电气化铁路对埋地管道的影响论文

电气化铁路对埋地管道的影响论文

摘要：针对电气化铁路对油气埋地管道的干扰问题，首先对电气化铁路的供电系统进行详细介绍，对电气化铁路的两种干扰形式即阻性耦合干扰、感性耦合干扰展开系统分析，介绍目前国内外在管道所受交流干扰方面的判断指标，分析国内外学者在埋地管道交流干扰规律方面的研究进展，并提出电气化铁路对油气管道干扰影响研究的未来发展方向。研究表明：目前国内外专家主要进行的是输电线对管道的干扰研究，对于铁路的干扰研究较少；进行电气化铁路对管道的干扰规律及对防腐保护系统的影响研究、制定专门的铁路干扰判断标准等是此领域未来的发展方向。

关键词：电气化铁路；埋地管道；干扰；规律；缓解措施

随着我国经济的快速发展，油气运输和交通运输两大领域都取得了明显的进步，油气管道的数量和长度不断增加，电气化铁路也在不断延伸。截止2016年底，我国油气管道总长度已超过12.4×104km，预计2020年，我国油气管道总长度将超过14.5×104km[1]；预计2020年底，我国电气化铁路长度已达6.5×104km，其中高速铁路总长度达2.3×104km，未来高速化铁路的总长度仍有很大的上升趋势[2]。目前，我国电气化铁路和油气管道的长度不断延伸，数量不断增加，研究电气化铁路对油气管道干扰方面的内容十分重要，可以为铁路附近油气管道的运行提供建议。本文首先对电气化铁路的供电系统进行详细的介绍，分析电气化铁路对油气管道的干扰方式，阐述目前国内外关于电气化铁路对油气管道干扰判断、干扰规律及其解决措施的研究进展，提出电气化铁路对油气管道干扰影响研究的未来发展方向。

1电气化铁路对埋地管道的交流干扰规律

进入21世纪以来，国内外对管道的交流干扰做出了大量的研究，取得了较多的研究成果，但是大部分研究都是基于管道周围的交流电缆，铁路交流干扰研究相对较少，此领域仍处于起始阶段[3]。国内学者李自力和卫续等人通过模拟实验，证明在管道和铁路平行的条件下，管道金属电位的偏移和管道与铁路之间的距离有关，两者的距离越大，则管道金属的`电位偏移越小；在管道和铁路交叉的条件下，管道金属的电位偏移和管道与铁路之间的夹角有关，两者之间的夹角越大，则管道金属的电位偏移越小，在铁路供电线路的泄漏点及回流点处，管道金属的电位偏移较大[4]。同时，国内学者卫续进行了现场测试，实验证明，在管道与铁路平行的条件下，管道的长度越长，则受到的交流干扰越小，管道长度越短，受到的交流干扰越强。国内学者王双平进行了铁路对油气管道交流干扰的研究，研究表明：铁路对管道的干扰作用和铁路的供电电缆、两者之间的距离及管道长度有关，且管道与铁路平行时所受到的干扰作用明显高于两者交叉分布时受到的干扰；国内学者鲜俊等人也得出了相同的结论；国内学者郭庆茹等人通过实验，证明在管道和铁路平行的条件下，管道上的电位分布极不平衡，管道两端的电位明显高于中部电位，且铁路的供电电流越大，铁路与油气管道之间的距离越小，管道所受的干扰作用越小，当铁路与管道之间处于交叉分布时，管道所受的干扰和两者交点处路基的高低也有一定的关系[5]。国内学者程彤等[30]在京沪铁路附近进行了管道干扰作用测试，主要测试铁路列车在试运行和正式通车两个阶段的干扰作用变化情况，研究结果表明：当列车的发车频率较高、列车重量较大时，铁路对管道的干扰较强，干扰波动较大；国内学者徐士祺计算了铁路周围的电磁场的强度，计算结果显示：当铁路采用复线供电时对管道的干扰作用明显小于铁路采用单线供电，同时还表明，当管道周围存在杂散电流时，管道采用牺牲阳极的阴极保护法的保护性能较弱。国内学者高攸纲等人进行了铁路对管道的干扰影响研究，并得到了铁路周围管道电位的计算方法。国内外学者进行铁路对管道干扰作用研究时，主要进行铁路与管道之间的距离、交叉角度等方面的研究，研究内容较少。事实上，铁路对管道的干扰作用和很多参数都有一定的关系，例如铁路的供电电流及供电故障时的供电电流、管道的直径及壁厚等。目前的研究已经表明：当铁路对管道产生干扰时，会引起管道阴极保护电位的变化，但是变化的规律及原因尚不明确。同时，铁路对管道产生的干扰作用也会影响管道的腐蚀速率，但是怎样影响腐蚀速率还需要国内相关学者进行深入研究。

2电气化铁路交流干扰缓解措施

目前，国内外在降低铁路干扰方面，主要采取的缓解措施有三种，分别是增设屏蔽设施、分段隔离以及接地防护，其中国内外学者对接地防护的研究较为深入。（1）增设屏蔽设施通过在铁路和管道之间增设专门的屏蔽设施，能明显时铁路对管道产生的阻性耦合干扰作用降低，这种方法实施的关键在于确定铁路电流在何位置流入管道，从而降低杂散电流流入管道的流量，使干扰作用下降，在BSEN50443-2011中规定，如果管道主要受到阻性耦合干扰，则可以在管道周围布置专门的屏蔽物，屏蔽物与管道不能直接接触。（2）分段隔离如果管道极易受到铁路产生电磁场的干扰，则可以使用法兰部件将管道分为多段，从而使铁路的干扰管段降低，从而降低所产生的干扰电压。当采用这种方法时，必须在管道建设阶段实施，且会对管道的正常运行产生一定的影响，施工难度也相对较大，所以采用这种防护方法的管道较少。国外学者Santi等人对这种方法进行了深入研究，研究结果显示，当铁路与管道之间呈现平行分布时，采用这种方法能明显降低杂散电流的流入，从而使干扰作用降低。（3）接地防护接地防护指的是在铁路轨道下方铺设接地地床，从而使铁路的干扰电流降低，采用这种方法不但可以保护管道，还可以避免干扰电流对周围的工作人员产生危害。近几年来，有限元仿真技术取得了巨大进步，通过有限元建模技术对进行铁路对管道的干扰研究成为了国内外学者的主要研究方式，例如国外研究人员编制成了专门的交流电压干扰软件包CDEGS。但是，国内外专家的研究重点集中于高压电线对油气管道的干扰，而铁路运行对管道的干扰研究较少，同时，管道对管道的干扰作用是动态变化的，所以在进行有限元建模时的难度极大，如何快速有效的进行铁路对油气管道干扰研究也是未来的发展重点。

3结语

目前，电气化铁路对油气管道的干扰问题日益凸出，如何降低干扰作用亟待解决，研究如何降低干扰作用的前提是明确干扰规律，因此进行铁路对油气管道干扰规律研究十分重要。当前，国内外学者对管道所受干扰的研究主要集中于输电线路领域，并取得了较大的研究成果，明确了稳定干扰下管道的腐蚀机理及干扰判断以及，但是对于铁路干扰影响的研究较少，该领域还属于起步阶段，对铁路的干扰规律及铁路附近管道的腐蚀规律进行深入研究，才能防止管道发生安全事故。

参考文献：

[1]严琳,赵云峰,孙鹏,等.全球油气管道分布现状及发展趋势[J].油气储运,2017,36(5):481-486.

[2]佚名.中长期铁路网规划(2008年调整)[J].综合运输,2008(6):4-7.

[3]汪可.电气化铁路对油气管道的影响及防护措施[D].成都:西南交通大学,2013.

[4]沈光霁,赵建涛,刘振斌,等.电气化铁路对长输管道的交流干扰及防护[J].腐蚀与防护,2016,37(12):1010-1014.

[5]李伟,杜艳霞,姜子涛,等.电气化铁路对埋地管道交流干扰的研究进展[J].中国腐蚀与防护学报,2016,36(5):381-388.