虞纬龙 王治国 杨志平

国家管网集团东部储运南昌输油分公司

摘要：高铁电气化运营产生的交流杂散电流，会对周边埋地成品油管道形成交流干扰，不仅会降低管道阴极保护系统的有效性、引发交流腐蚀，还会带来人员与设备的安全隐患。以上饶成品油管道为研究对象，测试分析高铁运行对管道通断电位的影响，研究交流干扰的影响程度，并验证针对性治理措施的实施效果，为同类油气管道应对高铁交流干扰问题提供技术借鉴与实践参考。

关键词：成品油管道；交流杂散电流；阴极保护；交流电流密度；交流干扰电压；排流措施

高铁电气化系统通过牵引变电所将电网高压电转换为单相交流电，输送至轨道上方接触网，经列车车顶受电弓取电后，电流由轮对流入钢轨。大部分电流经吸上线回流至回流线，小部分则沿钢轨、大地回流至变电所形成闭合回路，在此过程中会对周边埋地成品油管道产生交流杂散电流干扰，影响管道安全稳定运行。上饶成品油管道与高铁存在两处交汇段（图 1），受高铁交流干扰风险显著。本文以此管道为研究对象，通过现场测试获取高铁运行状态下管道的交流干扰参数，分析干扰特征与程度，并对实施的交流干扰缓解措施进行效果验证，为管道交流干扰治理提供实测数据与实践依据。

图 1 上饶管段与高铁交叉示意图

1  评价标准及测试方法

1.1  评价标准

本次研究综合采用DEC-OGP-G-AC-007-2020-1《油气管道工程线路阴极保护技术规定》、GB/T 50698―2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》、SY/T 0087.6―2021《钢质管道及储罐腐蚀评价标准第6部分：埋地钢质管道交流干扰腐蚀评价》及GB/T 3805―2008《特低电压（ELV）限值》，构建高铁交流干扰下成品油管道的评价体系，核心判定指标如下。

交流电流密度为核心评价指标，其值小于30 A/m²为弱干扰，介于30～100 A/m²为中干扰，大于100 A/m²为强干扰；强干扰应采取、中干扰宜采取、弱干扰可不采取防护措施。

交流干扰电压小于等于4 V时可不采取防护措施，大于4 V时需结合交流电流密度进一步评估；人身安全交流电压限值为16 V，电压高于16 V时应采取防护措施。

针对高铁动态干扰特征，若交流电压/电流密度均值较低，但峰值频发且持续时间较长（如电压均值小于4 V但峰值大于16 V、电流密度均值小于30 A/m²但峰值大于100 A/m²），需结合人员安全与管道腐蚀风险采取排流措施。

交流干扰治理后，管道平均交流电压需降至15 V（rms）以下，且平均交流电流密度宜低于30 A/m²，确保阴极保护系统有效。

1.2  测试

管道交流干扰普测。采用数据记录仪+1 cm²试片的组合测试方式，对成品油管道高铁测试桩开展交流干扰普测，每处测试桩连续测试不少于5 min，同步采集交流干扰电压、交流电流密度的最大值、最小值与平均值，并绘制电流密度变化曲线，明确管道沿线交流干扰分布特征。测试装置布设如图 2所示。

图 2 管道交流干扰普测装置布设示意图

交流干扰连续监测。选取管道沿线典型测试桩开展24 h连续监测，重点采集交流电压（平均值、最大值、最小值、大于16 V持续时间占比）、交流电流密度（白天高铁运行时段平均值、24 h平均值、最大值、最小值、大于100 A/m²持续时间占比）等参数，排除高铁夜间停运对监测均值的影响，精准反映高铁运行状态下的管道实际干扰程度。

1.3  交流干扰测试结果

普测结果。管道沿线SZYB-060至SZYB-083共24处测试桩普测结果交流电压平均值介于2.829 V～10.724 V，交流电流密度平均值介于0.779 A/m²～36.640 A/m²；其中SZYB-060、067、071、072、079等测试桩电流密度平均值超30 A/m²，属于中干扰等级，其余测试桩为弱干扰等级，部分测试桩出现电压峰值超16 V、电流密度峰值超100 A/m²的动态干扰特征。

24 h连续监测结果。监测数据显示，SZYB-066/067号测试桩交流干扰电压峰值最高达26.118 V，远超16 V人身安全限值；24 h内平均交流电流密度超30 A/m²的测试桩共2处（SZYB-067、SZYB-071）。

结合交流电流密度、断电电位及动态峰值特征综合评价，SZYB-067、071号测试桩交流杂散电流干扰为“不可接受”，存在显著的管道腐蚀与人员安全风险，建议优先加装排流设施；其余测试桩干扰评价为“可接受”，需加强动态监测。典型测试桩24 h交流电流密度与电压变化曲线如图 3～4所示。

图 3 SZYB-067号测试桩24 h交流干扰参数变化曲线

图 4 SZYB-071号测试桩24 h交流干扰参数变化曲线

2  研究结果

2.1  干扰源判定及干扰原因

现场实测的管道交流电压变化曲线、交流干扰影响时段，与高铁实际运行时间高度吻合，且沿线无其他强交流干扰源，判定本次上饶成品油管道的主要干扰源为高铁电气化运营产生的交流杂散电流。

高铁运行对管道产生交流干扰的原理为阻性耦合。当铁路牵引电流流入大地时，将在一定范围产生一个电位差，离铁路越近则相对电位差越大，电流越容易从管道防腐层薄弱点集中流入管道。

2.2  干扰治理效果评价

治理措施设计与思考。 GB/T 50698―2011中，推荐直接接地、负电位接地、固态去耦合器接地方法。若采用直接接地方式，钢质接地体会吸收恒电位仪的输出电流，导致恒电位仪保护距离变短。若采用负电位接地方式，虽然锌阳极电位较负为﹣1.1 V，恒电位仪设置﹣1.2 V，差值较小（0.1 V），阴保电流泄漏量较少，但锌阳极与管道连接，易导致外部电流直接流入管道，带来新的直流干扰风险。因此，本案例选用固态去耦合器接地法，可将固态去耦合器简单等效于电容作用—隔直流、通交流。当地床与管道间串联固态去耦合器时，无论是外界直流干扰、还是恒电位仪阴保电流，均不能通过地床流入/出管道，消除新增直流干扰风险和恒电流漏流风险。与此同时，为防范固态去耦合器在使用过程中，固态去耦合器损坏后带来的阴保电流流失风险，地床选用锌带。综上所述，针对管道中干扰和强干扰段及不可接受干扰点，在SZYB-064、067、071、079号测试桩处分别安装固态去耦合器，并配套敷设100 m锌带+降阻剂，构建4处交流排流设施，实现高铁交流杂散电流的有效疏导，缓解管道干扰。

治理后复测结果。对排流设施涉及的排流桩及上下游管道共11处点位开展交流杂散电流干扰复测，结果如表 1所示：所有点位长时间测试的交流电流密度平均值均低于30 A/m²，交流电压平均值大幅降低（0.158 V～3.240 V），依据SY/T 0087.6―2021标准综合评价，11处点位均处于交流杂散电流干扰可接受状态，管道阴极保护系统有效性恢复。

表 1 上饶管段开展交流杂散电流干扰治理后的复测结果

3  结论

上饶成品油管道受高铁交流杂散电流动态干扰，沿线干扰程度分布不均，SZYB-067、071号测试桩为核心干扰点，交流干扰评价为“不可接受”，存在管道腐蚀与人员安全双重风险，其余点位以弱干扰为主，部分点位存在动态峰值超标的特征。

在SZYB-064、067、071、079号测试桩处实施的“固态去耦合器+锌带”排流治理措施效果显著，治理后复测的11处点位平均交流电流密度均低于30 A/m²，交流干扰均降至可接受状态，管道直流腐蚀风险评价为“低”。

4处交流排流设施地床接地电阻、开路电位均符合技术要求，排流后管道交流干扰大幅降低，阴极保护系统恢复有效，证明该排流方案适用于高铁交流干扰下埋地成品油管道的治理，可为同类工程提供实践参考。

针对高铁动态交流干扰的特征，建议对成品油管道沿线干扰点位开展长期动态监测，及时掌握干扰参数变化，保障排流设施持续有效运行，提升管道抗高铁交流干扰的能力。

作者简介：虞纬龙，1992年生，毕业于西安石油大学过程装备与控制工程专业，本科，初级职称，现任职上饶站管道运维岗，主要从事外管道管理工作。联系方式：18827078955，644091137@qq.com。