国家管网集团东部原油储运有限公司科技研发中心 江苏徐州 221008
摘要：山东某特高压直流输电线路与某原油管道距离较近，原油管道阴恒电位仪出现过异常停机情况，为研究该接地极对管道的影响，开展了数值模拟工作。
关键字：管道；输电线路；接地极；模拟
1 项目背景
本项目涉及管线约200km，本次模拟81km，管线全部电连接，其中管线与接地极最近距离约17km。该管道出现明显的直流杂散电流腐蚀深坑以及管道恒电位仪异常停机等情况，本项目中针对接地极单极运行时，对管线的干扰情况，对管线进行建模，并提出相应的缓解措施。
2 基本参数
2.1接地极参数
接地极线路的设计电压约3千伏，额定输送电流3000安培，最大持续电流3300安培（持续时间2小时）；双极运行时不平衡电流30安培，最大短时电流4500安培（3秒）。接地极埋深选3.5m。直线型电极，长度为1000m，材质的高硅铸铁，周围填充焦炭，焦炭截面边长1m。接地极埋设处的土壤电阻率取50Ω.m，土壤为均匀土壤模型。
2.2埋地金属管道参数
模拟管道为长度81km（自交叉点两边各延伸30km，以减小管道过短影响模拟干扰电位过高的问题。）；埋深1.5m（管道中心线）；管径为φ711mm；管道壁厚分布：139#-178#为8.74mm，178#-200#为7.14mm，200#-220#为8.7mm；管道材质：200#-220#为L415，139#-200#其余材质均为X60；管道防腐层：200#-220#段的防腐层为普通级3PE，厚度为3.7mm；管道投产时间为2015年，取防腐层绝缘电阻率为100000Ω•m2；139#-200#管段为沥青玻璃丝布，厚度为4mm，管道投产时间为1987年，经过三十多年的运行，防腐层老化较为严重，取防腐层绝缘电阻率为3000Ω•m2。
土壤电阻率大部分在20~50Ω.m之间，由于没有详细土壤电阻率分布数据，本次模拟统一取50Ω.m；管道阴极保护系统：该段无牺牲阳极和排流装置，存在一个站场，桩号在178#+300m处，为昌邑站，阀室都无接地，进出站都存在绝缘接头，该段管道无接地。阳极地床为10个高硅铸铁（Φ75mm*1500mm）。
3 模拟计算结果
（1）输电线路单极运行，接地极阴极放电时的情况
接地极阴极放电时，模拟3000A电流由土壤流入接地极，此时管道电位分布与管道正常阴极保护时的电位对比如图5-2，管道电位最大正向偏移量约1.1V。
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管地电位和正常阴保电位对比图
（2）输电线路单极运行，接地极阳极放电时的情况
接地极阳极放电时，模拟3000A电流由接地极流入土壤，此时管道与管道正常阴极保护时的电位对比如图5-3，管道电位最大负向偏移量约1.1V，与接地极为负极运行状态时的偏移量基本一致。
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管地电位和正常阴保电位对比图
（3）输电线路正常运行，接地极不平衡电流的干扰情况
输电线路正常运行，接地极有不平衡电流，电流大小约为正常电流的1%，取流出电流为30A，此时管道电位与管道正常阴极保护时的电位对比如图5-4，可见，管道电位基本没有偏移。
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图5-4 输电线路接地极不平衡电流干扰下管道电位分布情况
4、结论及建议
（1）接地极阴极放电时，管道电位正向偏移，最大偏移量约为1.1V，最正电位约为0.15V。根据GB/T 50991-2014《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》，管道直流干扰评定为“强”，管道会产生较为严重的腐蚀，应采取直流干扰防护措施。
（2）接地极阳极放电时，管道电位负向偏移，最大偏移量约为1.1V，最负电位约-2.4V。据GB/T 50991-2014《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》，直流干扰评定等级为“强”，干扰可能导致防腐层剥离或高强钢氢脆或氢致开裂等现象，应采取干扰防护措施。
（3）高压直流输电线路正常运行，接地极有不平衡电流时，不平衡电流对管道的影响较小，管道电位基本没有偏移，可不采取防护措施。
（3）建议开展管道保护电位现场长时间监测，如安装智能电位测试桩。根据监测结果，安装直流干扰防护措施，如加装牺牲阳极、加装智能阴极保护站等。
（4）本模拟计算部分参数基于常规条件设定，模拟计算结果可能与实际存在误差。实际干扰电压应以现场监测结果为准。