地電導(dǎo)率(S/m);Ro管道直流電阻，3m鋼材電導(dǎo)率(S/m);f頻率(Hz);D回流當(dāng)量深度，乙管道特性電阻(Q)。(五)交流干擾的保護(hù)1. 對交流干擾點(diǎn)測試對交流干擾的防護(hù)，首先取決于對干擾現(xiàn)場的調(diào)查與測試的正確與否。電力線路對管道交流電干擾的測試方法，可遵照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電力線

29、路對埋地鋼質(zhì)管道交流電干擾測試方法SYJ32-1988執(zhí)行。管道交流干擾的測試，主要是測試干擾電壓和管道交流參數(shù)現(xiàn)場的測量。測試儀表和測量導(dǎo)線應(yīng)執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測試方法SYJ23-1986的有關(guān)規(guī)定。交流干擾電壓一般較高，所以不用硫酸銅參比電極進(jìn)行測試，使用鋼棒電極。2. 安全指標(biāo)(1) 瞬間干擾電壓從對工作人員安全考慮，德國規(guī)定為600V,意大利規(guī)定為500V,我國研究報(bào)告認(rèn)為600V是適宜的。(2) 持續(xù)干擾電壓在含鹽量小于0.01%勺中性土內(nèi)，安全電壓可取8V;在弱堿性土壤內(nèi)，當(dāng)Ca+Mg+離子的總含量超過0.005%時(shí)，安全電壓可取10V;在酸性土或鹽堿地，干擾電壓

30、的安全指標(biāo)可取6V。交流干擾電壓低于16V時(shí)，不會(huì)造成瀝青防腐層剝離和引起金屬氫脆裂。10V以下的交流干擾電壓，對鋁、鋅陽極保護(hù)性能的影響可不考慮。鎂陽極所允許的交流電流密度為0.8mA/cm2逆轉(zhuǎn)電壓在15V左右，安全電壓可取10V。(3) 間歇電壓干擾從對人身安全考慮。采用30V。從對管道危害考慮，其臨界干擾電壓值應(yīng)比持續(xù)干擾電壓安全指標(biāo)高23V。(4) 長距離平行時(shí)的安全間距圖10-70提供了埋地管道與強(qiáng)電輸電線路相對平行距離下的臨界長度。為消除干擾，通常作如下預(yù)防措施：對新建管道，當(dāng)與電力線或電氣化鐵道平行時(shí)，平行段應(yīng)保持50m以上距離；對220kV以下的對稱輸電線,50m可保持75m

31、以上距離；當(dāng)各相導(dǎo)線三角排列，此間距可縮小至與強(qiáng)電接地體的安全間距管道與電力系統(tǒng)接地體的安全間距見表10-73圖10-70相對平行距離的臨界長度IGr表10-73管道與電力系統(tǒng)接地極間的安全距離高壓線電壓等級/kV35<110220最小安全距離鐵塔或電桿附近0.75510/m電站或變電所附近2.51535(6)最大允許接觸電壓和需要采取的必要措施，可參照執(zhí)行表10-74表10-74最大允許接地電壓和措施干擾類型接觸電壓措施長期UC<65VUCW1000V不需要措施短期短期1000V<U<2000V應(yīng)在操作和設(shè)計(jì)中考慮措施長期短期UC>65VUL>2000V通

32、過接地棒、電拉控制或區(qū)域電隔離，把接地電壓限制到65V或2000V以內(nèi)3. 防護(hù)措施由于感應(yīng)影響是相互的，所以防護(hù)措施也應(yīng)是雙方的。作為干擾源的強(qiáng)電線路，對減輕干擾影響有不可推卸的責(zé)任，故在運(yùn)行方式上應(yīng)努力作到平衡，電氣化鐵路應(yīng)避免采用直供方式而用AT方式（采用自耦變壓器的供電方式）和BT方式（采用吸流變壓器的供電方式）。通過測試比較，AT方式造成的干擾比起直供方式要減輕到1/10左右，由此可見干擾源側(cè)的重要性。管道側(cè)的防護(hù)，其主要防護(hù)措施為：（1）阻性耦合的防護(hù)措施1）加大管道和強(qiáng)電接地體間的距離，可參考表10-73。2）在管道和強(qiáng)電接地之間設(shè)均壓網(wǎng)來防止危險(xiǎn)影響。對于管路閥門，可用鋅帶或鎂帶均壓。3）使用接