【摘  要】±800KV宾金特高压直流输电工程直流接地极位于浙江武义，距离金华-丽水-温州天然气输气管道约800米。特高压直流输电接地极单极运行时，会产生几千安培的入地电流，对附近管道影响较大。为研究入地电流对管道影响，及时了解杂散电流发生的时间和参数，测量管道电流是必要的。本文采用法拉第磁光效应原理，研发一种管道电流参数测量装置，投入运行，有效监视特高压直流输电单极接地时管道电流，对管道安全运行具有重要的作用。
　　【关键词】直流输电;管道电流;测量装置
　　引言
　　特高压直流输电一般为双极对称接线方式，在正常运行时，通过接地极流入大地的双极不平衡电流仅为系统额定电流的百分之一，只有几十安倍大小，对周围埋地管道的干扰不大。当输电系统发生故障为单极运行时，大地作为直流输电系统中一根导线，将有几千安倍入地电流，持续时间可达几小时。单极运行时的入地电流会从管道防腐层破损点流入（出）管道，形成强大的杂散电流，在电流流入段引起管地电位的大幅度负向偏移，发生析氢腐蚀产生气泡，造成管道防腐层剥离;在电流流出段引起管地电位的大幅度正向偏移，造成管道阴极保护失效，加剧管道腐蚀甚至引起管道穿孔;入地电流还会引起管道附属设备损害，如造成气液联动阀误动、引压管间放电烧蚀、恒电位仪输入端击穿等故障。因此，掌握单极接地时管道内部杂散电流的状态和大小，是减少特高压直流输电接地极单极运行时对油气管道损害和评估排流装置有效性的手段。
　　1 特高压直流输电单极接地概况
　　2 管道电流装置测量原理
　　法拉第磁光效应原理如图1所示，偏振光在磁光材料（磁光玻璃晶体或者光纤）中传输，当存在与传输方向一致的磁场时，偏振光将出现偏转，偏转角度被称为法拉第旋光角，其角度大小与磁场大小成正比。
　　3 管道电流测量装置
　　管道电流测量装置由光源、环形器、起偏器、相位调制器、保偏光纤、1/4波片、传感光纤、反射镜、光电转换、数据采集和通信模块组成。
　　由光源发出的光经过环型器与起偏器后，变为线偏振光。起偏器的尾纤与相位调制器的尾纤以45°熔接，线偏振光以45°注入保偏光纤，分别沿保偏光纤的X轴和Y轴传输。这两个正交模式的线偏振光经过1/4波片后，分别变为左旋和右旋圆偏振光，进入传感光纤中传播。载流导线中传输的电流产生磁场，在传感光纤中产生法拉第磁光效应，使这两束圆偏振光的相位差发生变化并以不同的速度传输，在镜面处反射后，两束圆偏振光的偏振模式互換（即左旋光变为右旋光，右旋光变为左旋光）再次通过传感光纤，并再次经历法拉第效应使两束光产生的相位差加倍。这两束光再次通过1/4波片后，恢复为线偏振光。两束光在起偏器处发生干涉，携带相位差信号的光进入光电转换进入数据采集和通信模块。根据法拉第磁光效应与安培环路定律可知，载流导线中传输的电流大小与相位差成正比，因此通过检测光相位差信号可计算出待测电流值。
　　整套装置采用太阳能和蓄电池供电，采用GPRS 将数据传回服务器，在通信协议上还移植了消息队列遥测传输协议栈（MQTT），更便于在带宽和网络受限的物联网环境下传输消息。
　　4 应用情况
　　2018年6月研发的电流测量装置安装在武义接地极附件的管道上，电流最小测量值为0.5A（保证5%精度），7月10日成功测量到金宾直流接地极单极运行，在入地电流2000-3000A的情况下，管道内部电流最大值为7A。由于金丽温管道针对宾金特高压直流工程，敷设了几十公里的排流锌带，采用了分段隔离等防治手段，通过管道电流测量装置的实测值，证明了管道排流工程的有效性，与仿真模拟值基本相符。
　　（作者单位：1.浙江能源天然气集团有限公司;2.浙江浙能天然气运行有限公司）