输电线路雷击对临近管道产生的电磁干扰.pdf

57应用技术May20232023年5月CORROSION&PROTECTIONNo.5Vol.44第44卷第5期腐蚀与防护D0I:10.11973/fsyfh-202305011输电线路雷击对临近管道产生的电磁干扰陈玉亮，沈佳园?，张响，李德明（1.国家管网集团浙江省天然气管网有限公司，杭州31 0 0 52；2.浙江浙能天然气运行有限公司，杭州31 0 0 52；3.上海天然气管网有限公司，上海2 0 1 2 0 4）摘要：高耸的输电线路遭受雷击时产生的雷击电流会漫流到钢制油气管道上或因电磁耦合效应产生较高的感应电压，从而导致员工触电、防腐蚀层损伤或管体烧蚀等危害。梳理了雷击电流对管道影响的评估标准及方法适用性，采用数值模拟和理论分析手段，从人员安全、涂层完整性、管体完整性三方面梳理了雷击干扰下管道风险评估方法，并获得了雷击干扰管道风险定性、定量评估准则。基于风险评估准则，利用数值模拟的办法对案例开展了干扰评估。结果显示：土壤电阻率50 Qm，距离塔杆接地8.47 m的管道于1 0 0 kA雷击干扰下人员安全、防腐蚀层损伤风险小；基于定性风险评估准则，8.47 m间距不满足Mouse离子化安全间距但满足加拿大电力协会（CEA）规定的电弧安全间距，管道损伤风险小；基于定量风险评估准则，管道最大烧蚀深度达0.1 4mm（0.8 8%壁厚），满足管道安全运行强度要求。关键词：雷击干扰；人身安全；防腐蚀层损伤；管道损伤；安全间距中图分类号：TE88文献标志码：A文章编号：1 0 0 5-7 48 X（2 0 2 3)0 5-0 0 57-0 8Electromagnetic Influence Caused by Lightning Strikes on Transmission Lines toAdjacent PipelinesCHEN Yuliang,SHEN Jiayuan,ZHANG Xiang,LI Deming(1.National Pipeline Network Group Zhejiang Natural Gas Pipeline Network Co.,Ltd.,Hangzhou 310052,China;2.Zhejiang Zheneng Natural Gas Operation Co.,Ltd.,Hangzhou 310052,China;3.Shanghai Natural Gas Pipeline Network Co.,Ltd.,Shanghai 201204,China)Abstract:A Lightning current generated when towering transmission lines are struck by lightning will flow to oiland gas steel pipelines or generate high induced voltage due to electromagnetic coupling effect,resulting in hazardssuch as electric shocks to workers,damage to anti-corrosion coatings or ablation of pipes.The evaluation standardsand method applicability of lightning current influence on pipelines were sorted out,and numerical simulation andtheoretical analysis methods were used to sort out the pipeline risk assessment methods under lightning disturbancefrom three aspects of personnel safety,coating integrity,and pipe integrity.The qualitative and quantitativeassessment criteria for pipeline risks under lightning strike interference were obtained.The interference assessmentwas carried out by numerical simulation in a case based on the risk assessment criteria.The results showed that whenthe pipeline 8.47 m from tower grounding was struck by lightning in 100 kA current in soil resistivity of 50 Q:m,personal safety could be guaranteed and the anti-corrosion coating had low damage risk.According to the qualitativerisk assessment criteria,the distance of 8.47 m did not meet the safety distance of Mouses ionization distance butmet the safety distance specified by the Canadian electric power association(CEA),so the risk of pipeline damagewas small.According to the quantitative risk assessment criteria,the maximum melted depth of the pipeline is0.14 mm(about 0.88%of pipe wall thickness),which met the strength requirements of pipeline safe operation.Key words:lightning interference;personal safety;anti-corrosion coating damage;pipeline damage;safe distance收稿日期：2 0 2 2-0 7-2 2通信作者：李德明（1 9 9 0 一），工程师，硕士，主要研究方向为管线的腐蚀与防护，1 36 0 1 6 0 31 9 3,ldming_国民经济发展对能源需求量的剧增，促使高压输电工程和油气管道输送工程建设也得到了突飞猛进的发展。由于路由的限制，高压输电线路与埋地油气管线接近或交叉的现象日趋普遍，高压输电线58陈玉亮等，输电线路雷击对临近管道产生的电磁干扰路对埋地管道产生不可避免的电磁干扰。目前，国内外学者对正常工况和单相故障工况下高压输电线路的干扰评估及缓解办法已进行了较多研究。高耸的输电线路遭受雷击时产生的雷击电流会漫流到附近钢制油气管道上或因电磁耦合效应产生较高的感应电压，这会对管道产生更为强烈的电磁干扰，目前关于这方面的研究多集中于雷击烧蚀特征、机理 1-2 ，干扰防护措施讨论 3-4、干扰规律研究 5-8 等，而关于雷击电流对管道干扰风险评估的研究相对较少。雷击电流是一种高能量脉冲多频电流，会危害工作人员的人身安全、击穿管道防腐蚀层，甚至会造成管壁熔伤 2.-1 2 ，具有较高的安全风险。然而，雷击电流干扰影响的评估工作由于其暂态、高幅值和宽频的特性变得复杂，尚处于探索阶段，且存在以下难点。（1）雷击导致人身安全的风险评价主要参考IEEEStd 80-2013Guide for safety in AC Substa-tion Grounding,IEC 60479-l:2018 Effects ofcurrent on human beings and livestock-Part l:General aspects和IEC60479-2:2019Effects ofcurrent on human beings and livestock-Part 2:Special aspects等标准，但这些标准提供的评价方法和指标存在差异；而雷击导致的防腐蚀层击穿和管壁熔伤风险评价暂无针对性的技术规范或标准。（2）评估流程和方法较少且不系统，缺乏专门的风险评价和防护的技术规范；（3）关于雷击输电线路对管道产生电磁干扰的影响因素仍缺乏系统的研究和梳理总结。为此，本工作系统梳理了雷击输电线路对临近金属管道电磁干扰的评估方法和指标；同时采用加拿大SES公司的CDEGS数模模拟软件，依据相应的风险评价指标，结合现场实际案例对雷击状况下人员安全风险、管道防腐蚀层和管体损伤风险进行了评价，希望为同行提供借鉴参考。1雷击电磁干扰的评价尽管在特定输电杆塔发生雷击并导致临近管道产生电弧的概率极小，但其潜在后果严重，风险不容忽视。雷击电流可能导致人员电击危险、设备设施损伤，持续的电弧可能导致管壁熔化引发管道灾难性故障。以下将对雷击干扰下人员安全风险、管道防腐层损伤、管体损伤风险的评价办法进行介绍1.1人员安全风险评价雷击干扰下，临近管道工作人员存在接触、跨步等电击危险，人员受到的电击危害主要取决于电流大小和通电时间。与输电线路稳态、故障态干扰电流不同，雷击电流的脉冲电流峰值更大、持续时间更短，对应的人员安全电压限值也发生改变。目前，国内外对于雷击导致人身安全的风险评价多参考IEEEStd80-2013、I EC/T R 6 0 47 9 相关标准。IEEEStd80-2013标准基于Dalziel为期2 5a的人类和动物电击实证数据，给出了人体可耐受电流限值的计算办法。Dalziel认为当人体通过的脉冲电击能量Ebody，见式（1），小于心脏致颤能量时，可避免人员受伤或死亡。基于0.0 33.0 s的试验数据，Dalziel 给出了不同体重人员可耐受电流Ib,rms（指心室纤维性颤动概率不大于5%时流经人体回路均值电流有效值)方程，见式（2）（3）。其中，式(2)适用于50 kg体重，式（3适用于7 0 kg体重。Ebody=J(V/R,)dt(1)式中：V为脉冲电压，V;R，为与人体电阻串联后回路总电阻阻值，2,IEEE标准给定值为1 0 0 0 2;t为脉冲电流持续时间，S。I b.rms=0.116/t(2)I b,rms=0.157/t(3)IEC/TR60479-1:2018标准除了参考Dalziel的工作，也突出显示其他贡献者的工作。该标准提出了人体阻抗模型，并指出人体阻抗大小受电压、电流频率的影响，而非定值1 0 0 0 Q2；建立了用心脏电流系数(表1)评估不同电流路径(除左手到双脚外)下心室纤维性颤动危险的办法。该标准中关于人体可容许电击危害阈值适用于电击持续时间大于心博周期的交流（1 51 0 0 Hz)和直流电击工况。而对于脉冲电流及持续时间不超过1 0 ms瞬态电流的电击危害评估办法在IEC/TR60479-2:2019标准中进行了讨论。对比IEEEStd80和IEC/TR60479系列标准可知，IEC/TR60479细化地考量了人员阻抗、耐受电流及电流路径的影响，且对于持续时间不超过10ms的瞬态电流的电击危害也进行了考虑，因此该标准的适用范围更广。常见雷击波形为2.6/50 s瞬态波形，其持续时间小于1 0 ms，为此雷击下人员电击危害的安全评估应采用IEC/TR60479。国标GB/T13870.2一2 0 1 6 电流对人和家畜的效应第2部分：特殊情况取标IEC/TR60479，其效能为等同采用。雷击电流人员安全标准限值采用GB/T59陈玉亮等，输电线路雷击对临近管道产生的电磁干扰13870.2一2 0 1 6 标准规定限值即左手到双脚电流路径下心室纤维性颤动电流阈值，如图1 所示。图1中曲线C1以下为无心室纤维性颤动危险；C1以上到C2为心室纤维性颤动危险小（概率达5%）；C2以上到C3为心室纤维性颤动危险中等（概率达50%）；C 3以上为心室纤维性颤动危险大（概率大于50%）。其他电流路径下雷击电流人员安全标准限值应参考表1 中的心脏电流系数进行修正。表1不同电流路径的心脏电流系数Tab.1 Heart current factor for different current paths电流路径心脏电流系数左手到右脚、右脚或双脚1双手到双脚1左手到右手0.4右手到左手、右脚或双脚0.8背脊到右手0.3背脊到左手0.7胸膛到右手1.3胸膛到左手1.5臂部到左手、右手或到双手0.7左脚到右脚0.04CC,C1052一0.50.20.1100100010000驱体电流I.rms/mA图1 脉冲持续时间小于1 0 ms时心室纤维性颤动电流阈值Fig.1 Threshold of ventricular fibrillation for pulseduration less than 10 ms1.2管道防腐蚀层损伤评价对一定厚度防腐蚀层施加电压后，其束缚的电子在电场的作用下得到加速，并与其他原子碰撞释放出更多电子，从而导致“雪崩”效应使防腐蚀层被击穿。防腐蚀层电气击穿是个复杂的现象，取决于电场强度，防腐蚀层厚度、均匀性等。文献 3 指出引起聚乙烯防腐蚀层介电击穿的电压（防腐蚀层耐受电压)为厚度与防腐蚀层电气强度的积分值。击穿防腐蚀层需要的峰值电压比雷击电流、输电线路故障电流引起的瞬态脉冲电压更高。通常，随着电压持续时间的减少，击穿防腐蚀层所需电压增大。文献 1 3 指出防腐蚀层瞬态击穿电压为稳态电压的2.5倍。此外，各标准还给出了漏点电火花检测电压的计算办法，以判断管道防腐蚀层质量。事实上，电火花捡漏电压仅表征了针孔、缝隙、金属夹杂的空气耐受击穿电压或一定厚度防腐蚀层的电气强度，该强度与防腐蚀层电气强度存在一定差异。各标准中的防腐蚀层电火花检漏电压值小于防腐蚀层电气强度值 1 4，鉴于两者的差异，在最新标准NACESP0177-2019 Mitigation of Alternating Currentand Lightning Effects on Metallic Structures andCorrosionControl Systems中关于防腐蚀层耐受电压限值相关内容已删除。为此，本工作推荐采用2.5倍的防腐蚀层电气强度计算雷击下防腐蚀层耐受电压，正常稳态电压下常见防腐蚀层的电气强度见表2。表2正常稳态电压下常见防腐蚀层的电气强度Tab.2 Dielectric strength of anti-corrosion coatings atnormal stable voltage电气强度序号防腐蚀层标准MV/mGB/T23257-2017埋1聚乙烯25地钢质管道聚乙烯防腐层SY/T7041-2016钢质2聚丙烯30管道聚丙烯防腐层技术规范SY/T0447-2014埋地3环氧煤沥青20钢制管道环氧煤沥青防腐层技术标准SY/T0315-2013钢质4熔结环氧粉末30管道熔结环氧粉末外涂层技术规范聚烯烃胶黏带（聚乙烯SY/T5918-2017埋地5胶黏带、聚丙烯胶黏30钢质管道外防腐层保温带）层修复技术规范6无溶剂液体环氧涂料251.3管道损伤安全评价为了确保管道免于电弧风险，管道与电力线塔基础或接地系统任何部分之间必须保持足够的间隔，即安全间距 1 5。俄罗斯标准RD34.21.122-1987 Ministry of Power Engineering and Electri-flcationofTheUssr指出该安全距离与土壤电阻率密切相关：土壤电阻率100Qm时，安全间距为5m；1 0 0 mp10002m时,安全间60陈玉亮等，输电纟生的电磁干扰路出对临距为51 4m。LEEL1 6 认为安全间距D为输电塔杆接地电阻R的函数（D=O.9R）。WI ESI NG E等 1 6 给出了式（4）所示安全间距。KUZHEKIN等 1 6 对WIESINGE等的安全间距公式进行了优化，得到式（5）。国内标准GB50057一2 0 1 0 建筑物防雷设计规范给出的接地装置与管道安全间距的计算公式为D=0.4Z且D不得小于3m。G B/T50698一2 0 1 1 埋地钢质管道交流干扰防护技术标准给出了不同输电电压等级下接地体与管道的安全间距。SUNDE17认为：当10002m时，安全间距如式（7)所示。以上安全间距均基于雷击电流击穿土壤产生的电弧体积通道距离。D=IR/E(4)D=IZ/E(5)D=0.08/IXp(6)RD=0.047VIXp(7)式中：I为雷击电流，E为土壤中的击穿电场强度，取值为30 0 kV/m;R为塔杆接地电阻；Z为塔杆瞬态阻抗，可以小于或大于R。事实上，雷击电流不仅会使注人点附近土壤形成体积型离子化区域即发生“体积击穿”，还会在击穿梯度更低的远处土壤中形成“离散弧形通道”，使得安全间距成倍增大 1 8-2 1 。针对该弧形通道，MOUSA221给出了更为保守的安全间距计算公式，简称Mousa公式,见式(8)。V1PE。/2 元D=A+(8)E式中：E。为土壤离子化电场强度,取值30 0 kV/m；E，为土壤的击穿电场强度，取值50 kV/m。对于安全间距内管道，加拿大电力协会（简称CEA)认为只有当塔杆与管道间存在持续的电弧时才会引起管道的电损害 2 3-2 4。基于实验室土壤箱和现场试验结果，CEA建立了雷电持续电弧距离D（c m）与塔杆地电位升V（k V)间的线性回归公式，见式（9）。对于安全间距以外的管道应考虑雷击塔杆引发的闪络电弧影响，管道位于闪络电弧距离范围时，管道存在电弧风险。为此，CEA也给出闪络引起的最大电弧距离D（c m）与塔杆地电位升V（k V)间的线性回归公式，见式（1 0）。V=5.801+0.070 3 D(9)V=18.01+0.108 2 D(10)基于以上安全间距，可实现管道受雷击电流损伤风险定性评估，即：当安全间距大于土壤离子化距离时，结合CEA回归公式并考虑闪络电弧风险安全距离小于土壤离子化距离时，应按CEA回归公式确定安全距离。为定量评估管道受雷击干扰风险，FRAZIER24研究发现，管道融蚀区损伤情况与流人管道电流即雷击电流存在较好的拟合关系，从而得到了管道雷击电损伤定量评估公式，见式（1 1）。基于该回归公式，可实现管道损伤定量风险评价，为管道安全提供参考。T=1.344V8元U(pE,)0.3223(11)式中：T为管壁烧蚀深度，mm;U为雷击下管道干扰电压均值有效值，V；E，取值为7 50 kV/m。2案例分析2.1雷击电磁干扰模型受地域空间的受限，某输电线路的1 座铁塔位于3根管道区域的中间，输电线路与管道相对位置如图2 所示。管道A、B、C 距塔杆接地最小间距分别为2 1.8 8、8.47、2 0.58 m。为评估管道受雷击电磁干扰风险，采用CDEGS软件的HIFREQ和FF-TSES模块以及SESCAD建模工具，建立了管道受雷击电磁干扰的数值模型，从人员安全、防腐蚀层完整性及管体损伤三个方面进行了风险评估。利用FFTSES模块可实现对雷击电流的傅里叶转化，计算并得出观测点位置处管道接触电压、防腐蚀层耐受电压随时间曲线等。输电线路主干线A主干线C支线B图2输电线路与管道相对位置示意图Fig.2Schematic diagram of the relative position oftransmission line and pipelines雷击电磁干扰影响主要分为塔杆接地雷击电流阻性干扰及避雷线雷击电流感性干扰。阻性、感性干扰影响因素主要为输电线路、避雷地线和塔杆接地参数。输电铁塔基座空间有限，为降低铁塔接地电阻，本工程塔杆接地采用闭合环型网格加垂直接地形式，塔杆接地设计图见图3。雷击电流经塔杆61陈玉亮等，输电线路雷击对临近管道产产生的电磁干扰A000S000S0005500050005000(a)俯视图地坪工扁钢围焊角钢250005.0005000(b)A-A剖视图图3塔杆接地设计图Fig.3Tower grounding design:(a)top view;(b)A-Asectionview避雷线和塔杆接地后逐级衰减，大约经过5个档距后（约2 km)基本可以忽略不计；8 0%9 0%雷击电流经雷击点塔杆接地释放，少部分雷击电流沿避雷线向两侧塔杆传播 7。为加快数值模拟计算，结合实际工程情况对塔杆地面上方结构进行了简化处理，保留避雷线，避雷线与接地连线，确保雷击电流导流、散流分布下阻性耦合、感性耦合的计算；在电磁干扰计算模型中，共设置了1 1 根塔杆（雷击点两侧各5个）。建模时将塔基间连接线和水平接地扁铁等效为圆钢，输电线路的避雷地线、塔杆接地等参数见表3，简化后模型见图4，在塔杆接地系统四周、塔杆接地与管道垂直最近点及特征点位置设置观测点。GB/T50064一2 0 1 4交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范指出雷击冲击试验和防雷设计中与实际雷击电流波形最接近的等效数学模型为双指数模型。为更加真实反映雷击电流雷击输电杆塔的响应，本工作参考该标准也采用双指数函数模型进行雷击电流等值计算。标准雷击电流波形（波头时间/半波时间）为2.6/50 s，雷击电流幅值取值为1 0 0 kA，持续时间为1 0 0 s。为此，雷击电流表达式为I(t)=104775.3X（e-14790.181e-18783)(12)本案例中涉及3根管线，其中主干管线A与支线B电连通，埋深2 m，设计压力6.0 MPa；主干管线C埋深4m，设计压力4.0 MPa。主干管线A与表3避雷地线及塔杆接地系统模型计算参数表Tab.3Parameter of lightning protection wire and towergrounding system序号参数数值1避雷地线型号OPGW-17-150-52避雷地线外径/mm$16.63直流电阻/(2.km-1)0.454避雷地线相对磁导率15水平接地尺寸/mm15000X150006水平扁铁尺寸/mm8X507水平扁铁等效直径/mm$128水平扁铁间距/mm50009水平扁铁埋深/mm100010垂直接地棒尺寸/mm$1211垂直接地棒深度/mm2.50012接地材料相对电导率30013接地材料相对磁导率10雷电流激励避雷线避雷线与接地连线(a)主视图C2A4C3A3T1T2A2T4AmT3AB2B1(b)俯视图图4冒雷击电磁干扰简化模型Fig.4Schematic diagram of reduced model of lighningstrike electromagnetic interference:(a)front view;(b)top view支线B管道规格为$8 1 3mmX15.9mm；主干管线C管道规格为$8 1 3mm12.7mm。计算模型中，管道电阻率取值0.1 352 m，相对磁导率取值300，管道防腐蚀层为厚度3mm的3PE，面电阻率为1 0 0 km。土壤为单层土壤。根据管道、塔杆62陈玉亮等，输电纟生的电磁干扰接地系统埋深情况测试了0.55.0 m深处土壤电阻率，其值为2 8.58 0.2 2 m。计算时，土壤电阻率选取中间值（50 2 m）。2.2风险评估结果2.2.1人身安全风险人员受接触、跨步电压电危害时，回路电阻为人体内阻与脚-大地接触电阻之和。其中：接触回路中总电阻为人体内阻十1.5（为土壤电阻率，m)，跨步回路中总电阻为人体内阻十6.0 p。根据GB/T13870.1人体内阻统计表，本案例中人体内阻取值为50 0 2。为此，人员接触电击危害回路总阻值为57 52，跨步电击危害回路总阻值为8 0 0 2。雷击塔杆后，管道沿线特征点位置处人员接触电压、跨步电压见图5。从图5可以看出：接触、跨步电压随时间逐渐衰减，距雷击杆塔接地距离越远，接触电压、跨步电压峰值越小，人体回路电流越小，人员触电风险减小。基于接触电压、跨步电压与人体回路电阻计算流经人体回路均值电流有效值Irms，如式(13)所示。结果表明，雷击干扰下管道特征位置B2处接触电压、跨步电压峰值均最大，流经人体内的电流也最大，接触电压引起的人体电流为1 31 6.9 mA，跨步电压引起的人体电流为2 51.8 mA。管道沿线不同位置人员电安全风险情况如图6 所示。从图6可以看出，雷击干扰下管道距杆塔接地最近特征点位置处流经人员人体的均值电流远小于心室纤维性颤动阈值、均位于C1以下，人员无心室纤维性颤动风险，人员电危害风险小(V,/R,)dt(13)rms式中：Irms为流经人体回路均值电流有效值；R，为与人体电阻串联后回路总电阻阻值，2；V为人体电压（接触电压或跨步电压），V。2.2.2防腐蚀层损伤风险图7 为雷击干扰下管道特征观测点位置防腐蚀层耐受电压分布。从图7 可以看出，防腐蚀层耐受电压峰值（2 0 9 0 V）远小于3PE层电气绝缘强度（2 5M V/m），防腐蚀层被雷击电流击穿的风险小2.2.3管体损伤风险基于上小节中防腐层损伤风险可以看出，管道防腐蚀层受雷击击穿风险小，理论上此时3PE层保护下的管道发生雷击电损伤风险也小。考虑到管道防腐蚀层可能存在划伤、过薄甚至漏点等情况，雷击干扰下管道损伤风险评估仍参考安全间距定性评估1500-C1C2 C3B1B2一A1A2-A34A4位置Im/mA500rmsC1427.2C2915.1C3941.2500B11180.0B21316.9A1528.31500A2566.3A3580.3-2500A4427.2020406080100时间/us(a)接触电压800C1C20-C3B1B2位置I/mAA1A2 A3 A4C116.7400C23.0C33.0B1189.8B2251.80A111.9A211.9A33.8A416.7400020406080100时间/us(b)跨步电压图5接触电压、跨步电压与时间的曲线Fig.5Curves of touch voltage(a)and stepvoltage(b)with timeC1以下：无心室纤维性颤动CI以上到C2:心室纤维性颤动危险小（概率达5%）C2以上到C3：心室纤维性颤动危险中等（概率达50%）C3以上：心室纤维性颤动危险大（概率天手50%）10:2:3151-C-接触 4C,-跨步14V1652-C,-接触 5-=-C,-跨步SU/3-C-接触 6-=-C,-跨步2跨步风险接触风险跨步风险接触风险0.5A4A3A3A2B10.23A2A4B2A1C3AhdB11C2B20.1福20010001101005002.00010000Lms/mArms图6 人员人身安全风险评价图谱Fig.6Personal safety risk assessment diagram办法与定量评估办法进行。土壤电阻率取值为50 2 m，Su n d e 离子化半径取值5.6 6 m，根据式（8)计算得到Mousa离子化距离为1 1.4m。图8 为塔杆接地系统地电位升图谱，图9 为管道特征点位置管地电位。根据塔杆地电位升峰值，式（9)和式（1 0），计算得到持续电弧间距为2.1 3m、闪络电弧距离为1.2 7 m；根据管地电位峰值与式(1 1)所示管道雷击电损伤定量评估回归63陈玉亮等，输电线路雷击对临近管道产生的电磁干扰1500C1C2C3B1B2A1A2A3一A4/5005001500涂层耐受电压峰值2 0 9 0 V2500020406080100时间/s图7雷击干扰下管道防腐蚀层耐受电压分布Fig.7Withstand voltage distribution of anti-corrosioncoating of pipeline under lightning strike interference公式，计算得到各观测点位置管道雷击损伤深度。管道风险评估结果见表4。由表4可知，管道观测点均位于Sunde离子化距离外，但B2点位于Mou-sa离子化距离内，基于塔杆电位升和CEA关于持续电弧、闪络电弧距离评估办法对管道安全距离进行了评估，观测点均满足安全间距要求，其雷击损伤风险小；基于CEA烧蚀数据回归方程得到的定量腐蚀评价结果，显示其引起的最大烧蚀深度为0.1 4mm（0.8 8%壁厚），满足管道安全运行强度要求。160000155631.4塔杆-T1塔杆-T2塔杆-T380000塔杆-T490-80000020406080100时间/s图8 塔杆接地系统地电位升Fig.8Diagram of voltage rise of tower grounding10000F-C1 C2C3管地B1 0 B2位置8000电位/VA1A2A3-A46000C11149.3C21404.54000C31436.0B11828.92000B21920.10A11278.6A21355.9-2000A31372.4A41149.3-400020406080100时间/us图9管道特征点处管地电位Fig.9Pipe-to-soil potentials at typical points of pipe表4管体损伤风险结果Tab.4Pipe damage risk results距塔杆接地Sunde离子化Mousa离子化CEA持续电弧CEA闪络电弧定性评价定量评价位置最近间距/m距离/m距离/m间距/m间距/m安全间距结论烧蚀深度T/mmC131.905.6611.42.131.27安全0.10C224.525.6611.42.131.27安全0.11C320.585.6611.42.131.27安全0.12B112.475.6611.42.131.27安全0.13B28.475.6611.42.131.27安全0.14A128.515.6611.42.131.27安全0.11A226.705.6611.42.131.27安全0.11A321.885.6611.42.131.27安全0.11A431.905.6611.42.131.27安全0.103结论从人员安全、防腐蚀层完整性、管体完整性三方面梳理了雷击干扰下管道风险评估办法，并获得了雷击干扰管道风险定性、定量评估准则，基于建立的安全评价准则对某现场实际案例的雷击干扰风险进行了评价，得到的主要结论如下：（1）人员安全评价建议参考GB/T13870.2一2016电流对人和家畜的效应第2 部分：特殊情况规定的可容许的心室纤维性颤动限值评估；管道防腐蚀层完整性评估中防腐蚀层的耐受电压应小于2.5倍的防腐蚀层电气绝缘强度电压值；管体完整性评价应先基于安全间距的定性评估准则进行评估，对不满足安全间距的定性准则的管道，应开展管体损伤的定量评估，评估管道运行安全。（2）依据建立的雷击电流对管道电磁影响的风险评价指标，本案例中，人身安全风险、管道防腐蚀层击穿风险和管壁电弧熔伤风险均低于评价指标限值，管道安全风险低。参考文献：1张长秀，毕晓蕾，刘全桢，等，油气管道在雷电流C分64陈玉亮等，输电线路雷击对临近管道产生的电磁干扰量下的损伤特征分析 J实验室研究与探索，2 0 2 1，40(7):45-49,75.2CHARALAMBOUS C A,DIMITRIOU A,KIOUPISN,et al.Wall fusion of buried pipelines due to directlightning strikes:field,laboratory,and simulation in-vestigation of the damaging mechanism J.IEEETransactions on Power Delivery,2020,35（2):7 6 3-773.3KIJIMA H,TAKATO K,MURAKAWA K.Light-ning protection for gas-pipelines installed under theground J.International Journal of systems,2011(1):117-126.4刘宽，安韵竹，胡元潮，等电力线路与燃气管道交叉跨越点雷击事故防护研究 J中国安全生产科学技术,2 0 2 0,1 6(5):1 6 6-1 7 1.5史志强，张浩，熊肖容，等雷击高压输电线路对邻近输气管道的电磁影响 J.高压电器，2 0 1 9,55（1)：1 7 8-183,189.6刘乐，胡元潮，李勋，等.电力杆塔接地对邻近油气管道的影响 J.油气储运，2 0 2 1，40（6）：7 0 8 一7 1 4.7彭珑，赵媛，端木林楠，等。雷击输电线路时杆塔各处雷电流监测仿真分析 J.电网技术，2 0 1 4，38（1 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