荫Ｉｓｓｌｅｎ 浅谈燃气管道中杂散电流的检测与防护 上海市燃气设备计量检测中心 杨玉琳 摘要：运用ＳＣＭ杂散电流检测系统对泗陈公路（嘉松公路一沪松公路）及共和新路人工煤气管道进行检测， 对存在杂散电流干扰的管段进行数据分析，提出管道防护措施。 关键词：杂散电流 燃气管道 杂散电流检测 ０引言 目前，随着城市建设和铁路（地铁）等轨道交通 的快速发展，在带来交通出行便利的同时，也对沿 线或穿越的管道产生了一定的影响，城市轨道交通 会产生杂散电流并对周围埋设的管道产生腐蚀已 经达成了共识，管道通过环境的日渐复杂，导致轨 道交通所产生的杂散电流对邻近埋地钢质燃气管 道的影响日趋显著。已发生长输线受来自电力机车 牵引动力源的杂散电流干扰，进而造成管道电化学 腐蚀的现象，并有日益增多的趋势。因此对杂散电 流的研究具有十分重要的意义。 １ 目前现状 燃气管道作为大众生活的必要基础设施，其作 用的重要性是总所周知的，但随着我国经济建设的 飞速发展，城市化水平的不断提高，必不可少的会 对这些埋在地底的燃气管道造成一定的影响，据燃 气行业对下属管道的燃气事故分析发现，其中杂散 电流对燃气管道的干扰已经日趋明显，其主要是由 于轨道交通的飞速发展、磁悬浮铁路、高压输电线 路的建立对附近的埋地燃气管道产生杂散电流干 扰，主要危害表现为： （１）管道的加速腐蚀造成燃气管道管体腐蚀穿 孔。 （２）抵消ＣＰ电流的保护作用。 （３）击穿管道的阻抗性绝缘，导致保护层的损 ｓＡ，。 ４））２０１７年第２期上海煤气 干扰 （４）大大缩短管道的服役年限。 ２解决思路 本文就泗陈公路（嘉松公路一沪松公路）天然气 管道及共和新路人工煤气管道进行检测，具体项目 如下： （１）杂散电流干扰源辨识：对管线周围环境及周 围建筑设施进行调查，按调查情况辨识干扰源类 型。 （２）杂散电流检测：运用ＳＣＭ杂散电流检测系 统检测杂散干扰强度。 （３）防护措施：对ＳＣＭ杂散电流检测系统的检 测结果进行分析，确定燃气管道杂散电流干扰的防 护措施。 ３杂散电流检测简介 ３．１杂散电流干扰源 地下管道的杂散电流，是指来源与管道无关的 外部电源、并在大地中流动、且能作用于受影响管 道的外部电流，通常我们规定的回路以外流动的电 流称杂散电流。杂散电流一旦流入埋地金属体，沿 管道流动一段距离后，又从埋地金属体流出，进入 大地或水中，在电流流出部位发生腐蚀，电流流出 的部位则为阳极，通常把此种腐蚀称为杂散电流干 扰腐蚀，并将流入或流出埋地金属导体的杂散电流 称为干扰电流。杂散电流来源主要分为三种情况： 直流杂散电流、交流杂散电流和地电流。对于埋地 Ｔｒｍｎｍｌ 管道而言，真正能够对管道产生杂散电流腐蚀的只 互位置关系。 （４）单极大地回线方式的发生频次和持续时间。 （５）换流站接地额定工作电流、最大允许运行电 有直流杂散电流和交流杂散电流，地电流基本对管 道没有影响。 直流杂散电流的干扰源主要为直流电力输配系 统、直流电气化铁路、直流电焊设备、阴极保护系 统或其它直流干扰源等，但以直流电气化铁路最具 代表性。直流电气化铁路对埋地管道造成的干扰影 响和危害最大。直流干扰腐蚀的机理是由于电解作 用，处于腐蚀电池阳极区的金属管道被腐蚀。直流 流和最大短时间注入电流。 ｆ６）其他需要测试的内容。 ３．２．１－３阴极保护系统调查内容 （１）阴极保护类型、建设时间和保护对象。 （２）阴极保护系统的辅助阳极地床与受干扰管 道相互位置关系。 杂散电流造成管道腐蚀穿孔的次数和速度都是十 分惊人的，其危害巨大，是腐蚀控制工作中要重点 解决的问题之一，直流杂散电流又可分为动态杂散 电流与静态杂散电流干扰。 交流杂散电流主要来源于交流电气化铁路、输 配电线路及其系统，通过阻抗、感抗、容抗耦合而 对相邻的埋地管道或金属体造成干扰，使管道中产 生流进、流出的交流杂散电流，从而导致腐蚀，称 为交流腐蚀或交流干扰。当管道埋设在高压交流电 力系统接地体附近时，常由于瞬间高压电弧作用导 致管道的交流电击腐蚀和穿孔。 ３．２杂散电流干扰调查 ３．２．１直流干扰调查 ３．２．１．１直流电气化铁路调查内容 （１）直流电气化铁路的建设时问、供电电压、馈 电方式、馈电极性和牵引电流。 （２）轨道线路分布情况及其与管道的相互位置 关系。 （３）直流供电所的分布情况及其与管道的相互 位置关系。 （４）电车运行状况。 （５）铁轨对地电位及其分布。 （６）铁轨泄漏电流趋向及电位梯度。 （７）其他需要测试的内容。 ３．２．１．２高压直流输电系统调查内容 （１）高压直流输电线路建设时间、电压等级、额 定容量和额定电流。 （２）高压直流输电线路分布情况及其与管道的 相互位置关系。 （３）换流站接地极的尺寸、形状及其与管道的相 （３）阴极保护系统的保护对象与受干扰管道相 互位置关系。 （４）阴极保护系统辅助阳极的材质、规格和安装 方式。 （５）天然气管道的防腐层类型及等级。 （６）对地电位分布。 （７）其他需要测试的内容。 ３．２．２交流干扰调查 当管道与高压交流输电线路、交流电气化铁路 的问隔距离大于１ ０００ ｍ时，不需要进行干扰调查 测试；当管道与１００ ｋＶ及以上高压交流输电线路 靠近时，是否需要进行干扰调查测试，可按管道与 高压交流输电线路的极限接近段长度与间隔距离 相对关系图确定，见图１。 ｌ００ 毒 《 ｌ０ ｉ０ ｌＯＯ １０∞ 图１ 极限接近段长度与间隔距离相对关系 ３．２．２．１ 高压输电系统调查内容 （１）管道与高压输电线路的相对位置关系。 （２）塔形、相间距、相序排列方式、导线类型和 平均对地高度。 （３）接地系统 可荚型及与首遭的距高。 上海煤气２０１７年第２期（（ｊ毒『 ■Ｉｓｓｌｅｎ （４１额定电压、负载电流及三相负荷不平衡度。 （５）单相短路故障电流和持续时间。 （５）区域内发电厂的设置情况。 ３．２．２－２ 电气化铁路调查内容 （１）铁轨与管道的相互位置关系。 ｆ２）牵引变电所位置，铁路沿线高压杆塔的位置 与分布。 （３）馈电网络及供电方式。 （４）供电臂短时电流、有效电流及运行状况。 ３＿３杂散电流测试方法 ３．３．１直流杂散电流测试 直流杂散电流初步测试内容主要为管地电位， 包括通电电位、断电电位和自然电位，测试方法见 图２。 ｌ——埋地管道（被测体）２——测试导线３——数字刀用表 ４——参比电极５——测试桩ａ、ｂ、ｃ——检测点 图２直流杂散电流管地电位测试示意 ３＿３．２交流杂散电流测试 交流杂散电流初步测试内容主要为交流电压， 交流电压采用交流电压测试仪通过测试桩或露管 段直接测试，测试方法见图３。 ｌ——埋地管道２——测试桩３——交流电压表 ４一测试导线５——参比电极 Ｌ： １＂／ＩＩ，Ｌ 口ＬＪｊ Ｈ Ｊ 意 Ｊ｜ｆ））２０１７年第２期上海煤气 ３－３．３重点位置杂散电流监测 针对杂散电流腐蚀类型难以确定、间歇性杂散 电流干扰以及初步测试分析存在杂散电流干扰的 位置进行重点监测，采用ＳＣＭ感应测试法，必要 时采用动态测试法确定干扰源的位置、流向、大小 等。 ４案例分析 ４．１杂散电流干扰源辨识 本次选取了松江地区泗陈公路（嘉松公路一沪 松公路 设计压力０．４ ＭＰａ，管道规格Ｄ３２５ｘ８的天 然气管道及闸北区的共和新路设计压力０．４ ＭＰａ， 管道规格ＤＮ５００的人工煤气管道进行检测。 对泗陈公路（嘉松公路一沪松公路）管道沿途情 况进行调查，调查发现管道沿途有支管、架空桥管、 工地、居民区、河流、轻轨、电缆、商店、餐厅、 绿化带和穿越等；大部分道路车流量和人流量多。 管道沿途存在杂散电流干扰源主要有轨道交通及 高压电缆等。 对共和新路对管道沿途情况进行调查，调查发 现人工煤气管道埋设于共和新路南北高架桥下，穿 过上海火车站电气化铁路及上海地铁３、４号线， 管道沿途存在杂散电流干扰源主要有电气化铁路 及轨道交通３、４号线等。 ４．２杂散电流检测 对泗陈公路（嘉松公路一沪松公路）及共和新路 管道的宏观检查，发现其主要干扰源有直流杂散电 流干扰又有交流杂散电流的干扰，综合上述调查结 果，应采用重点位置杂散电流监测的方法（ＳＣＭ感 应测试法）对这２段路段的管道进行检测。 根据管道沿线的环境，在泗陈公路（嘉松公路一 沪松公路）选择了２处可能有干扰源的地方，利用 ＳＣＭ仪器进行杂散电流测试。 在共和新路选择了１处可能有干扰源的地方进 行杂散电流测试。 泗陈公路（嘉松公路一沪松公路）路段，本次选 取２个位置：９号线泗泾站附近和松江供电分局望 东变电站高压线附近进行测试。 在９号线泗泾站附近测试中发现间隔６分钟左 右出现脉冲型波动，最大感应电流波动值１４．０４０Ａ， 杂散电流干扰强。见图４所示。 ｌ ≤ ， 鲻 墨 镱 图４九号线泗泾站附近杂散电流感应检测 在松江供电分局望东变电站高压线附近测试 时，测得最大感应电流波动值１６．０２１ Ａ，杂散电流 干扰强。见图５所示。 螽 羹 蒌 善 时问 图５松江供电分局望东变电站高压线附近杂散电流感应检测 共和新路人工煤气管道在铁路开、停车期间及 地铁运行期间进行杂散电流检测。该处靠近电气化 铁路及地铁３、４号线，位于共和新路高架桥天目 中路立交桥下，公路上汽车交通对管道有一定的影 响。 路段，本次选取１处位置在铁路开、停车期间及地 铁运行期间进行杂散电流检测，在铁路开、停车期 间及地铁运行期间存在明显的杂散电流干扰，铁路 开、停车期间及地铁运行期间管中最大杂散电流差 值为５１．４１０ Ａ，存在较强的杂散电流干扰。见图６ 所示。 对共和新路燃气管道检测情况如下：共和新路 上海煤气２０１７年第２期＜（７ 啊Ｉｓｓｌｏｎ 《 ｊ霉 臀 鲻 璐 趟 豫 融闻 图６高架桥下铁路开、停车期间及地铁运行期间杂散电流感应检测 ４．３防护措施 ４．３．１排流保护 电流流向和流入被干扰体的数量。 ４－３－３共同防护 排流保护是杂散电流干扰防护的主要方法，应 根据干扰程度、状态，干扰源与管道位置关系，场 地环境等条件选择直接排流、极性排流、接地排流 处于同一干扰区域的不同产权归属的埋地管 道或地下电力、通信等缆线，应在互相协商的基础 上，纳入共同的干扰保护系统，实施“共同保护”， 等保护方式。 ４．３．２综合治理 以避免在进行干扰保护中形成相互间的再生 干扰。 ５结语 （１）干扰源侧应采取措施，减少泄漏电流数量， 使其对外部系统的干扰降至最小。 （２）在受到干扰的管道系统中，适当、合理的装 设绝缘法兰，以缓解或解决干扰问题。 （３）电连接（包括串入可调电阻）可以调整或改变 管道内干扰电流流向分布，有助于排流效果提高。 杂散电流会对埋地金属燃气管道造成电化学 腐蚀，由于腐蚀的隐蔽性和突发性，往往会造成灾 难性的后果，本文通过对泗陈公路（嘉松公路一沪松 公路１和共和新路两个路段的检测，结果发现燃气管 道中确实存在杂散电流干扰，同时经过分析发现影 （４１防腐层修理和加强，可流入或流出管道 的干扰电流，缓解干扰和提高排流保护效果。 （５）改变预定的管道走向或阴极保护阳极地床 的位置。 响燃气管道的杂散电流干扰源是多元化的，既有直 流杂散电流干扰又有交流杂散电流干扰，这就要求 我们在采取防护的过程中，充分考虑干扰源的类 型，综合分析问题，按排流保护为主、综合治理、 （６）调节阴极保护电流的输出或采用牺牲阳极 保护代替强制电流阴极保护。 （７）设置屏蔽栅极或电场屏蔽，有助于改变杂散 共同防护的原则进行。 Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｒａｙ Ｏｕｒ ｒｅｎｔ ｉ ｎ Ｇａｓ ＰｉｐｅＩ ｉＢｅ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｇａｓ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｔｅｓｔ Ｃｅｎｔｅｒ Ｙａｎｇ Ｙｕｌｉｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ＝ＳＣＭ ｓｔｒａｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆＳｉｃｈｅｎｒｏａｄ（ｆｒｏｍ Ｊｉａｓｏｎｇ ｒｏａｄ ｔｏ Ｈｕｓｏｎｇ ｒｏａｄ）ａｎｄ ＧｏｎｇｈｅＸｉｎ ｒｏａｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓｄａｔｕｍ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｗｈｉｃｈ ｓｔｒａｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｘｉｓｔｓ ｉｎ，ａｎｄ ｓｏｍｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｒｅ ａｌｓｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｒａｙ ｃｕｒｒｅｎｔ，ｇａｓ ｐｉｔＩｅｌｉ［ ｅ，ｓｔｒａｙ ｃｕｒｒｅｎｔｔｅｓｔ，ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ．＿『））２０１７年第２期上海煤气
