输油管道动态直流杂散电流干扰测试与分析

高宝成

（中国石化管道储运有限公司天津输油处，中国 天津 300450）

杂散电流是沿正常路径之外的途径流动的电流，它在土壤中流动，电流从管道的某一部位进入管道，沿管道流动的一段距离后，又从管道流入土壤，在电流流出部位，管道发生腐蚀，我们称该腐蚀为杂散电流腐蚀。杂散电流的大小和方向随时间变化，则称为动态杂散电流。反之，则称为静态杂散电流。近年来,随着电力和交通的飞速发展，高压输电线路尤其是特高压输电线路、地铁、高铁持续增长，很容易在土壤中形成的杂散电流，对油气长输管道形成杂散电流腐蚀。

某输油管道建于2006年，全长175.76km。全线根据油流方向由东向西设置大港站、廊坊站、燕山站等3座输油站库，防腐层为熔结环氧粉末（FBE）。廊坊站和燕山站各有一套强制电流阴极保护系统，廊坊站进站、出站和燕山站进站处各有一处绝缘接头。廊坊站至燕山站段管道，长度约83公里，是杂散电流干扰的集中区域，公里桩号为133#至217#。其中燕山站进出站管道45公里存在严重直流杂散电流干扰。管道管地电位波动剧烈，阴极保护通电电位波动范围从-1.7Vcse至-0.6Vcse，干扰时间从早上5点至晚上12点。此外，在关闭沿线阴极保护电源后测试管道自然电位，发现管道的自然电位偏负（-900mVcse左右）。

1 绝缘接头测试

燕山站进站和廊坊站进站、出站绝缘接头绝缘性能测试。使用数据记录仪uDL2，同时测试绝缘接头内外侧管地电位，通过电位波形判断绝缘接头的绝缘性能。测试时，绝缘接头内外侧共用同一个铜/饱和硫酸铜参比电极。

对比三处绝缘接头内外侧交流电压和管地电位，两者波形有明显不同，且绝缘接头内外侧管地电位差值大于100m V，由此判定三处绝缘接头绝缘性能良好。

2 恒电位仪调查测试

燕山站、廊坊站恒电位仪，运行模式为恒电位模式，预置参比电位-1.2Vcse，燕山站辅助阳极接地电位为0.7Ω。由于管道受杂散电流的干扰，恒电位仪输出电流、电压波动剧烈。本次采用数据记录仪uDL1和5A/75mV的分流器测试恒电位仪的输出电流，测试数据如图1：

图1 燕山站恒电位仪输出电流

通过燕山站恒电位仪输出电流的测试，发现恒电位仪的输出电流在夜间（23:30至第二天 5:00）输出电流平稳，约为1A的阴极保护电流；而在昼间受干扰期间，恒电位仪的输出电流不稳定，最高为4A左右。

3 燕山段沿线测试桩管地电位和交流电压检测

使用数据记录仪 uDL2、铜/饱和硫酸铜参比电极对廊坊站至燕山站段沿线83处测试桩的管道通电电位和交流电压进行普测 （5-10分钟）， 测试数据示例如图2。

通过沿线测试桩处管地电位的普测，发现测试桩与燕山站的距离，同管道管地电位波动程度成负相关趋势，即距离越近波动越剧烈。由此可确定影响塘燕复线的动态直流杂散电流干扰的干扰源靠近燕山站。此外，廊坊-燕山段管道的交流干扰情况较轻微，基本都处于4V以下。

图2 管道管地电位数据集合图

4 测试桩处通电/断电电位详测

为进一步了解杂散电流的干扰情况，在塘燕复线燕山段沿线测试桩处测试管道24小时通电电位和断电电位。该测试工作中使用了数据记录仪uDL2、铜/饱和硫酸铜参比电极、10cm2试片，217#桩数据如图 3：

图3 217#测试桩24小时管道电位

通过测试沿线测试桩处24小时的数据，发现靠近燕山站方向的测试桩管道电位白天波动剧烈，夜间管道电位平稳，与地铁运行时间接近。通过调查管道周围运行环境可知距离塘燕复线燕山站约3公里处有北京地铁燕房线，查阅燕房线地铁运行时间为05：05-23：15，与测试桩处电位波动时间较为吻合。通过对比管道电位波动的时间与地铁运行时间，可初步确定塘燕复线燕山段的动态干扰是由北京地铁系统运行造成的。

5 燕山站附近测试桩自然电位测试

进一步测试燕山站附近杂散电流的情况，关闭燕山站恒电位仪后测试217#测试桩处的电位情况。关闭恒电位仪后，测试 217#、215#、182#以及 187#测试桩处试片24小时通电电位/断电电位。

为排除廊坊站恒电位仪输出对217#测试桩处管道电位的影响，同时关闭燕山站和廊坊站两处的恒电位仪，廊坊站到燕山站段管道处于无阴极保护状态，再次测试217#、215#、187#以及 182#测试桩处的管道通电电位。

通过对比测试桩处关闭阴极保护电源后的 “通电电位”数据，发现：

（1）随着恒电位仪关闭时间的延长，217#和182#管道电位逐渐正移，说明管道逐渐去极化；

（2） 在 恒 电 位 仪 关 闭 3-5 天 后 ，217#、215#、208#以及187#夜间 （23:30～凌晨5:00） 管道电位在-0.85Vcse左右；

（3）从关闭全线恒电位仪后217#测试桩处电流密度图看，夜间燕房线地铁停运后还有恒定大小的电流流入管道，判定管道还受某稳态直流干扰源的影响。

6 结论

（1）燕山站恒电位仪有输出，但是受到地铁系统动态直流干扰，输出波动较大；

（2）燕山段管道受到复合型干扰：地铁动态直流干扰及稳态直流干扰，随着管道远离燕山站，地铁干扰对塘燕复线的影响减弱。