當(dāng)管道與強(qiáng)電力線路（主要是交流高壓輸電線路和交流電氣化鐵路）并行或者交叉時(shí)，會(huì)受到交流干擾。按照交流干擾的產(chǎn)生方式可將交流干擾分為3類：電容耦合、電阻耦合、電感耦合。

下面對(duì)這三種干擾進(jìn)行詳細(xì)介紹：

01電容耦合

任何兩個(gè)由介電材料分開(kāi)的導(dǎo)電體都可以等效為電容器，如圖1所示。

圖1 電容器

對(duì)于電容器，當(dāng)向兩導(dǎo)電體上施加直流（DC）電壓時(shí)，電荷在電容器的導(dǎo)電體平板上聚集。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)電荷不斷聚集，電流不斷減小并最終達(dá)到零。由于這一過(guò)程發(fā)生的時(shí)間非常短，因此電容器相對(duì)于直流可視為開(kāi)路；而當(dāng)向兩導(dǎo)電體上施加交流（AC）電壓時(shí)，交流的第一個(gè)半周期，電荷在導(dǎo)電平板聚集。交流的第二個(gè)半周期，兩導(dǎo)電體發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)，電流反方向流動(dòng)，這時(shí)導(dǎo)電體平板放電并開(kāi)始以相反的極性充電。在每個(gè)周期中重復(fù)：充電→放電→反方向充電→反方向放電的過(guò)程。因此，可認(rèn)為交流電流可連續(xù)地流過(guò)電容器。隨著交流頻率的增加，電容器對(duì)電流的阻抗降低，即高頻時(shí)電容器相對(duì)于交流可視為短路。

電力線路與油氣管道之間由于電場(chǎng)作用，通過(guò)分布電容耦合使得管道產(chǎn)生電位稱為電容耦合。

圖2 管道建設(shè)期間的電容耦合

如圖2所示，當(dāng)管道與架空高壓輸電線或電氣化鐵路相互靠近，并且管道安置在與土壤絕緣較好的物體上時(shí)（例如：管道準(zhǔn)備焊接時(shí)放置在木枕或塑料支架上），滿足構(gòu)成電容器的基本元素，即兩個(gè)導(dǎo)電體以及將其隔開(kāi)的介電材料。在這種情況下，輸電線可視為一個(gè)導(dǎo)電體，而管道充當(dāng)另一個(gè)導(dǎo)電體，它們被空氣（介電材料）隔開(kāi)，形成一個(gè)電容器；相似的，第二個(gè)電容器在管道和大地（大地可視為導(dǎo)電體）之間形成。此時(shí)，在管道與電力線之間以及管道與地表之間組成分壓電容回路，從而在管道上耦合出交流電壓。

電容耦合主要發(fā)生在管道的施工期間，一旦管道埋地，管道就可通過(guò)涂層中的微孔接地，消除電容耦合。

02電阻耦合

故障電流或土壤中的雜散電流引起的電接觸、飛弧或局部電壓錐，使得管道產(chǎn)生對(duì)地電壓稱為電阻耦合。

圖3 塔基線路發(fā)生故障時(shí)的電阻耦合

如圖3所示，當(dāng)電流線路發(fā)生故障時(shí)，大量的交流電流通過(guò)鐵塔流入土壤，在其周圍形成一個(gè)很強(qiáng)的電場(chǎng)。此時(shí)，如果管道在鐵塔附近，土壤中的交流電流就會(huì)通過(guò)管道涂層進(jìn)入管道，并在遠(yuǎn)方涂層較差的地方流出管道，從而造成管道的腐蝕。如果電流過(guò)大，它可能產(chǎn)生電弧擊毀管道防腐絕緣層和陰極保護(hù)設(shè)備，甚至?xí)苯訜┙饘俟艿馈?/span>

此外，在管道的施工期間，施工設(shè)備可能與高壓導(dǎo)線距離過(guò)近引起飛弧，有時(shí)施工設(shè)備可能直接與導(dǎo)電電線接觸。這種情況下，設(shè)備本身及周圍物體上會(huì)產(chǎn)生接觸電壓。所以，施工人員在進(jìn)行維修工作時(shí)需要格外小心，確保與架空電力線保持足夠的安全距離。為了避免高壓輸電線故障時(shí)從高壓鐵塔向管道放電，應(yīng)當(dāng)保證管道與鐵塔的角支撐腿或者與鐵塔接地之間的距離大于2m。如果管道與交流電氣化鐵路的鐵軌發(fā)生交叉，管道與拉線的上邊緣之間的距離要大于1.5m。如果管道與高壓電纜發(fā)生交叉，電纜與管道的間距要大于0.2m。

03電感耦合

通過(guò)電磁感應(yīng)的方式管道可以產(chǎn)生交流電壓和交流電流，這種情況類似于感應(yīng)式探管儀在管道上誘發(fā)聲音信號(hào)，或者變壓器的初級(jí)線圈可誘發(fā)電流通過(guò)次級(jí)線圈。

首先考慮電流在簡(jiǎn)單導(dǎo)體中流動(dòng)的情況（圖4）。

圖4 電流在導(dǎo)線中產(chǎn)生的電磁場(chǎng)

電流流動(dòng)在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)，由磁力線表示（磁通量為F）。磁場(chǎng)的強(qiáng)度正比于電流大小，反比于與導(dǎo)體的距離。使用常規(guī)的右手法則，如果一個(gè)人將其右手沿導(dǎo)線放置——拇指指向電流的方向——則其余手指將指向磁場(chǎng)的方向。

當(dāng)導(dǎo)體和磁場(chǎng)之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁感應(yīng)就會(huì)發(fā)生。這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以是導(dǎo)體通過(guò)固定磁場(chǎng)的物理移動(dòng)，也可以是磁場(chǎng)通過(guò)固定導(dǎo)體的移動(dòng)。第一種情況的最明顯的例子是發(fā)電機(jī)，其中旋轉(zhuǎn)電線線圈通過(guò)一個(gè)固定磁場(chǎng)而產(chǎn)生電流。另外一個(gè)例子是：海水（導(dǎo)體）的潮汐通過(guò)地球磁場(chǎng)可以產(chǎn)生地磁大地電流。第二種情況中，當(dāng)磁場(chǎng)源和導(dǎo)體均固定不動(dòng)時(shí)，為了在導(dǎo)體中誘發(fā)電流則磁場(chǎng)本身必須移動(dòng)。這可以通過(guò)使用AC電流產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)該可變磁場(chǎng)在導(dǎo)體中擴(kuò)張或收縮時(shí)，便出現(xiàn)了磁場(chǎng)的相對(duì)移動(dòng)。這種情況最好的例子是變壓器（圖5）。

圖5 多匝鐵芯變壓器中的電磁感應(yīng)

AC電流I1流經(jīng)變壓器的初級(jí)線圈，圍繞線圈的每一匝產(chǎn)生了磁場(chǎng)，這些磁場(chǎng)連接到一起形成了一個(gè)大磁場(chǎng)。圍繞線圈形成的磁場(chǎng)一般會(huì)流失到線圈附近的外圍，但是，通過(guò)引入一個(gè)鐵質(zhì)或其他磁性材質(zhì)的變壓器芯，便可以將磁場(chǎng)主要限制在變壓器芯內(nèi)。次級(jí)線圈也纏繞在鐵芯上。另外，初級(jí)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在次級(jí)線圈的每一匝周圍擴(kuò)張或收縮，便在次級(jí)線圈中誘發(fā)了次級(jí)電流I2。為了使變壓器高能效工作，線圈和芯的設(shè)計(jì)應(yīng)可以使盡可能多的能量從初級(jí)線圈轉(zhuǎn)移到次級(jí)線圈。變壓器可以這樣簡(jiǎn)單地構(gòu)成：將一導(dǎo)體放置在圍繞另一導(dǎo)體的隨時(shí)間而變的磁場(chǎng)內(nèi)（圖6），但是這種變壓器效率極低。注意，圖中感應(yīng)的電流與初級(jí)電流流向不同。根據(jù)楞次定律的表述，感應(yīng)電流朝某個(gè)方向流動(dòng)，產(chǎn)生次級(jí)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)傾向于對(duì)抗初級(jí)磁場(chǎng)的任何變化。由于施加的是交流電流，因此箭頭只顯示了特定瞬時(shí)的電流方向，其目的主要是顯示次級(jí)電流與初級(jí)電流是不同相的。

圖6 單匝空氣芯變壓器內(nèi)的電磁感應(yīng)

圖6所示的單匝空氣芯變壓器的例子代表了管道與輸電線平行時(shí)發(fā)生的電磁耦合（圖7）。前面提到靜電感應(yīng)產(chǎn)生的電壓正比于輸電線電壓，而這里電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電壓和電流均正比于輸電線電流。隨著管道和輸電線平行部分長(zhǎng)度的增加，這二者之間的電磁耦合也會(huì)增加，就像增加變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈的匝數(shù)可以提高其變壓效率一樣。

圖7 管道和其上方高壓交流輸電線間的電磁耦合

管道中感應(yīng)產(chǎn)生的AC電流在電流排放至大地的部位產(chǎn)生管地電壓。這些電磁感應(yīng)電壓和電流取決于輸電線電流而非輸電線電壓。感應(yīng)電壓既可以影響管道的完整性還可以影響操作人員和大眾的安全。

按照交流干擾的時(shí)間可將交流干擾分為以下三類。

①瞬間干擾

電力系統(tǒng)發(fā)生故障或遭受雷擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生高達(dá)幾千伏的電壓，但是由于系統(tǒng)切斷時(shí)間快，電流故障的持續(xù)時(shí)間一般小于0.5s，所以稱為瞬間干擾。瞬間干擾主要危害是由于電壓過(guò)高，會(huì)對(duì)人身安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。同時(shí)極高的電壓會(huì)導(dǎo)致管道防腐層被擊穿，當(dāng)管道與電力系統(tǒng)接地極距離較近時(shí)還會(huì)產(chǎn)生電弧通道，燒穿管道引起事故。

②間歇干擾

當(dāng)管道處在交流電氣化鐵路附近時(shí)，列車經(jīng)過(guò)時(shí)電力系統(tǒng)會(huì)有較大的負(fù)載電流，而且電流隨列車的位置、列車重量及列車運(yùn)行狀態(tài)（如啟動(dòng)、上坡等）的變化而變化，電流變化幅度可從幾伏到幾千伏。其特點(diǎn)是作用時(shí)間間歇變化，并伴有尖峰電壓。

③持續(xù)干擾

高壓輸電線正常運(yùn)行時(shí)，穩(wěn)定的負(fù)載電流也會(huì)使管道產(chǎn)生感應(yīng)電壓，由于正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載電流較低使得感應(yīng)電壓相比瞬間干擾要低。一般的持續(xù)干擾電壓為幾伏到幾百伏。但是，由于持續(xù)電壓是長(zhǎng)期的影響，在其作用下，會(huì)使管道產(chǎn)生交流腐蝕，導(dǎo)致防腐層剝離，使管道金屬發(fā)生氫破壞。對(duì)于采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)的管道，過(guò)高的交流電壓會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極性能下降，甚至出現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)，加速管道腐蝕。對(duì)于外加電流保護(hù)管道，交流干擾會(huì)影響參比電極的測(cè)量，導(dǎo)致恒電位儀輸出電流增加，甚至損壞陰極保護(hù)設(shè)備。