《管道保護》編輯部：習近平總書記在黨的二十大報告中強調指出“建設更高水平的平安中國，以新安全格局保障新發(fā)展格局”。埋地輸油氣管道工程與架空輸電線路工程同為大國重器，承擔著維護國家能源安全和公共安全、保障人民群眾對清潔能源需求的重任。但管道與輸電線路相遇相交，受到了不同程度的雜散電流干擾，導致管道存在腐蝕風險。為保障管網和電網安全運行，加強技術、管理等方面的工作，我們特別邀請到北京安科腐蝕技術有限公司總經理陳少松，從埋地油氣管道受高壓輸電系統(tǒng)電磁干擾的影響、現(xiàn)狀、措施等多個角度進行系統(tǒng)分析，提出相關建議，對做好管道腐蝕防護工作，提升我國管道本質安全水平具有一定的借鑒意義。

編輯部：近年來，隨著國家能源通道建設加快，埋地油氣管道受高壓輸電系統(tǒng)電磁干擾的影響逐漸顯現(xiàn)，引起了政府和相關企業(yè)的高度關注。請您科普一下，這種電磁干擾現(xiàn)象是如何產生的？

陳少松：高壓輸電系統(tǒng)分為交流輸電和直流輸電兩種，對埋地油氣管道產生電磁干擾的機制各不相同。

交流輸電系統(tǒng)形成的雜散電流干擾方式主要通過感應耦合和阻性耦合兩種途徑實現(xiàn)（容性耦合作用在管道埋地后可以忽略），這兩種途徑在交流輸電線路正常運行方式和故障狀態(tài)下有明顯區(qū)別。

正常運行狀態(tài)下的干擾。在線路正常運行狀態(tài)下，對埋地管道的干擾機制以感應耦合為主。由于三相電力線路存在不對稱性且三相線與管道之間的距離不完全相等，電力線路上交變的電流會在與其并行或相交的管道上產生感應電壓。另外，三相輸電系統(tǒng)中的零序電流不總為零，而且系統(tǒng)中存在3、6、9次諧波分量，均會作用于管道上而產生顯著的感應電壓，從而引起雜散電流干擾。

故障狀態(tài)下的干擾。在線路發(fā)生瞬間故障時，較大的短路電流除了存在于相線上，還可能沿桿塔或意外搭接物等流入大地。這種情況下，不僅入地電流可在管道上產生阻性耦合干擾，而且由于相電位的瞬間不平衡，管道上在短路點和并行段的兩端會產生非常高的瞬時感應電壓。電力線路故障時因短路而瞬間產生的總干擾電壓比穩(wěn)態(tài)干擾電壓有效值高得多，在短路點附近最高，并隨著與短路點距離的增大而顯著降低。

高壓直流輸電系統(tǒng)對埋地管道形成雜散電流干擾方式主要通過阻性耦合來實現(xiàn)，且與其運行模式密不可分。

雙極運行模式下的干擾。正常情況下，高壓直流輸電系統(tǒng)為雙極運行方式，雙極回路電流數(shù)值基本相等但方向相反。由于設備整流運行差異，導致雙極間存在一定的不平衡電流，通常控制在輸送電流的1%以內。接地極往往特意設置在遠離其他公共設施的區(qū)域，較小的不平衡電流對管道造成干擾影響的強度相對較弱，較容易得到控制。

接地極單極大地回路運行模式下的干擾。在投運初期、年度檢修或出現(xiàn)故障排查時，高壓直流輸電系統(tǒng)往往切換為單極大地回路模式運行，輸送電流通過接地極流入大地形成閉合回路，大量電流通過大地回流，會在兩側接地極周圍極大程度地抬升或降低地電勢，對附近的金屬管道及構筑物造成顯著的雜散電流干擾。高壓直流接地極的規(guī)模較大，直徑范圍可達公里級，而且當接地極通過上千安電流時，可以在很大的空間范圍內對埋地管道及其站內設備造成干擾問題。盡管高壓直流輸電系統(tǒng)只有較短時間是在單極大地回路模式下運行（控制在每年1%時間以內），隨著時間累積，仍會在管道上引起嚴重的腐蝕風險。

編輯部：高壓輸電線路對埋地油氣管道干擾的現(xiàn)狀如何？

陳少松：這個問題還是需要分開來講。

高壓交流輸電線路對埋地管道的干擾主要發(fā)生在公共走廊地帶，這是與輸電線路和管道路由的相互位置關系密切相關的，包括并行間距、并行長度、交叉角度等。從地理分布的角度來看，交流輸電線路對埋地管道干擾的影響范圍比較廣，包括電力資源豐富區(qū)域、電力輸送走廊、用電負荷集中的城鎮(zhèn)區(qū)域等。從油氣管道分布的角度來看，上游的集輸管道、中游的長輸管道以及下游的輸配管網均受到不同電壓等級輸電線路引起的交流干擾，管道企業(yè)普遍認識到交流干擾可能對管道造成的危害，已將交流干擾檢測和防護作為管道防腐工作的重點。這里要特別提到的是，在典型的能源公共走廊，往往有多條輸電線路和多條油氣管道共存的情況，這時兩者間的相互干擾影響將非常復雜。

高壓直流輸電系統(tǒng)對埋地管道的干擾主要發(fā)生在單極大地回路運行時受到接地極產生大電場影響的區(qū)域。接地極入地電流不僅可以對距其數(shù)十公里外的管道產生干擾，而且受干擾管道的里程范圍可能達到上百公里。由于我國能源儲備主要在西部地區(qū)，而能源的消耗主要在東部區(qū)域，快速發(fā)展的高壓直流輸電工程的干擾問題已日益顯露出來。目前國內已發(fā)生了多條管道受高壓直流干擾的案例，廣東、云南、貴州、江蘇、浙江、新疆、四川、內蒙古、寧夏、山東等多地均出現(xiàn)了高壓直流接地極對附近管道造成電干擾的現(xiàn)象，有些地區(qū)干擾電壓甚至達到300 V，利用腐蝕監(jiān)測試片在現(xiàn)場測得的等效均勻腐蝕速率高達0.5 mm/d。2013年12月，云廣特高壓直流輸電工程魚龍嶺接地極在故障檢修時切換為單極大地回路運行模式，導致廣東某天然氣管道分輸站內的氣液聯(lián)動球閥執(zhí)行機構引壓管絕緣接頭位置發(fā)生持續(xù)幾個小時的放電現(xiàn)象，造成絕緣接頭內部絕緣材料炭化，位于絕緣接頭正上方的引壓管也被高溫氧化為黑色。這些高壓直流干擾案例的分布地域很廣，已經引起了我國相關政府部門及企業(yè)的高度關注。

編輯部：高壓輸電線路對埋地管道的干擾問題，國內外同行都采取了哪些應對措施？存在哪些差異？

陳少松：就高壓輸電線路對埋地管道干擾的科學原理來講，國內外同行在認識上沒有本質的差別。所存在的差異主要在面對實際工程問題時采取的應對措施各有其特點。我從干擾風險識別、評價和干擾緩解三個層次來分別舉例說明。

首先，在識別埋地管道受到高壓輸電線路干擾風險時，通常的做法是開展現(xiàn)場測量以及利用數(shù)值計算軟件進行預估。對于新建工程來說，通過數(shù)值計算預估干擾風險是最有效的手段。目前在國內獲得干擾源輸電線路的基礎資料及運行數(shù)據(jù)渠道不夠暢通，這可能導致對干擾風險認識不全面不充分，影響正確采取干擾防護措施。

其次，在對干擾進行評價時，安全準則是各方最為關注的問題之一。近年來，國內外學者針對埋地管道的交直流干擾問題開展了大量的實驗室和實地研究工作，取得了許多研究成果，并已寫入標準（包括ISO、國標、行業(yè)標準等）。以交流干擾為例，其中最重要的兩個指標分別是人身安全電壓和交流腐蝕可接受限值。我國GB/T 40377―2021《金屬和合金的腐蝕 交流腐蝕的測定 防護準則》和SY/T 0877.6―2021《鋼質管道及儲罐腐蝕評價標準 第6部分：埋地鋼質管道交流干擾腐蝕評價》規(guī)定的交流腐蝕可接受的安全限值與國際標準基本保持一致。然而，在對人身安全電壓的限值設定方面，國際管道行業(yè)標準，例如ISO18086―2019（Corrosion of metals and alloys- determination of AC corrosion - Protection criteria）和NACE0177―2019（Mitigation of Alternating Current and Lightning Effects on Metallic Structures and Corrosion Control Systems）選擇15 V作為安全限值，國內管道行業(yè)亦采用同樣的安全電壓限值。但這一限值并未完全得到電力行業(yè)的認可，因此在開展交流干擾安全評估時雙方容易產生分歧。眾所周知，交流干擾電壓同時還是管道防腐層破損點處發(fā)生交流腐蝕的驅動電壓。因此，人身安全電壓的確定可以與限制交流腐蝕發(fā)生的驅動電壓一起考慮，如果驅動電壓應該比15V更低，則實際上驅動電壓才是更有意義的安全限值。就高壓直流接地極干擾的評價而言，國外的干擾強度相對較小，因此干擾評價準則參照陰極保護準則執(zhí)行，而這種做法并不適于國內的情況。目前管道和電力行業(yè)都在積極開展高壓直流干擾相關的研究，并致力于制定適合國內高壓直流干擾全面評價的準則，其指標涉及人身安全電壓、管體腐蝕安全限值、管材氫脆安全限值、站場設備安全限值等。

最后，在解決管道干擾問題所采取的緩解措施方面，國內外做法存在顯著差異。例如，為了降低單極大地回路運行方式對埋地管道造成的潛在干擾威脅，加拿大艾爾伯塔省的兩個高壓直流輸電工程采用專用的金屬回路來實現(xiàn)單極運行，電流不再經過大地回流，而是通過一根金屬電纜回流，不會在大地中產生任何雜散電流，從而實現(xiàn)了源頭上對干擾加以控制。目前國內采用專用金屬回路的高壓直流輸電工程很少見，為了防范埋地管道的潛在高壓直流干擾風險，一般采取控制干擾源和管道之間的安全距離的方法，但由于受到多個復雜因素的影響，往往難以做到科學合理的確定，導致管道干擾防護的難度增加，這將是管道安全運行所面臨的一個長期矛盾。

埋地管道的干擾治理絕不應忽視各方的協(xié)同。國外對相關行業(yè)之間的協(xié)調比較重視，許多國家都設有干擾協(xié)調機構。例如，美國根據(jù)各州的情況，設有電業(yè)委員會、電業(yè)協(xié)調委員會以及腐蝕控制協(xié)調委員會。這些協(xié)調機構可組織相關方就干擾治理的目標任務進行商討，以采取一致行動。我國目前此類協(xié)調機構仍相對較少或者力量較弱，不同行業(yè)、不同權屬部門之間出現(xiàn)干擾問題時相互協(xié)調困難，這是一個亟待解決的問題。

編輯部：當前在高壓輸電線路對埋地管道干擾這個問題上應該如何突破，還需要做哪些努力？

陳少松：應該來講，有許多方面仍需要努力去突破。舉例來說，第一，還需要繼續(xù)深入研究電磁干擾對管道的影響。電磁干擾影響管道的因素眾多，包括管道屬性參數(shù)及其防腐特性參數(shù)、輸電線路系統(tǒng)參數(shù)及其運行參數(shù)，以及土壤（電解質）環(huán)境特征參數(shù)。針對不同因素（或不同因素的組合）對管道電磁干擾影響的研究，已經積累了較多的宏觀共性規(guī)律并建立了一定的理論基礎，但對于干擾危害的深入機理研究還有待加強，比如特定工況下的交流腐蝕機理、接地極不同極性干擾工況下的管材失效機理等，在這些方面取得突破將有助于管道企業(yè)更加精準地識別安全隱患，從而做好干擾風險管控及管道安全運行管理。第二，建立健全與高壓輸電系統(tǒng)干擾相關的標準體系，解決行業(yè)間評價準則不一致問題。目前干擾相關的標準很分散，實際工作中往往需要交叉參考引用，不同標準的編制背景、適用范圍甚至被接受程度均存在差異，行業(yè)間設定的評價準則存在差異其背后是科學原因還是投入控制等其它原因，這些都需要科研人員、管理人員、政府主管機構、行業(yè)專家等多方齊心協(xié)力推動達成一致。第三，研發(fā)更有效的管道干擾防護方法。多年來管道企業(yè)已采取了較多的排流措施應對復雜干擾問題，但所有措施僅能消減而無法徹底消除干擾。外界干擾條件發(fā)生變化時，原有的措施勢必需要進行調整，這可能導致反復增加投入甚至防護效果不佳等問題。因此，很有必要研究更有效的防護方法。防腐層作為管道防護的第一道防線，可以從保障其完整性入手解決干擾問題。改性無溶劑環(huán)氧玻璃鋼兼具良好的防腐性能與優(yōu)異的抗沖擊、耐劃傷、耐磨損等抗外力損傷性能，不僅可以從根本上解決管道雜散電流干擾問題，而且也將增加電力工程選線的自由度，從而在一定程度上解決電力方和管道方在新建工程安全距離確定時面臨的困境。

最后我想提的是，不論是電力企業(yè)還是管道企業(yè)，應該在觀念上要有所提升。作為利益相關方，共同面對的挑戰(zhàn)都來自于管道防腐安全管理不斷增加的不確定性。眾所周知，隨著服役年限的增加，埋地管道發(fā)生腐蝕或其它失效形式的確定性是增加的，但在具體什么位置、以多快的速度發(fā)生失效并不完全確定，具有一定的隨機性。當管道面臨來自高壓輸電系統(tǒng)的電磁干擾威脅時，腐蝕發(fā)生的確定性和隨機性均進一步增加了，需要雙方協(xié)力從工程可研階段、建設階段及運行階段分別采取合理的控制措施，從而確保管道系統(tǒng)持續(xù)安全可靠運行。

編輯部：感謝您接受采訪。