摘要：阐述了电气化铁路对埋地钢质燃气管道的交流干扰影响途径及其主要危害，提出了埋地钢质燃气管道交流干扰的判断指标及其防护措施。

关键词：电气化铁路；钢质燃气管道；交流干扰；容性耦合；阻性耦合；感性耦合

    铁路是国家的重要基础设施，在综合运输体系中起着骨干作用。随着《中国铁路中长期发展规划》的出台，各地纷纷兴起高铁投资热潮。至2020年，中国将建成“四纵四横”高铁网，贯穿环渤海地区、长三角、珠三角三大城市群，这意味着，我国已正式步入高铁时代！

    与此同时，为满足各地不断增长的能源需求，我国油气管道的里程也与日俱增。在油气管道与电气化铁路的设计建设过程中，不可避免的出现并行或交叉穿跨越敷设的情况，埋地油气管道将会受到电气化铁路的交流干扰，若处理不当，将会形成较大危害。因此，探索电气化铁路对埋地油气管道的干扰规律并采取相应的预防措施，降低电气化铁路对埋地金属管道的干扰影响，对于保证油气管道的安全、平稳运行具有十分重要的意义。

    以杭州为例，目前在建的“杭甬铁路客运专线”“宁杭铁路客运专线”、“沪杭铁路客运专线”存在多处穿跨越或近距离平行于浙江省高压天然气管道、杭州绕城高压天然气管道以及杭州市中低压城市燃气管道。本文结合对“宁杭铁路客运专线”与杭州绕城高压天然气管道近距离平行或交叉穿跨越路段所进行的丁=程安全咨询评估的相关研究内容以及在实际建设过程中所采取的解决方案，浅析电气化铁路对埋地钢质燃气管道的交流干扰及其防护措施。

    电气化铁路牵引供电电流种类可分为3种电流制：直流制、低频单相交流制和工频单相交流制。目前，我国电气化铁路均为采用工频单卡H25kV交流制。这种电流制式不需要在牵引变电所设置整流和变频设备，能直接从具有强大容量的电力系统取得电能，并以较高的电压向电力机车供电，使牵引变电所的供电设备简单化，牵引变电所间距离增大，接触导线截面缩小，减少了电能的损失，降低了建设投资和运营费用^[1]。

    我国电气化铁路采用的牵引供电方式有3种：直接供电方式(DF供电方式)、吸流变压器-回流线供电方式(BT供电方式)和自耦变压器供电方式(AT供电方式)。目前，在建的“宁杭铁路客运号线”即为正线采刚AT供电方式，联络线及既有线改线部分采用带回流线的直接供电方式。

    最简单的牵引网是南馈电线、接触网、轨道和大地、回流线构成的供电网的总称。如图1所示，牵引电流从牵引变电所主变压器流出，经由馈电线送到接触网后，南受电弓引入机车，而后经机车接地电刷、轮轴，沿轨道和大地、回流线流同牵引变电所^[2]。

    按照电磁场理论分析，强电线路(含电气化铁路牵引系统)对金属管道的交流干扰主要是通过容性耦合、阻性耦合、感性耦合3种方式来进行。

    (1) 容性耦合的产生

    容性耦合是由于交流电场的影响在导体中产生的电位而形成的。容性耦合主要发生在管道施工期间，因为管道本身带有防腐绝缘层，使得输电系统的相线和管道、管道和大地之间存在电容，如果输电线路和金属管道平行，管道就有可能存在容性耦合电压。

    (2) 阻性耦合的产生

    阻性耦合主要是由于故障电流和杂散电流流过干扰源的接地体，造成大地电位上升，当管道通过这个区域时，管道本身相当于远方零电位，这样就在管道上产生一个电压差，以离接地体最近为最高。

    在正常供电方式时，干扰源杂散电流一般很小，但对于“二线一地”或“一线一地”的供电方式，其接地极是工作电流的通道，当管道靠近接地电极时，由于金属管道本身良好的导电性能，管道上将有杂散电流存在。

    在故障情况下，由于故障电流引起的大地电位上升是很危险的。由于故障电流大，几百安培或几千安培通过接地体入地，在其周围形成一个强大电场，它可能产生电弧烧穿金属管道，击毁管道防腐绝缘层和阴极保护设备，当强大的电场作用在管道覆盖层的缺陷处时更会导致电弧的形成，当电弧达到足够的量和较长时间的流通时便会造成钢管融化。如果钢管离接地体的距离太小，可能会直接引起相当于高电流的电弧击穿，而钢管上的覆盖层限制了电弧的转移，这样，电弧作用集中在微小的一块面积上，增加了融化的危险。

    (3) 感性耦合的产生

    感性耦合是当管道和强电线路近距离平行接近或斜接近时，当电流在一条相导线中流动时，在导线周同即可产生交变磁场，该磁场作用在管道上产生干扰电压。在三相输电系统中，若三相电流相等，且三相架空导线与管道轴线距离相等，则在管道上产生的综合感应电压为零。但在大多数结构中，三相导线与管道是不对称的，管道中会形成一定的感应电压。感应电压的大小和平行于强电线路的管道长度、输电线路不平衡电流的大小、输电线路的频率、导线和线路的距离、管道覆盖层的电阻、管道周同的土壤电阻率、管道的纵线电阻、干扰源的系统性质等有关。

根据上述分析，当管道埋入地下后，电气化铁路对钢质燃气管道的容性耦合干扰可以忽略不计，在着一定程度的阻性耦合干扰和感性耦合十扰。