·1566 工程科学学报，第43卷，第11期 由图9呈现的结果可见，当底层土壤电阻率 可以看出随着底层与表层土壤电阻率之比变大 增大时，土壤电位Esoil和管道电位Epipe都是呈现 时，土壤电位和管道电位均呈上升的趋势，但是上 增大的趋势，管道中心处的管地电位pipe-ol 升的幅度不同，如图10为管道中心位置三种电位 下降，两端的管地电位上升.当底层土壤电阻率 分布图，三种电位均随着比值的增大而呈线性关 为5时（即底层与表层土壤电阻率之比为0.2），土 系，但是土壤电位增长速度大于管道电位增长速 壤电位为0.6V,管道电位为02V,管地电位为 度，从而导致两者之差即管地电位也随着比值的 -0.4V:而当底层土壤电阻率上升至3000时（即底 增大而线性下降.因此呈现土壤电阻率为上低下 层与表层土壤电阻率之比为120)，土壤电位为 高的土壤分层结构对于高压直流干扰下大幅值管 358.3V,管道电位为114.8V,管地电位为-243.4V. 地电位的产生具有重要影响 400 120 350 (a) (b) 100 300 232m m 888 50Ωm 250 100Ωm 3000-m 3002m 1002m 200 7902m 15002m 150 30002m 100 50 20 0 0 20 4060 80 100 0 20 40.60 80100 Pipe length/km Pipe length/km 100 (c) 50 0 -50 -100 502-m -150 002m 3002m -200 8002m 15002m 30002m -250 0204060 80 100 Pipe length/km 图9高压直流干扰时不同底层土壤电阻率下管道沿线三种电位计算结果.(a)Eoa:(b)Ee:(c)Fpipe Fig Calculation results of three potentials along the pipeline under different bottom soil resistivities under HVDC interference:(a)E(b)Ep (c)Epipo…al 400 【Eppe--o 3.5讨论与分析 300 Esou 结合上述四种因素的结果，可以看出高压直 Eppe 200 流接地极对埋地管道干扰产生大幅值管地电位的 原因是由管道周边的土壤电位和管道电位共同决 100 定的，当接地极与管道之间的间距、管道防腐层、 0 管道长度和土壤结构发生变化时，土壤电位 -100 El和管道电位Eppc发生变化，进而引起管地电 -200 位Epeo-sol的变化. (1)当接地极与管道之间的垂直间距变小时， -300L 020406080100120 管道周边的土壤电位骤增，而管道电位变化幅度 Ratio of bottom resistivity to surface resistivity 不如土壤电位，进而引起大幅值管地电位的产生. 图10不同底层与表层土壤电阻率之比下管道中心处El、Epe和 (2)当管道防腐层不同时，在防腐层两端产生 Epipe-ooi分布图 的压降不同，即当防腐层绝缘性能较好时，管道与 Fig10 Distribution of and Epp in the center of the pipeline under the ratio of soil resistivity of different bottom and surface 附近土壤之间形成较大的电压降，该压降主要落 layers 在防腐层两侧，防腐层的存在让管道电位“远离由图 9 呈现的结果可见，当底层土壤电阻率 增大时，土壤电位 Esoil 和管道电位 Epipe 都是呈现 增大的趋势 ，管道中心处的管地电 位 Epipe-to-soil 下降，两端的管地电位上升. 当底层土壤电阻率 为 5 时（即底层与表层土壤电阻率之比为 0.2），土 壤电位为 0.6 V，管道电位为 0.2 V，管地电位为 −0.4 V；而当底层土壤电阻率上升至 3000 时（即底 层与表层土壤电阻率之比为 120） ，土壤电位为 358.3 V，管道电位为 114.8 V，管地电位为−243.4 V. 可以看出随着底层与表层土壤电阻率之比变大 时，土壤电位和管道电位均呈上升的趋势，但是上 升的幅度不同，如图 10 为管道中心位置三种电位 分布图，三种电位均随着比值的增大而呈线性关 系，但是土壤电位增长速度大于管道电位增长速 度，从而导致两者之差即管地电位也随着比值的 增大而线性下降. 因此呈现土壤电阻率为上低下 高的土壤分层结构对于高压直流干扰下大幅值管 地电位的产生具有重要影响. 5 Ω·m 12.5 Ω·m 25 Ω·m 50 Ω·m 100 Ω·m 300 Ω·m 790 Ω·m 1500 Ω·m 3000 Ω·m 0 20 40 60 80 (b) 100 120 0 20 40 60 80 100 Pipe length/km Epipe/V 0 50 100 150 200 250 300 350 400 (a) 5 Ω·m 12.5 Ω·m 25 Ω·m 50 Ω·m 100 Ω·m 300 Ω·m 790 Ω·m 1500 Ω·m 3000 Ω·m 0 20 40 60 80 100 Pipe length/km Esoil/V 5 Ω·m 12.5 Ω·m 25 Ω·m 50 Ω·m 100 Ω·m 300 Ω·m 800 Ω·m 1500 Ω·m 3000 Ω·m −250 −200 −150 −100 −50 0 50 100 (c) 0 20 40 60 80 100 Pipe length/km Epipe-to-soil/V 图 9    高压直流干扰时不同底层土壤电阻率下管道沿线三种电位计算结果. （a）Esoil；（b）Epipe；（c）Epipe-to-soil Fig.9     Calculation  results  of  three  potentials  along  the  pipeline  under  different  bottom  soil  resistivities  under  HVDC  interference:  (a) Esoil;  (b) Epipe; (c) Epipe-to-soil 0 20 40 60 80 100 120 −300 −200 −100 0 100 200 300 400 Potential/V Ratio of bottom resistivity to surface resistivity Epipe-to-soil Esoil Epipe 图 10    不同底层与表层土壤电阻率之比下管道中心处 Esoil、Epipe 和 Epipe-to-soil 分布图 Fig.10     Distribution  of Esoil, Epipe,  and Epipe-to-soil in  the  center  of  the pipeline under the ratio of soil resistivity of different bottom and surface layers 3.5    讨论与分析 结合上述四种因素的结果，可以看出高压直 流接地极对埋地管道干扰产生大幅值管地电位的 原因是由管道周边的土壤电位和管道电位共同决 定的，当接地极与管道之间的间距、管道防腐层、 管 道 长 度 和 土 壤 结 构 发 生 变 化 时 ， 土 壤 电 位 Esoil 和管道电位 Epipe 发生变化，进而引起管地电 位 Epipe-to-soil 的变化. （1）当接地极与管道之间的垂直间距变小时， 管道周边的土壤电位骤增，而管道电位变化幅度 不如土壤电位，进而引起大幅值管地电位的产生. （2）当管道防腐层不同时，在防腐层两端产生 的压降不同，即当防腐层绝缘性能较好时，管道与 附近土壤之间形成较大的电压降，该压降主要落 在防腐层两侧，防腐层的存在让管道电位“远离 · 1566 · 工程科学学报，第 43 卷，第 11 期