高速电气化铁路对油气管道电磁干扰的防护措施

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摘  要：本文以吉林至珲春客运专线为例，阐述了电气化铁路对油气管道危害产生的原因。并分析了电磁防护的措施，给出了牺牲阳极防护法及固态去耦合器排流法的施工方案。

关键词：高速铁路;电磁防护;牺牲阳极;固态去耦合器

一、高速铁路对油气管道的电磁干扰

（1）干扰的产生。当管道与强电线路距离平行接近时，其周围产生交变磁场，这个磁场会在油气管道上产生干扰电压。（2）干扰的危害。交流电可以加速管道的腐蚀层的老化，引起其脱落，使其原有的防腐措施失效。在故障状态下，其产生的感应电压可能击穿保护设备，危机操作人员的人身安全，甚至对周围的环境产生破坏。

二、干扰影响的测定

（1）土壤电阻率的测定。由于成份是多种多样的，因此不同土壤的土壤电阻率的数值往往差别很大。影响土壤电阻率的最主要因素是湿度。利用接地电阻测试仪测量土壤电阻率，接地电阻测试仪用四极法测量土壤电阻率。

图1  四极法测量土壤电阻率的示意图

表1  主要参数

（2）机车特性。本线开行CRH系统动车组，其主要参数如下：

图2  牵引特性图           图3  再生制动特性

三、电磁防护方案

（1）牺牲阳极防护方案。目前普遍采用电法保护和绝缘层保护相结合的方法。电保护法种类很多，目前国内外广泛采用的电保护法主要是阴极保护法，因为阴极保护法效率高，投资少，施工方便。由于阳极的氧化反应而使阳极金属不断腐蚀溶解，即“牺牲”掉，以实现对阴极的金属的保护。把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流流动，这时电极电位较负的金属为阳极。

设置排流接地后，管道将能在排除电气化铁道所产生的杂散电流甚至接触网短路所造成的影响的同时，维持了原有的保护电位。

图4  牺牲阳极轴向水平卧式安装方法

（2）交流排流方案。采用的电磁干扰解决方法是在管道上安装排流装置，排流装置可以有效的解决电磁干扰问题，将管道电位限制在可靠的水平。根据《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》（GB/T 50698-2011）第4.1.2条，对干扰源在正常和故障条件下管道可能受到的交流干扰进行计算。计算公式如下：

Umax=U20m·fd·Ick·αγ·α 其中，Umax—管道上磁干扰电压最大值（V）;U20m—接近距离为20m时磁干扰电压最大值

（V/kA），铁路为了减轻电气化强电线路对其它设施的电磁干扰，全线采取了桥梁和桥墩中钢筋连成整体，在距管道两端的桥墩钢筋不接地，其余的接地，接地电阻小于或等于4欧。钢轨与轨枕之间铺设绝缘垫。现行的交流排流方案有4种，比较如下：（1） 直接排流：效果好。（2）隔直嵌位式排流：效果好，无需电源。（3） 负电位排流：适用于高土壤电阻率的地方，排流效果好，可向管道提供阴极保护。（4）固态去耦合器排流：这是国外广泛采用的排流防护新技术。

图5  大乙烯管廊固态去耦合器安装图

四、结束语

我国目前已经步入高铁时代，铁路在国家综合运输体系中起着重要作用。于此同时，随着经济的发展，油气管道也与日俱增。双方面在设计施工过程中，电磁防护问题将越来越受到重视，因此采取合理、有效的措施，对于铁路和油气管道的安全和平稳运行，具有重要的意义。

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