учебное пособие. Учебное-пособие. Учебное пособие аннотация общество Газпром трансгаз Югорск
 Скачать 6.85 Mb.
|
|
Измерение поляризационного потенциала. Рис.17 Измерение поляризационного потенциала Поляризационный потенциал – является основным показателем защиты газопровода. Измеряется при условии, что удельное сопротивление грунта не более 150ом.м Датчик и электрод сравнения устанавливается на уровне оси газопровода в 10- 15см. от его поверхности. Показания поляризационного потенциала снимается в течении 15мин. Среднее значение потенциала определяется как среднеарифметическое измеренных мгновенных значений потенциала. Методы, 138 которые могут быть рекомендованы для использования в полевых условиях, опираются на два принципа: - метод отключения тока защиты сооружения и измерение потенциала непосредственно вслед за отключением тока; - метод отключения тока поляризации вспомогательного электрода, имитирующего дефект в изоляционном покрытии, и измерение его потенциала. Метод отключения тока поляризации вспомогательного электрода реализуется с помощью специального мультиметра 43313., который имеет электронный коммутатор, обеспечивающий поляризацию вспомогательного электрода от защищаемого сооружения и измерение на нем поляризационного потенциала, свободного от омической составляющей. Продолжительность цикла работы коммутатора составляет 16 мс. Во время замкнутого состояния ключа Кп происходит поляризация вспомогательного электрода током, проходящим по цепи: анодное заземление - грунт - вспомогательный электрод - защищаемое сооружение. При разомкнутом состоянии ключа Кп ток через вспомогательный электрод не протекает, и в это время происходит замыкание ключа заряда Кз, который соединяет вспомогательный электрод с конденсатором, запоминающим величину поляризационного потенциала вспомогательного электрода. В приборе предусмотрена возможность устанавливать четыре значения времени t 1 задержки момента измерения относительно момента прекращения поляризационного потенциала. Вспомогательный электрод представляет собой стальную пластину размером 25х25 мм, выполненную из стали Х18М9Т. Одна из сторон пластины изолируется. Применение данного метода ограничивается удельным сопротивлением грунта в месте измерения. В высокоомных грунтах из-за слабого тока, протекающего через вспомогательный электрод, поляризация его протекает очень медленно, и получить достоверные данные практически невозможно. Примечание: положительный потенциал на сооружении свидетельствует о его разрушении внешним током. Это может наблюдаться в следующих случаях: - воздействие блуждающих токов электрофицированного транспорта. - вредное влияние соседних сооружений, оборудованных средствами ЭХЗ - ошибочная переплюсовка преобразователя установки катодной защиты. Все измерения на подземных сооружениях по определению степени защиты следует осуществлять при незамёрзшем грунте. Основные критерии электрохимической защиты Основные критерии ЭХЗ – обеспечение бесперебойной работы УКЗ, УДЗ, ЛЭП. ЭХЗ должна обеспечивать поддержание защитных потенциалов по протяжённости, величине и времени для создания 100% защиты газопровода. 139 Защита газопровода достигается катодной поляризацией, т.е. подачей на защищаемое сооружение отрицательного потенциала такой величины, при котором прекращается ток коррозии ( -0.85в.). Катодная поляризация подземных газопроводов должна осуществляться так, чтобы на всей протяжённости газопровода защитный потенциал «труба- земля» был не больше и не меньше установленных стандартов. По ГОСТ Р51164-98 установлены следующие минимальные защитные потенциалы «труба-земля». Ет-з (поляризационный) Uт-з (с омической составляющей) 1. Ет-з= -0.85в. Uт-з = -0.95в. для грунтов с ρгр.≥20 Ом.м; в слабо засолённых грунтах, при Т о продукта +20 о С. 2. Ет-з = -0.95в.; Uт-з= -1.05в. для грунтов с ρ гр.≤10 Ом.м, сильно засолённых грунтов, в зонах влияния блуждающих токов, биокоррозии, при Т о газа > +20 о С. 3. Ет-з = -0.85 при Т о газа не более +5 о С. Максимальный защитный потенциал: 1. Ет-з= -1.1в. Uт-з = -1.5в. для грунтов с ρ гр.≤10 Ом.м, при Т о газа > +60 о С или при подводной прокладке с Т о газа выше +60 о С. 2. Во всех остальных случаях: Ет-з= _1.15в.; Uт-з = -2.5в. (для битумной изоляции) U т-з = -3.5в. (для полимерной изоляции) Все значения потенциалов даны при измерении их с помощью неполяризующегося медно-сульфатного электрода сравнения. Защита станций катодной защиты от атмосферных перенапряжений Сооружения катодной защиты подвержены воздействию волн атмосферных перенапряжений, возникающих при прямых ударах молнии и наводимых в проводах при грозовых разрядах вблизи СКЗ. Опасности воздействия атмосферных перенапряжений подвержены ЛЭП СКЗ переменного тока номинальным напряжением 0,22; 0,4; 6 и 10 кв, трансформаторы номинальным напряжением 6 и 10 кв, выпрямители, ЛЭП выпрямленного тока, линии связи. По данным Министерства связи на воздушных линиях, которые работают в тех же условиях, что и ЛЭП СКЗ, в среднем на 100 км линии, проходящей по открытой местности, при 20—25 грозовых днях в году,_можно ожидать по 8— 10 прямых ударов молнии, непосредственно в воздушную линию и сотни случаев возникновения индуктированных перенапряжений. Амплитуда перенапряжения для 50% случаев достигает 5—10 кв, для 25% случаев 20 кв, для 15% случаев 50 кв, для 8% случаев 100 кв и для 2% случаев 200 кв и больше. Вероятность поражения сооружений СКЗ атмосферными перенапряжениями зависит от частоты грозовых проявлений, определяемой числом грозовых дней в году, высоты сооружения, его расположения относительно соседних объектов, рельефа местности и др. 140 Территория в зависимости от числа грозовых дней в году может быть разделена на три района: сильно грозовой (более 40 грозовых дней в году); грозовой (от 10 до 40 грозовых дней в году) и слабо грозовой (до 10 грозовых дней в году). Для определения грозовой активности района трассы газопровода имеются специальные карты. Для каждой трассы газопровода существуют периоды, во время которых грозовые проявления наблюдаются наиболее часто и интенсивно.Защита от воздействия атмосферных перенапряжений заключается в отводе в землю импульса тока, превышающего допустимые для изоляции ЛЭП и электрических аппаратов значения. Вентильные разрядники. Устройство, назначение, принцип работы, типы. Назначение вентильных разрядников - защита электрооборудования от атмосферных перенапряжений (разряды молнии) и в отводе в землю импульсов тока, превышающих допустимые значения для изоляции ЛЭП и оборудования. Рабочее сопротивление разрядника имеет нелинейную вольтамперную характеристику, т.е. при превышении допустимого напряжения, его сопротивление уменьшается до 0, обеспечивая пропуск токов в землю. Для защиты ЛЭП, КТП, помимо разрядников РВП-10 могут применяться вентильные разрядники типа РС-10; РВО-10. Для защиты ЛЭП 6-10кв. применяют разрядники типа РТВ (разрядник трубчатый винипластовый). 141 1- хомут; 2-фарфоровый корпус; 3-пластина; 5-спиральная пружина; 7-многократный искровой промежуток; 8-рабочее сопротивление; 10-шпилька. Рис.18 Разрядник вентильный подстанционный Варистор предназначен для защиты оборудования СКЗ от перенапряжений. Представляет собой нелинейный резистор, который изменяет своё сопротивление в зависимости от приложенного напряжения. При максимально допустимом напряжении сопротивление варистора приближается к 0. В СКЗ применяют варисторы серий СН-2 на напряжение 0.56-0.75кв. Со стороны низшего напряжения для защиты от перенапряжений применяются разрядники вентильные низковольтные типа РВН., газонаполненные разрядники Р-350. Для отвода в землю импульсов тока используют защитное заземление СКЗ. 142 2.2.2 Протекторная защита подземных сооружений. 1- трубопровод, 2- кабель, 3-электроподсоединения, 4- протектор. Рис.19 Протекторная защита Принцип протекторной защиты заключается в подавлении тока коррозии при помощи гальванической пары, в которой протектор (4) изготовлен из более активного металла, чем трубопровод (1) - (магний, цинк, алюминий). При этом протектор является анодом и разрушается, а трубопровод – катодом и защищается. В практике ЭХЗ наибольшее распространение получили протекторы из сплавов магния и алюминия. Так, как электронный потенциал магния –2,37в., а железа – 0,44в., то магний может обеспечить при оптимальных условиях защитный потенциал равный (-2.37) – (-0.44)= -1.9в., а алюминий по отношению к железу –1.22в. Протектор характеризуется рабочим потенциалом при подсоединении его к трубопроводу и зависит от материала из которого он изготовлен, а также токопередачей, которая должна быть наибольшей и оставаться в процессе работы постоянной (т.е. протектор должен растворяться равномерно). Протекторные установки (ПУ) отличаются простотой конструкции, невысокой стоимостью. Их применяют на участках газопроводов, удалённых от электроснабжения, защиты футляров от почвенной коррозии, подземных емкостей, резервуаров на территориях КС. ГРС. Протекторы изготовляют литыми или протяжёнными в виде прутков. В грунтах при большом содержании воды и при переходах через реки, применяются протекторы в виде цинковых браслетов. При работе протектор покрывается окисной плёнкой и его отдача падает. Для предотвращения этого применяют заполнитель (3) - (порошкообразный активатор). который снижает переходное сопротивление «протектор-почва». Расстояние от протекторов до защищаемого сооружения выбирается в пределах от 3до 10м. Расстояние между протекторами принимается от 3до 6м., в зависимости от типа и количества протекторов. Протекторные установки обслуживаются по регламенту текущего ремонта 2 раза в год. 143 2.2.3 Дренажная защита газопровода от коррозии Установки дренажной защиты 1- газопровод, 2-контакт анодного вывода, 3-контрольно измерительный пункт,4-точка дренажа, 5-дренажное устройство,7-рельс. 8-кабель Рис.20 Установка дренажной защиты Назначение УДЗ – защита газопроводов от коррозии блуждающими токами. Принцип электродренажной защиты заключается в отводе блуждающих токов с газопровода в рельсовую часть цепи тяговой подстанции железной дороги. Электрический дренаж является наиболее простым, не требующим источника тока видом активной защиты, т.к. трубопровод электрически соединяется с тяговыми рельсами источника блуждающих токов. Источником защитного тока является разность потенциалов «труба-рельс», возникающая в результате работы электрофицированного ж/д транспорта и наличия поля блуждающих токов. Протекание дренажного тока создаёт требуемое смещение потенциала на подземном трубопроводе. К газопроводу (1) подключается дренажное устройство (5) в точке дренажа(4) при помощи дренажного кабеля (8), Рельс(7) также подключается к дренажу с помощью дренажного кабеля. В комплекс СДЗ также входят: контакт катодного вывода с трубой (2), катодный вывод в контрольно-измерительном пункте (3). При появлении разности потенциалов между газопроводом и рельсом, в цепи «газопровод-рельс» будет протекать ток. При устойчивой положительной разности потенциалов «труба-рельс» может применяться прямой дренаж. При знакопеременной разности потенциалов «труба-рельс», когда направление блуждающих токов меняется с трубы на рельс и обратно, применяют поляризованный дренаж, обеспечивающий прохождение блуждающих токов только в одном направлении, с трубы в рельс. Подключение дренажного кабеля в рельсовую цепь не должно нарушать работу средств СЦБ, поэтому его подключают к средней точке дроссель- трансформатора. Для предотвращения коррозии рельсов, среднечасовой ток УДЗ не должен превышать 25% общей нагрузки данной тяговой подстанции. 144 Типы СДЗ: - электромагнитные: УПДУ-57; ПДУ-60; ДЭП-300. - вентильные: ПД-3А; ПГД-200; ПГД-150 - усиленный дренаж: УДУ-2400. - автоматические дренажи на магнитных усилителях: УДА-2400 - автоматические дренажи на тиристорах: ДАУ-2 - на базе ПАСК- преобразователь дренажной защиты (ПАД) В схему современной установки дренажной защиты неизменно включаются три основных элемента: - устройство защиты от максимальных токов. - устройство пропуска тока только в одном направлении. - устройство регулирования защитного тока. Поляризованная электродренажная установка ПД-3А состоит из следующих элементов: Шести кремниевых вентилей, включённых параллельно, шунта с прибором ПМ-70 для измерения дренажного тока, предохранителя ПН-2 (400 а, 500 в), нагрузочного сопротивления, регулируемого в зависимости от силы дренажного тока. Установка работает следующим образом. При появлении положительной разности потенциалов между сооружением и рельсами дренажный ток идет из сооружения через кремниевые вентили, шунт, предохранитель и нагрузочное сопротивление в рельсы. Нагрузочное сопротивление 0,936 ом собрано из 4 секций. Техническая характеристика ПД-ЗА Номинальный дренируемый ток, а ........... 500 Допустимая перегрузка в течение 0,5 мин, а ...... 1000 Чувствительность, а . . ....... ........0,6—0,8 Тип вентиля ...................... ВК200 Мероприятия по ограничению утечек блуждающего тока с рельсов. Для ограничения блуждающих токов электрифицированного рельсового транспорта необходимо: - увеличивать переходное сопротивление между рельсами и землей путем укладки рельсов на щебеночное основание, пропитки шпал электроизолирующими составами, устройства зазора между подошвой рельса и балластом, изоляции противоугонных устройств, изоляции электрифицированных путей от неэлектрифицированных и от металлических сооружений и контуров заземлений; - увеличивать проводимость рельсового пути, применяя для укладки рельсы увеличенного сечения, сварку стыков, устройства стыковых, междупутных, обходных и междурельсовых соединителей; - - увеличивать число тяговых подстанций; 145 - увеличивать число и проводимость отсасывающих линий; - уравнивать потенциалы отсасывающих пунктов с помощью регулируемых сопротивлений или вольтодобавочных устройств. - изолировать рельсы от ферм мостов и контактных опор. Для выяснения причин коррозии важное значение имеет измерение токов, текущих в стенке трубы. Определение наличия и направления блуждающих токов в трубе, измерения на электродренажных установках. Рис.21 Измерения на электродренажных установках Если при измерении потенциала «труба-земля» обнаруживается знакопеременная или анодная зона, значит на измеряемом участке присутствуют блуждающие токи. Комплекс измерений на УДЗ позволяет проконтролировать их влияние на защиту газопровода. Измерения чаще всего проводятся синхронно, чтобы выявить правильность подключения дренажной цепи. Для более детального обследования проводятся суточные измерения, или в отрезок времени, когда по железной дороге проходит 2-3 поезда в разных направлениях. Наиболее ответственный элемент УДЗ – полупроводниковый диод. При его пробое УДЗ может пропускать ток с рельса на газопровод, что недопустимо. Поэтому, измеряя разность потенциалов «труба-земля» и «рельс-земля» следует обратить внимание на их значения. Если они одинаковы по величине, необходимо проверить целостность диодов в УДЗ. 146 Проводя измерения на трассе газопровода необходимо соблюдать правила ТБ при работе на МГ. Все измерения на рельсовых путях железных дорог согласуются со службой СЦБ. Измерительные приборы рельсовой сети подключают не менее двух человек: один проводит измерения, другой наблюдает за движением транспорта. Длина соединительных проводов от приборов до рельса должна быть не менее 5м., при длительных измерениях приборы относят в безопасное место. При измерении на рельсовых путях, тяговых подстанциях, запрещается прикасаться и приближаться к контактным проводам, другим устройствам находящихся под напряжением ближе, чем на 2.5м. Измерения на патронах переходов газопровода через железные и шоссейные дороги должны проводить не менее трёх человек:- один работает с прибором, второй переставляет электрод сравнения вдоль патрона, третий наблюдает за движением транспорта. Измерительные работы в грозу, дождь, проводить запрещается. Если параллельно газопроводу проходит высоковольтная ЛЭП, то измерения с длинным проводом (более 500м.) проводить нельзя из-за опасности индукции в измерительных приборах. Особенности измерения потенциала «труба-земля» в зоне блуждающих токов. При измерениях на трубопроводах, находящихся в зоне влияния высоковольтных воздушных линий электропередачи или электрифицированных железных дорог на переменном токе, на потенциал «труба-земля» может накладываться индуцированное напряжение переменного тока, значительно искажающее результаты измерений. В отличие от напряжения постоянного тока, напряжение переменного тока можно измерять при помощи стальных электродов в виде заостренного стержня, втыкаемого в грунт. В качестве измерительных приборов рекомендуется применять вольтметры с усилителями, которые имеют высокое внутреннее сопротивление и линейную шкалу. Основные неисправности СКЗ,СДЗ, протекторов. СКЗ - подгорание контактов, перегрев проводов, нарушение целостности монтажа, механические повреждения некоторых элементов, неисправность или слабый контакт предохранителей, неисправность блока управления, пробой тиристоров, диодов, Уменьшение тока при неизменной величине сопротивления АЗ говорит об увеличении переходных сопротивлений в местах контакта их с сооружениями, или нарушении изоляции кабелей, проходящих в земле. УДЗ - Неплотные, подгоревшие, окислившиеся контакты покажут повышенное падение напряжения в цепи СДЗ. При значительных токах происходит сильное нагревание установки и выгорание материала панели СДЗ в местах плохих контактов. 147 Наиболее ответственный элемент поляризованной электродренажной установки - полупроводниковый диод (вентиль). При нарушении его работы СДЗ может отключиться (перегорание перехода), пропускать ток с рельса в газопровод (при пробое перехода), т. е. происходит ухудшение коррозионного состояния газопровода. Известно, что полупроводниковый вентиль выходит из строя при прохождении через него в прямом направлении тока большего, чем номинальный, или от приложенного обратного напряжения больше номинального. В связи с этим, проводя суточные измерения силы дренируемого тока, определяют ее максимальное значение, а по нему подбирают соответствующие вентили. |