一、  输油、气管道电磁环境要求

（一） 输油、气管道与铁路安全距离要求

新建铁路选线时要充分考虑有关土建方面的安全距离是否符合有关铁道部和中石油（化）等有关方面的行业标准的要求，由于电气化防护工程不能解决由于安全距离不足产生的安全隐患，所以只有土建方面的安全距离符合有关标准要求，才有进行电气化防护的基本条件。土建工程的安全要求执行“中华人民共和国石油工业部（87）油建字第505号中华人民共和国铁道部（1987）780号《原油、天然气长输管道与铁路相互关系的若干规定》的有关条款”。

铁道部行业标准：TB 10063-2007《铁路工程设计防火规范》3.1.5条关于输送甲、乙、丙类液体和可燃气体管道与铁路平行敷设或架设时，与临近铁路线路的防火间距分别不小于25m和50m ，且距铁路用地界不小于3.0m 。4.1.1条甲、乙丙类液体和可燃气体管道与铁路区间线路交叉时，应符合下列规定：1 管道宜下穿铁路，并应选用正交，必须斜交时交角不应小于45

及4.1， 4.2，4.3条有关甲、乙、丙类液体和可燃气体管道上跨、下穿铁路线路、桥涵、站场的全部内容。

石油天然气行业标准：SY/T0325-2001《钢质管道穿越铁路和公路推荐做法》在有套管和无套管穿越铁路路基时应遵守6.6.2和5.3.1条关于：被穿越的铁路或公路与穿越管道之间的夹角应尽可能接近90

，但在任何情况下应不小于30

的条款。

（二）  国标、行标对油气管道电磁防护的相关技术标准

1.铁道部行业标准TB/T 2832—1997《交流电气化铁道对油（气）管道（含油库）的影响容许值及防护措施》

2.石油天然气行业标准SY/T 0032—2000《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》

（三） 输油、气管道电磁防护要求（容许值）

在铁路电气化时，输油、气管道电气化防护主要考虑危险影响容许值。应从对人体产生的危险和对管道设备造成危害两方面考虑。危险影响容许值执行铁道部TB/T  2832—1997《交流电气化铁道对油（气）管道（含油库）的影响容许值及防护措施》所规定的标准。

1.交流电气化铁道对油（气）管道危险影响的安全电压

（1）交流电气化铁道接触网正常运行状态下，管道对地电压容许值为60V;

（2）交流电气化铁道接触网故障状态下，管道对地电压容许值为430V

2.交流电气化铁道与油（气）管道的安全距离

（1）油、气管道从电气化铁道下穿越时，应敷设在管涵或套管内，并必须在路内通信、信号电缆下方穿过，管涵或套管顶部距电缆槽底部不应小于0.5m。

管涵或套管上部距轨底不宜小于2m。穿越处管道边缘距交流电气化铁道支柱边缘不得小于3m。

（2）油、气管道需跨越电气化铁道时，其管道底部与接触网带电体的距离不得小于4m，且与轨顶的距离不宜小于11.1m

（3）油、气管道与交流电气化铁路平行敷设时，在满足1、2条的同时，管道接近侧边缘与铁道最外侧带电导体垂直投影的水平距离不应小于6m。

3.防护措施

（1）管道对地电压超过容许值时应采用接地（可结合管道防腐设计选用直接接地、牺牲阳极接地和嵌位式排流接地等）设施加以防护。操作人员经常接触的管道部件（如阀门等）必要时可增加接地装置。

（2）跨越交流电气化铁道的架空管道或大型管廊，跨越两端的支柱结构应接地，接地电阻不应大于10Ω。

二、交流电气化铁道对地下金属管道影响理论分析

（一 ） 交流电气化铁道对油气管道的干扰影响产生的原因

交流电气化铁道由于采用单相对地不平衡供电方式，对输油、气管道的危害主要在于列车通过时产生间歇或连续的交流干扰电压作用在管道上，对人身和设备产生危害。电气化铁路的电磁干扰归纳起来主要有以下几个方面：

1. 磁感应耦合

磁感应耦合又叫磁干扰，是由机车牵引电流流过接触网时产生的交变电磁场，通过空气、土壤等传导电磁波的介质，在管道上由于互感作用感应出纵向电动势，对感性耦合影响要考虑接触网正常供电和短路故障两种状态。

2. 容性耦合（静电）影响

高压牵引供电线路和金属管道之间由于高压静电场的作用，通过相互间分布电容的耦合，引起管道对地电压升高，静电感应电压通过人体形成静电电流，由于大地具有良好的静电屏蔽作用，所以一般情况下，容性耦合只对架空管道产生影响，而对地埋金属管道不会产生影响。

3.阻性耦合

阻性耦合又称入地电流影响，在电流入地点相对于远处大地间通过大地阻性耦合产生电位差。由于阻性耦合的存在,使路基附近的管道处于地电位梯度变化剧烈的土壤中而引起管道地电电位升高。

在各种耦合情况下感应电压和电流和多种参数有关，它们有：交流电汽化铁道的供电方式、正常牵引状态和故障状态下的牵引电流、管道与接触网的平行长度、接近距离、管道防腐层的材质及绝缘电阻、管道直径、管道的传播常数、敷设方式、沿线大地导电率等。

要尽量利用以上的变量参数和一定的物理计算模型计算出感应耦合或阻性耦合的数值，以便采取进一步的防护措施。当前虽然有很多计算方法可以计算出感应电压的大小，但由于相关因素太多，计算结果往往不像电信线路那样准确，所以我们认为：以开通测试为依据进行有针对性的防护对管道安全更为有利。

（二）交流电气化铁道对油气管道影响的分类

按照影响的后果来分，交流电气化铁路对地埋金属管道的影响可分为危险影响和干扰影响

1.危险影响

由于电气化铁路接触网的机车牵引电流的磁影响及钢轨入地电流形成的地电位影响，而引起管道与大地间电位差升高到足以危及管线维护作业人员人身安全和导致阴极保护装置损坏，这种影响称为危险影响。

2.干扰影响

由于电气化铁路接触网的机车牵引电流的磁影响及钢轨入地电流形成的地电位产生的复合电位。如果这种电位大到足以影响金属管道阴极保护装置的正常工作，致使带有外接电源阴极保护管道上的恒电位仪损坏或无法送出保护电流，在带有镁、锌、铝作牺牲阳极的管线上，过高的干扰电压会使这些阳极产生极性逆转，加速了管道的腐蚀。对某些防腐层薄弱点由于长期影响，有可能引起交流腐蚀时，这种干扰称作干扰影响。

（三）容许标准

交流电气化铁路对地埋金属管道的危险影响和干扰影响的容许标准，国内外均未作出过统一的规定。从国内外发表的资料看，强电线路对地埋金属管道的危险影响大多采用通信线路危险影响允许标准。铁道部行业标准TB/T 2832—1997《交流电气化铁道对油（气）管道（含油库）的影响容许值及防护措施》 即强电线路正常工作时取60v，强电线路短路时取430v作为允许值。

干扰影响的容许值主要考虑两个方面，一是对管道阴极保护装置的正常工作的影响，二是对管线产生交流腐蚀的影响。当前石油天然气行业标准SY/T 0032—2000《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》作出了在酸性土壤、中性土壤、碱性土壤条件下，干扰电压不大于6v、8v、10v的相关规定。铁路方面当前未对这方面允许值作出相应的规定。

（四）关于交流腐蚀

有关地下管道交流腐蚀的机理，大量资料表明单纯的交流电时不会造成腐蚀的，但当交流电叠加在腐蚀原电池上时，其极化曲线向更负的方向移动加快了腐蚀速度，从而改变了腐蚀率。有资料表明：在交流电流的大小与直流大小相同时，铅和铁的腐蚀率在2%以下。

（五）磁影响下管道感应电压的计算

磁感应耦合又叫磁干扰，是由机车牵引电流流过接触网时产生的交变电磁场通过空气等传导电磁波的介质在管道上由于互感作用感应出纵向电压。由交流电气化铁道磁影响下管道计算的一般表达式为：

式中：

—综合屏蔽系数；

管道纵向阻抗（

）

接触网与管道间互阻抗（

）

-接触网牵引电流（

）

-“管道-大地”回路传播常数（1/

）

-“管道-大地”回路特性阻抗（

）

-

影响段全长（

）

-影响端始端至计算点的长度（

）

，

分别为受影响管段段两端接阻抗。当管道两端接地时

=

=

则

=

=

；

当管道两端对地绝缘时

=

=

则

=

=

；

（六）入地电流影响下管道附近地电位的计算

阻性耦合又称入地电流影响，在电流入地点相对于远处大地间通过大地阻性耦合产生电位差。由于阻性耦合的存在,使路基附近的管道处于地电位梯度变化剧烈的土壤中而引起管道与大地间电位差升高。管道附近的地电位由下式计算：

伏

式中；

大地电阻系数，（

•米）；

I-集中进入轨道的电流（

）；

“钢轨-大地”回路传播常数，（1/米）；

钢轨屏蔽系数；

特种函数；

管道对应钢轨点至电力机车电流入轨点的距离（米）；

管道直钢轨最近距离（米）。

以上计算中用到了比较复杂的特种函数，当电流入地点通过埋地管道所对应点时影响最严重，但此时函数根据高莜纲《感性耦合与阻性耦合》的计算方法可以简化，特别是当

<0.1时可简化为：

当地埋管道穿越或接近电气化铁路路基时,可根据高莜纲《感性耦合与阻性耦合》的计算方法：

当电流入地点正对交越点时且y值较小,如：当

< 0.1时本公式可以简化为：

ln(

)

由于油气管道的埋深一般不会超过10米，所以以上简化公式是完全适用的。

（七）油气管道防护设计及施工中要注意的问题

管道和电信线路一样，同为金属导体， 所以受交流电气化铁道影响的途径和原理是相同的。电磁影响和入地电流影响的原始计算公式和电信线路也是相同的。但由于管道的自身特点，应注意以下几点：

1.由于管道的漏导较大，因此管道的传播常数比通信线路大好几个数量级，通常在0.2-1.5  （1/km）之间，幅角40度左右。随着管道对地电压的增加，管道的漏泄电阻减小，从而不能使管道的对地电压线性增长。根据北京电铁通信信号勘测设计院与石油部管道勘测设计院联合实验的结果表明：同等条件下管道感应的纵电动势与通信线路感应的纵电动势之比为0.3左右，且随着网流的增加，受影响的管道感应电压并不成比例增加。这就是说通信线感应的纵电动势为10v，而管道感应的纵电势只有3v左右。

2.管道与电信线路不同，不像电信线路因要求良好的传输特性而不能随意接地。而管道可以根据管道的实际情况采取直接排流，嵌位式排流，牺牲阳极接地排流等简单的防护措施来消除电气化铁道引起的影响。

3.由于管道参数的非线性和大地结构的不均匀性，使得计算结果误差较大，特别是管道越长误差越大。因此在实际工程中我们一般建议，以实测数据为准。对电气化干扰超标的管段进行防护。

4.管道附近地电位计算公式仅适用于管道穿越路基时,而从桥梁下地埋垂直穿过时受电气化铁路影响较小,应根据实际情况综和考虑。

三、 油气管道电气化的防护措施

对输油、气管道应根据实际情况依据铁道部行业标准TB/T 2832—1997《交流电气化铁道对油（气）管道（含油库）的影响容许值及防护措施》分别制定防护措施，实验证明采用直接排流、电容排流、极性排流可有效地降低管道感应电压。

1.对和电气化铁道平行接近，且管道两端对地不绝缘，没有阴极保护的油、气管道，可在受影响区段增设直接排流措施，必要时可在输油管道泵站或输气管道分输站出入端加装绝缘法兰（施工难度较大，要慎用），以保护站内设备和人员安全。

2.对和电气化铁道平行接近，且管道两端对地绝缘，有阴极保护的油气管道可在受影响段增设极性排流措施（牺牲阳极或嵌位式排流等），排流点宜选择在受影响管段两端电压峰值处。必要时可把输油管道泵站或输气管道分输站的衡电位仪更换成高抗干扰型。

3.对和铁路发生交叉跨越且防腐层破损严重的油、气管道，应先局部改善防腐层绝缘条件后再增设排流措施。

四、工程实例

XX线电气化对XX输气管道电磁影响防护设计

（一）概述

改建铁路XX线电气化铁路采用单线对地的交流不平衡供电方式。在这种供电方式下，电力机车由接触网受流供电，回归电流则由钢轨流回变电所，同时有部分杂散电流流入大地。受这种入地电流的影响，位于电气化铁路路基下的输气管道将和周围大地产生电位差。这种由于阻性藕合引起的影响，有可能干扰管道上原有的阴极保护设施的正常工作，严重时可能损坏保护设备，因此需要进行电气化防护。

（二） 设计依据

1.铁道部《交流电气化铁道对油（气）管道（含油库）的影响容许值及防护措施》    TB/T   2832—1997

2.中石油《埋地钢质管道牺牲阳极保护设计规范》SY/T  0019—97

（三） 管道受干扰的现状

受影响的管道主要分布在XX和XX两个地区。

1.XX地区输气管线受影响段主要分布在XX-XX之间，在不到40Km的区间内有8处和铁路的交越点。其中XX分输站之间有5处和铁路发生交越（既有线上有2处、新增四线方案上有3处）；分输站之间有3处和铁路发生交越（既有线上有1处、新增四线方案上有2处）。

2).XX地区输气管线受影响段主要分布在XX-XX之间，共有5处和铁路的交越点。

（四） 管线的基本技术状态

该管道建成投产两年左右；管径ф508mm；环氧树脂防护层；全线恒电位仪阴极保护。保护电位XX为-1.1V；XX段为-1.35V，恒电位仪型号为MAS-2050-30。管道防腐层对地绝缘良好，长度40Km左右的保护段，单端保护电流仅为80mA左右。

（五） 防护方案

由于本工程所涉及到的仅仅是管道和铁路交越点的排流，没有感性耦合和容性耦合所引起的平行干扰，所以并不需要系统的进行计算，只要做好排流点在铁路两侧的排流即可。本次设计考虑管道XX分界点，以西可设置5处极性排流接地点；以东设置3处极性排流接地。每处牺牲阳极数量达到接地电阻小于管道分布电阻为准。由于锌牺牲阳输出电位达不到管道原有的保护电位，所以极性接地装置采用镁牺牲阳极。牺牲阳极防护方法简单易行，不需专人管理，不干扰临近设备和装置，仅用少量的有色金属就可以使管道获得完全的阴极保护,同时牺牲阳极还是抗干扰的一种手段，同时具有排流接地等多种功能。

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。

五、海口民生公司输气管道施工方案

（一）海南东环电气化铁路简介

海南东环铁路由中铁二院集团公司承担设计，北起海南省省会海口市，南至著名热带滨海旅游度假胜地三亚市，途经文昌、琼海、万宁和陵水等四市县。铁路线路正线全长307.947km。

铁路等级为I级，正线为双线，最大坡度12‰，最小曲线半经5500m，列车类型为电动车组，速度目标值250km/h。

本项目由铁道部与海南省合资建设，铁道部出资者代表为广州铁路（集团）公司，海南省出资者代表为海南省发展控股有限公司，双方共同组建海南东环铁路有限责任公司，负责本线建设管理和运营管理。

本线牵引供电系统采用单相工频（50Hz）交流制，接触网额定电压为25kV，牵引网供电方式采用带回流线的直接供电方式（TR-NF供电方式）。

TR-NF供电方式投资较少，牵引网的结构简单、可靠性高，技术上已经非常成熟。

接触网悬挂类型为全补偿简单链型悬挂，接触网悬挂高度一般采用6000mm，结构高度为1600mm；采用CTSH150铜锡合金接触线；全补偿简单链型悬挂的动态接触压力、离线率、最大离线时间均满足250km/h受流质量要求。