高壓直流干擾大幅值管地電位產(chǎn)生原因及影響因素分析

袁 洵，杜艷霞，梁 毅，秦潤(rùn)之

北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院，北京 100083

高壓直流輸電是一種用于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)母咝瘦旊姺绞?，具有容量大、損耗小、穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)[1–5]. 目前，我國(guó)已有多條大型高壓直流輸電工程投產(chǎn)運(yùn)行，例如西電東送工程、北電南送工程、向家壩–上海和哈密–鄭州等高壓直流輸電工程，并且還有多條高壓直流輸電系統(tǒng)正在規(guī)劃建設(shè)中[5–7].

通常高壓直流輸電系統(tǒng)接地極有雙極模式和單極模式兩種運(yùn)行模式[8–9]，我國(guó)高壓直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中多采用雙極大地方式，但在建設(shè)投運(yùn)初期、檢修以及出現(xiàn)故障排查時(shí)，常采用單極大地返回運(yùn)行方式，單極模式相對(duì)于雙極而言，接地極放電影響范圍大，干擾強(qiáng)度高[10–12]，這是因?yàn)樵趩螛O模式運(yùn)行中多采用以大地為回路的運(yùn)行方式，此時(shí)通過(guò)接地極可向大地注入高達(dá)數(shù)千安培的電流，這些注入土壤中的電流會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而在附近的金屬設(shè)施（如管道）中引入過(guò)大的電流和電壓[13–15]，這些瞬間產(chǎn)生的大電流可能會(huì)加速管道腐蝕，產(chǎn)生打火放電現(xiàn)象，甚至燒毀附近的陰極保護(hù)設(shè)備[12, 16–19]. 目前，我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)多起高壓直流輸電系統(tǒng)接地極單極放電引起的干擾問(wèn)題，如廣東省天然氣管網(wǎng)有限公司鰲廣干線受南方電網(wǎng)云廣輸電系統(tǒng)干擾時(shí)，多臺(tái)恒電位儀燒壞，甚至發(fā)生機(jī)柜著火等事故[16]；魚(yú)龍嶺接地極放電導(dǎo)致在廣東某天然氣管道測(cè)試得到管道上的干擾電壓高達(dá) 140.5 V (vsCSE)[17]（相對(duì)于銅–硫酸銅電極的電位）；在翁源接地極測(cè)試得到的距離接地極最近的管道位置通電電位正向偏移至 100 V (vsCSE)左右[18]. 上述案例的出現(xiàn)使得高壓直流輸電系統(tǒng)接地極對(duì)埋地管道的干擾問(wèn)題引起了國(guó)內(nèi)管道及電力行業(yè)的廣泛關(guān)注. 盡管在國(guó)外有一些關(guān)于高壓直流干擾研究的報(bào)道[20–21]，如早在1971年，美國(guó)學(xué)者就開(kāi)始研究高壓直流接地極對(duì)周圍鑄鐵管道的干擾和危害[21]. 但是由于國(guó)內(nèi)的電壓等級(jí)不斷提高，放電電流大，并且接地極與管道之間的間距遠(yuǎn)小于國(guó)外的案例，因此產(chǎn)生的干擾幅值遠(yuǎn)高于國(guó)外. 如Qin等[22]在牛從接地極測(cè)試得到的最高管地通電電位甚至高達(dá) 304 V (vsCSE)，這嚴(yán)重威脅著人員的安全和管道防護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行. 上述案例中出現(xiàn)的大幅值管地電位均表明高壓直流接地極對(duì)管道會(huì)造成很嚴(yán)重的干擾，但是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)其大幅值電位產(chǎn)生的原因沒(méi)有深入的分析，對(duì)產(chǎn)生大幅值電位的影響因素也沒(méi)有系統(tǒng)的探討. 而國(guó)內(nèi)對(duì)于高壓直流干擾這種新型干擾的相關(guān)研究尚處于起步階段，并且由于高壓直流干擾時(shí)影響范圍大、涉及面積廣等因素[23]，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)的手段無(wú)法有效的進(jìn)行，因此國(guó)內(nèi)外通常采用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行探索與研究.

本文基于實(shí)際的工程參數(shù)建立了高壓直流干擾電場(chǎng)計(jì)算模型，利用數(shù)值模擬計(jì)算技術(shù)對(duì)高壓直流干擾大幅值管地電位的產(chǎn)生原因進(jìn)行探究，并考察影響大幅值管地電位產(chǎn)生的影響因素，以期為后續(xù)的高壓直流工程建設(shè)提供參考和借鑒.

1 研究方法及參數(shù)選取

本文建立模型所使用的CDEGS軟件是加拿大SES公司開(kāi)發(fā)的一種專業(yè)工程軟件，其中軟件中的HIFREQ模塊考慮了導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)中的感應(yīng)、電容和傳導(dǎo)干擾效應(yīng)[24]. 可以用于計(jì)算地下和架空導(dǎo)線網(wǎng)絡(luò)中的電流分布和電場(chǎng)、磁場(chǎng)等，分析由任意方向的地上和地下導(dǎo)體組成的網(wǎng)絡(luò)，以及由于輸電線路等的存在而在管道和其他地下物體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流和電壓.

從上世紀(jì)六十年代起，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)始針對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)對(duì)埋地管道的影響進(jìn)行模擬計(jì)算研究，其中CDEGS軟件作為國(guó)際權(quán)威認(rèn)證的數(shù)值模擬計(jì)算軟件已經(jīng)被廣泛認(rèn)可. Bi等[6]通過(guò)CDEGS軟件分析了5000 A單極電流對(duì)哈密南部接地運(yùn)行的影響，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果與模擬結(jié)果作對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好；Gong等[13]通過(guò)CDEGS軟件建立了在復(fù)雜土壤結(jié)構(gòu)下的干擾模型，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和計(jì)算結(jié)果的比較，驗(yàn)證了模型的合理性.

本文基于CDEGS軟件建立模型，利用±500 kV某高壓直流接地極以及附近埋地金屬管道實(shí)際參數(shù)作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證模型的合理可行性，最后利用驗(yàn)證后的模型通過(guò)改變不同參數(shù)，考察了接地極與管道之間的垂直間距、管道防腐層、管道長(zhǎng)度、土壤結(jié)構(gòu)四個(gè)因素對(duì)管地電位的影響規(guī)律. 圖1為本次論文研究中接地極與管道模型示意圖，表1為模型驗(yàn)證所用參數(shù)及后續(xù)規(guī)律研究時(shí)的參數(shù)表，表2和表3為接地極和土壤結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù).

圖1 接地極與管道相對(duì)位置示意圖Fig.1 Diagram of relative position between the grounding electrode and pipeline

表1 管道參數(shù)Table 1 Pipe parameters

表2 高壓直流接地極參數(shù)Table 2 Parameters of high-voltage direct current (HVDC) grounding electrode

表3 土壤結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 3 Soil structure parameters

2 模型驗(yàn)證

為了探究利用軟件建立模型的可行性，本文基于某實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)案例參數(shù)（表1中基礎(chǔ)模型參數(shù)）建立模型，并利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果作對(duì)比，計(jì)算結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)值匹配如圖2所示. 可以看出現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果吻合較好，即模型是合理可行的.

圖2 模型計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)匹配圖Fig.2 Matching diagram of model calculation results and field data

3 大幅值管地電位的產(chǎn)生原因及影響因素分析

利用第1節(jié)驗(yàn)證后的模型模擬了高壓直流接地極單極運(yùn)行時(shí)對(duì)埋地管道干擾產(chǎn)生的管地電位分布. 由圖2可知，管道在測(cè)試點(diǎn)1處的管地電位高達(dá)?304 V，為了探究其高幅值的原因，首先結(jié)合軟件以無(wú)窮遠(yuǎn)處為電位零點(diǎn)，定義了三個(gè)參數(shù)：Esoil—土壤中的電位，即土壤相對(duì)于遠(yuǎn)地點(diǎn)（零點(diǎn)）的電位；Epipe—管道的電位，即管道鋼金屬相對(duì)于遠(yuǎn)地點(diǎn)（零點(diǎn)）的電位；Epipe-to-soil—管道對(duì)近地電位，簡(jiǎn)稱為管地電位.

由圖3所示為三種電位的位置示意圖，圖4為基礎(chǔ)模型計(jì)算得到的土壤電位Esoil和管道電位Epipe電位圖，而管地電位Epipe-to-soil得到的結(jié)果即圖2的結(jié)果. 以管道受干擾程度最大點(diǎn)的電位為例，模型計(jì)算得到的Esoil為 478.3 V，Epipe為 159.2 V，而管地電位即Epipe-to-soil為–319.1 V，可以看出他們之間的關(guān)系為Epipe-to-soil=Epipe–Esoil，這也與圖3給出的關(guān)系相符. 因?yàn)橥ǔＴ诘乇頊y(cè)得的管道對(duì)地電位，是由管道電位和附近土壤電位共同決定的，而且管道電位和附近的土壤電位會(huì)因?yàn)楣艿阑蚪拥貥O的某些參數(shù)發(fā)生改變而產(chǎn)生不同的結(jié)果. 比如由圖5所示，從接地極中心處垂直延伸至管道外側(cè)的測(cè)試點(diǎn)1處的垂直線上，隨著管道離接地極的距離越大，Esoil不斷下降. 這是因?yàn)楫?dāng)接地極放電時(shí)，會(huì)在土壤中產(chǎn)生一個(gè)地電場(chǎng)，接地極類似于一個(gè)電場(chǎng)源，其周邊的土壤電位會(huì)變成一種等電位線的梯度場(chǎng)，距離接地極越遠(yuǎn)，土壤電位越低. 因此為了探究哪些參數(shù)改變時(shí)會(huì)影響管道電位和土壤電位，進(jìn)而產(chǎn)生高幅值管地電位，本文將利用CDEGS軟件建立模型，基于表1～3給出的參數(shù)探究接地極與管道之間的垂直間距、管道防腐層、管道長(zhǎng)度和土壤結(jié)構(gòu)四個(gè)因素對(duì)管地電位的影響規(guī)律.

圖3 高壓直流干擾中 Esoil、Epipe 和 Epipe-to-soil三種計(jì)算電位示意圖Fig.3 Diagram of the three calculated potentials of Esoil, Epipe, and Epipe-to-soil under HVDC interference

圖4 基礎(chǔ)模型中管道沿線兩種電位計(jì)算結(jié)果. （a）Esoil；（b）EpipeFig.4 Calculation results of two potentials along the pipeline in the validation model: (a) Esoil; (b) Epipe

圖5 接地極周圍土壤電位沿線分布圖Fig.5 Distribution of soil potential around the grounding electrode

3.1 接地極與管道間的垂直間距對(duì)管地電位的影響

當(dāng)管道與接地極之間的垂直間距發(fā)生變化時(shí)，管道處于接地極電場(chǎng)的不同位置，因此其土壤電位和管道電位會(huì)發(fā)生變化，為了對(duì)比不同間距的效果，分別選取垂直間距為1、3、5和10 km進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如圖6所示.

圖6 高壓直流干擾時(shí)不同垂直間距下管道沿線三種電位計(jì)算結(jié)果. （a）Esoil；（b）Epipe；（c）Epipe-to-soilFig.6 Calculation results of three types of potential along the pipeline under different vertical spacings under HVDC interference: (a) Esoil; (b) Epipe;(c) Epipe-to-soil

由圖6可見(jiàn)，圖6（a）中呈現(xiàn)的規(guī)律為距離接地極越近，管道中心處的土壤電位Esoil越大，這也與圖6（b）給出的結(jié)果相符，并且隨著接地極與管道之間的間距越小時(shí)，管道電位Epipe逐漸增大，管道中心處的管地電位Epipe-to-soil大幅減小，兩端小幅增大. 當(dāng)管道與接地極之間的垂直間距從1 km增大到10 km時(shí)，管道中心處的土壤電位從493.2 V 降低到 49.6 V，管道電位從 47.1 V 降低到23.5 V，可以看出隨著接地極與管道之間的間距變大時(shí)，管道電位的變化幅度不如土壤電位，由此造成了兩者之差即管地電位相差很大，當(dāng)管道與接地極之間的垂直間距為1 km時(shí)，管地電位高達(dá)?446.1 V，而垂直間距為 10 km時(shí)，管地電位為?26.1 V. 因此當(dāng)接地極與管道之間的垂直間距變小時(shí)，管道周邊的土壤電位驟增，而管道電位變化幅度不如土壤電位，因此土壤電位相對(duì)于管道電位在垂直間距發(fā)生改變時(shí)對(duì)管地電位的影響更為關(guān)鍵.

3.2 管道防腐層類型對(duì)管地電位的影響

當(dāng)來(lái)自接地極的電流通過(guò)土壤注入管道時(shí)需要跨過(guò)管道外側(cè)的防腐層，因此管道防腐層絕緣性能變化可能對(duì)高壓直流干擾管地電位產(chǎn)生影響. 為了對(duì)比不同防腐層的效果，分別選取3PE、煤焦油瓷漆和無(wú)防腐層（裸鋼管道）三種管道外防腐層，三種防腐層的面電阻率分別為105、104和0 Ω·m2進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如圖7所示.

圖7 高壓直流干擾時(shí)不同防腐層下管道沿線三種電位計(jì)算結(jié)果. （a）Esoil；（b）Epipe；（c）Epipe-to-soilFig.7 Calculation results of three types of potential along the pipeline under different anticorrosive coatings under HVDC interference: (a) Esoil; (b) Epipe;(c) Epipe-to-soil

由圖7可見(jiàn)，隨著防腐層面電阻率的增大，管道中心處的土壤電位Esoil增大，管道電位Epipe減小，管道兩端的規(guī)律相反. 以管道中心位置為例，當(dāng)防腐層面電阻率為 105Ω·m2時(shí)（3PE 防腐層）土壤電位Esoil為 98.8 V，管道電位Epipe為 30.5 V，管地電位Epipe-to-soil為–68.3 V；當(dāng)防腐層面電阻率為104Ω·m2時(shí)（煤焦油瓷漆）土壤電位為 86.0 V，管道電位為 32.6 V，管地電位為–53.3 V；而當(dāng)防腐層面電阻率為 0 Ω·m2時(shí)（裸鋼管道）土壤電位為 39.3 V，管道電位為 38.9 V，管地電位為–0.4 V. 可以看出裸鋼管道中獲得的管地電位遠(yuǎn)小于3PE和煤焦油瓷漆兩種防腐層. 這是因?yàn)槁愎軟](méi)有防腐層的阻隔，不會(huì)在防腐層上產(chǎn)生高的分壓，從而使得得到的管地電位接近0 V，而當(dāng)防腐層的性能很好時(shí)，防腐層的電阻很高，土壤電位和管道電位有很大差異，因此會(huì)產(chǎn)生很高的管地電位，高絕緣性能的防腐層對(duì)高壓直流干擾下大幅值管地電位的產(chǎn)生具有很大貢獻(xiàn).

3.3 管道長(zhǎng)度對(duì)管地電位的影響

當(dāng)電流在管道中流動(dòng)時(shí)，管道的長(zhǎng)度不同，也會(huì)對(duì)管道的干擾產(chǎn)生不同的結(jié)果. 為了對(duì)比不同管道長(zhǎng)度的效果，分別選取長(zhǎng)度為1、5、10、30、50和100 km進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如圖8所示.

圖8 高壓直流干擾時(shí)不同管道長(zhǎng)度下管道沿線三種電位計(jì)算結(jié)果. （a）Esoil；（b）Epipe；（c）Epipe-to-soilFig.8 Calculation results of three types of potential along the pipeline under different pipeline lengths under HVDC interference: (a) Esoil; (b) Epipe;(c) Epipe-to-soil

由圖8可見(jiàn)，當(dāng)管道長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，土壤電位Esoil基本不發(fā)生變化，而管道電位Epipe隨著管道長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而降低，當(dāng)管道長(zhǎng)度從 1 km變到100 km時(shí)，管道中心處的土壤電位僅從100.7 V變化至 98.8 V，管道電位從 100.5 V 降低為 30.5 V，可以看出隨著管道長(zhǎng)度變長(zhǎng)時(shí)，土壤電位的變化幅度不如管道電位，由此造成了兩者之差即管地電位相差很大，當(dāng)管道長(zhǎng)度為1 km時(shí)，管道中心處的管地電位Epipe-to-soil僅為?0.3 V 左右，而管道長(zhǎng)度為 100 km時(shí)，管地電位為?68.3 V. 因此管道的長(zhǎng)距離對(duì)于高壓直流干擾下大幅值管地電位的產(chǎn)生具有重要影響.

3.4 土壤結(jié)構(gòu)對(duì)管地電位的影響

埋地油氣管道通常埋設(shè)于土壤環(huán)境中，而高壓直流接地極單極運(yùn)行時(shí)會(huì)向土壤注入電流，因此土壤會(huì)成為電流的傳導(dǎo)路徑，從而土壤環(huán)境的不同會(huì)對(duì)接地極對(duì)埋地管道的干擾有一定影響.通常在實(shí)際案例中，土壤結(jié)構(gòu)在大地中的分布一般是不均勻的. 為了研究土壤結(jié)構(gòu)對(duì)高壓直流干擾的影響，本文通過(guò)改變底層土壤電阻率分別為5、12.5、25、50、100、300、800、1500 和 3000 Ω·m，建立了9種不同土壤結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)控制表層與底層土壤電阻率的比值，計(jì)算其對(duì)管道干擾的影響規(guī)律. 土壤電阻率變化具體如表4.

表4 土壤結(jié)構(gòu)計(jì)算的分層情況Table 4 Layering of the soil structure calculation

由圖9呈現(xiàn)的結(jié)果可見(jiàn)，當(dāng)?shù)讓油寥离娮杪试龃髸r(shí)，土壤電位Esoil和管道電位Epipe都是呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，管道中心處的管地電位Epipe-to-soil下降，兩端的管地電位上升. 當(dāng)?shù)讓油寥离娮杪蕿?時(shí)（即底層與表層土壤電阻率之比為0.2），土壤電位為 0.6 V，管道電位為 0.2 V，管地電位為?0.4 V；而當(dāng)?shù)讓油寥离娮杪噬仙?000時(shí)（即底層與表層土壤電阻率之比為120），土壤電位為358.3 V，管道電位為 114.8 V，管地電位為?243.4 V.可以看出隨著底層與表層土壤電阻率之比變大時(shí)，土壤電位和管道電位均呈上升的趨勢(shì)，但是上升的幅度不同，如圖10為管道中心位置三種電位分布圖，三種電位均隨著比值的增大而呈線性關(guān)系，但是土壤電位增長(zhǎng)速度大于管道電位增長(zhǎng)速度，從而導(dǎo)致兩者之差即管地電位也隨著比值的增大而線性下降. 因此呈現(xiàn)土壤電阻率為上低下高的土壤分層結(jié)構(gòu)對(duì)于高壓直流干擾下大幅值管地電位的產(chǎn)生具有重要影響.

圖9 高壓直流干擾時(shí)不同底層土壤電阻率下管道沿線三種電位計(jì)算結(jié)果. （a）Esoil；（b）Epipe；（c）Epipe-to-soilFig.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

圖10 不同底層與表層土壤電阻率之比下管道中心處 Esoil、Epipe和Epipe-to-soil分布圖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 討論與分析

結(jié)合上述四種因素的結(jié)果，可以看出高壓直流接地極對(duì)埋地管道干擾產(chǎn)生大幅值管地電位的原因是由管道周邊的土壤電位和管道電位共同決定的，當(dāng)接地極與管道之間的間距、管道防腐層、管道長(zhǎng)度和土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，土壤電位Esoil和管道電位Epipe發(fā)生變化，進(jìn)而引起管地電位Epipe-to-soil的變化.

（1）當(dāng)接地極與管道之間的垂直間距變小時(shí)，管道周邊的土壤電位驟增，而管道電位變化幅度不如土壤電位，進(jìn)而引起大幅值管地電位的產(chǎn)生.

（2）當(dāng)管道防腐層不同時(shí)，在防腐層兩端產(chǎn)生的壓降不同，即當(dāng)防腐層絕緣性能較好時(shí)，管道與附近土壤之間形成較大的電壓降，該壓降主要落在防腐層兩側(cè)，防腐層的存在讓管道電位“遠(yuǎn)離了”附近土壤，從而造成當(dāng)測(cè)試高絕緣性能防腐層管道時(shí)產(chǎn)生大幅值管地電位的根本原因?yàn)榉栏瘜觾?nèi)側(cè)管體與外側(cè)土壤之間巨大的電位差.

（3）當(dāng)管道長(zhǎng)度變長(zhǎng)時(shí)，管道電位呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而土壤電位基本不變，管道上的電位相當(dāng)于通過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)的管道把其“拉向”遠(yuǎn)地，從而造成管地電位高幅值的產(chǎn)生.

（4）當(dāng)土壤呈現(xiàn)水平分層結(jié)構(gòu)時(shí)，不同的土壤電阻率會(huì)影響管道所處位置的土壤電位和管道電位，進(jìn)而影響流過(guò)金屬管道的直流電流，造成對(duì)管道干擾程度的不同. 隨著底層土壤電阻率越高，即底層與表層土地電阻率的比值變大時(shí)，土壤電位和管道電位呈現(xiàn)線性增加，但是土壤電位增大的幅度大于管道電位，因此造成管地電位呈現(xiàn)高幅值的結(jié)果.

結(jié)合上述四種因素的分析，可以得出高壓直流干擾下大幅值管地電位是在接地極與管道距離較近、管道高絕緣性能防腐層、管道的長(zhǎng)距離和土壤結(jié)構(gòu)共同作用下產(chǎn)生的，距離越近、防腐層絕緣性能越高、管道長(zhǎng)度越長(zhǎng)，以及表層土壤電阻率低于底層的土壤分層結(jié)構(gòu)是造成高壓直流大幅值管地電位產(chǎn)生的根本原因.

4 結(jié)論

利用數(shù)值模擬軟件建立高壓直流接地極對(duì)管道干擾的模型，首先通過(guò)對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果驗(yàn)證模型的合理可行性，并利用驗(yàn)證后的模型改變參數(shù)，分析接地極與管道垂直間距、管道防腐層、管道長(zhǎng)度和土壤結(jié)構(gòu)四個(gè)因素，獲得了管道周圍土壤電位、管道電位和管地電位的影響規(guī)律，得到高壓直流大幅電位產(chǎn)生的原因，具體結(jié)論如下：

（1）大幅值管地電位可由管道電位和附近的土壤電位之差獲得，是由兩者共同決定的.

（2）管道與接地極之間的間距變小會(huì)造成土壤電位和管道電位增大，而管道電位增大幅度不如土壤電位，進(jìn)而引起管地電位的大幅偏移.

（3）防腐層的絕緣性能越好，土壤電位與管道電位之間的差值越大，進(jìn)而引起防腐層兩側(cè)大幅值電位差，造成管地電位的大幅偏移.

（4）管道長(zhǎng)度增加會(huì)造成管道電位的變化，而土壤電位基本不變，從而引起管地電位增大.

（5）當(dāng)土壤結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)上層土壤電阻率低，下層土壤電阻率高的水平土壤分層結(jié)構(gòu)時(shí)，隨著底層土壤電阻率的增大，土壤電位的增加幅度大于管道電位，進(jìn)而引起管地電位的大幅偏移.