南百铁路电磁干扰防护技术研究与实践

于明升

摘    要：在铁路施工现场作业过程中经常会发生电气化铁路与既有长输管道交叉或平行产生杂散电流对管道造成腐蚀的现象，严重时会影响管道的安全、平稳运行。针对这种情况必须对平行或交叉跨越的管道采取交流干扰防护措施，从而实现对埋地管道保护和确保安全运行的目的，我们称这种技术为“电磁干扰防护技术”。

关键词：管道;杂散电流;电磁;干扰防护

1  引言

南宁至百色长输管道与南宁至百色电气化铁路交叉并行点较多，杂散电流干扰比较严重;为保证管道安全运行，根据国家及相关行业标准规定，需对受干扰管道采取干扰防护措施，避免埋地管道发生腐蚀穿孔等安全风险。本文以南百电气化铁路改造项目与南宁至百色输油管道NB205#+500m交叉点电磁干扰防护施工为依托，探讨并总结电气化铁路与既有输油管道交叉或并行时产生杂散电流对管道产生影响的共性特点，并提出排流防护措施。

2  工程特点

（1）南百电气化铁路受干扰区段NB205+500m处管径DN457、管道材质X60、管道壁厚7.1mm～7.9mm、管道埋深1.5m、管道防腐层三层PE、管内输送介质成品油、设计输送压力10MPa。管道周围有线缆，作业坑开挖需采用人工开挖方式。对有可能发生坍塌的土方进行二次倒运，采取措施预防管沟、作业坑塌方，并做好施工降水作业准备。（2）为防止地面设施的沉降并保证工艺管道的运行安全，电气化铁路交叉处采用大于10处接地极母线及极性牺牲阳极敷设防干扰措施。开挖需采用人工作业、分段挖掘、修复、回填，管沟采取挡土加固措施防止塌陷。施工中还需要对周围青苗进行合理保护，减小破坏范围。（3）回填土方采用人工逐层夯实，并按要求进行地貌恢复，保证工程完工后不出现地面沉降现象。拆除原防腐层应按设计、规范要求作业，应做到破口整齐，坡口平滑。破口时不应伤及周边管道防腐层。（4）焊接接地极：管道采用铝热焊接，应无虚焊和剔除毛刺。接头处采用铜管压接技术。防腐应采用面弹体胶覆护，聚丙烯粘弹体胶带缠绕，热收缩带加强。

3  施工流程

施工准备——现场勘查（测量、放线、定位）——清除障碍物——作业坑及基坑开挖——（拆除管道防腐层、清理管道除锈剖光、接地极清理除锈剖光、管道接地极焊接电缆、耦合器基座支模浇筑、耦合器立柱安装、耦合器防护箱安装、耦合器接线）——电流测试——土方回填——恢复地貌。

4  技术要点

4.1  排流方法

（1）杂散电流的消减排除方法可分为：极性牺牲阳极排流法、钳位式排流法、耦合排流法。本项目通过现场考察研究，采用极性牺牲阳极+交流去耦合技术于一体的综合排流法（固态去耦合器）方法。

（2）按照管道干扰程度不同及干扰管段地质环境差异性，接地网可分为： ①水平接地网：用35mm?裸铜线;②垂直接地网：[Φ]43mm[×]3mm[×]1500mm 锌包钢接地极;③网状接地网：40mm[×]4mm[×]10000mm 镀锌扁钢;本项目采用水平接地极35mm?裸铜线水平接地网+防止接地极腐化剂固态镁+固态去耦合器方式。

4.2  排流点的选择

根据管道的干扰情况，在NB205#+500m处电气化铁路交叉点左右两侧位置分别采取排流防护措施。

4.3  排流器的优势

（1）具有AC故障电流高通放能力和极低的电压保护水平。（2）具有钳位模块动作，能将管道电位限制在-2.0V～+0.3V。（3）具有防雷电冲击大电流排流泄放功能。

4.4  排流器位置确定

（1）排流器应安装管道与干扰源之间。（2）排流器应安装在干扰源距离管道的最近位置。（3）排流器应安装在干扰最严重位置。（4）排流器应安装在土壤电阻小的位置。

4.5  排流接地安装方式

排流接地安装方式分为水平式安装方式、垂直式安装方式和网状式安装方式3种。本项目采用现场施工较为方便、应用较为广泛的水平接地安装方式。

本工程选用水平接地极 35mm?裸铜线，极性牺牲阳极采用固态镁接地极腐化剂，排流装置采用固态去耦合器，配备专用桩体及防护箱，

4.6  固态去耦合器的安装

固态去耦合器安装于保护箱体内，保护箱的尺寸根据固态去耦合器的大小确定，保护箱采用钢管支撑，保护箱设置有防盗锁。钢管底部采用水泥支墩固定。安装时分别将排流地床和管道电缆接入保护箱内，与固态去耦合器的正、负极相连，严格按照“接管道”、“接地”标识接线。

4.7  接地网连接线缆的规格

接地网连接线采用35mm?裸铜线，排流器连接电缆采用YJV-0.6/1kV-1×25mm?，连接采用压接方式。

5  排流器电气连接与防腐注意事项

（1）电缆与管道连接应采用铝热焊技术进行施工，焊接前应按要求将管道焊接部位防腐层除去，边缘切成坡口型，坡脚大于30°，电缆必须清洁、干燥、无油、无污物。（2）电缆焊接完成后，地面和地下均应留足余量（10%伸缩余量），以防止土壤下沉时拉断电缆，电缆敷设时宜贴在管壁顶部，每隔5米用封口胶带与管道绑扎一次，并用封口胶带将其固定在管道上以减轻电缆线拉力。（3）焊接后应对焊点进行强度试验，强度试验以1kg重的榔头轻敲击焊点一侧，以焊点不被打掉为合格;牢固实验合格后方可进行密封防腐处理;首先清除干净焊接处的焊渣及杂物，先采用粘弹体防腐膏对防腐层缺陷处进行填充，接着采用 300mm宽的粘弹体防腐带贴补，应保证粘弹体防腐带与补伤处主体防腐层搭接不小于50mm，贴附应紧密，最后进行外包覆。 （4）电缆和极性牺牲阳极上的扁钢采用焊接连接，注意扁钢与电缆之间的连接和防腐密封，所有焊接及连接防腐均要符合相关规范操作。（5）施工完成后对排流施工的管道交流干扰测试采用万用表，对测试桩的交直流干扰电压的最大值、最小值和平均值进行测试，每个测试桩的测试时间为10min。

6  本项目几个技术关键点探讨

6.1  固态去耦合器的安装

本项目固态去耦合器安装在管道侧上方，所选位置尽可能的方便接近测试，其具体安装位置根据现场实际情况进行了适当调整。固态去耦合器安装在500mm*500mm*300mm的混凝土基础上，并严格按照安装说明书中要求的顺序进行了连接和调试，严禁逆顺序操作。

6.2  接地极安装

本工程的管道采用铜线阳极作为水平接地连接线，防止接地极腐化的固态镁做为极性牺牲阳极。铜线应与管道平行敷设，埋深不低于1.5m，敷设长度根据现场实际情况确定。有时现场条件比较复杂时，可以加镀锌角钢、扁钢等作为垂直接地极和水平接地极，以增加接地效果。

6.3  阴极保护电路的安装

电缆与管道之间、电缆与接地极之间均采用铝热焊的方式进行连接。电缆与管道连接之前，应去掉管道表面适当尺寸的防腐层，打磨管道至露出金属色。焊点应牢靠，不能有虚焊。电缆与管道焊接点需要密封防腐。过程如下：焊接后除掉焊点上的焊渣、焊刺等，然后用热熔胶填充覆盖整个焊点，粘弹体膏填充量以完全包覆整个焊点并高于电缆直径为准，即对电缆起到固定作用，最后使用粘弹体膏胶带和热收缩带进行密封。

7  结束语

电气化铁路与既有長输管道交叉或平行易产生杂散电流并对管道造成腐蚀的问题，是困扰油气管道及铁路运输安全、平稳运行的重要课题。而本文针对解决该类问题的“电磁干扰防护技术”或“杂散电流排除技术”措施的探讨与实践应用，在一定程度上缓解和降低了该类风险，但并没有从根本上根除。随着科技的进步，以后针对此类问题还需要继续深入研究、发展、推广。

参考文献：

[1] 李南星，高速电气化铁路对油气管道电磁干扰的防护措施[J].企业导报，2015：105～111.

[2] 张小月，电气化铁道对油气管道电磁干扰的计算及防护措施[J].石油库与加油站，2010（7）：15.