Занятие 11. Измерения на устройствах защиты от наведенных токов

Номер пункта программы
Продолжительность темы, час

УЗТ следует подключать к трубопроводу в местах, где существует опасное влияние ЛЭП напряжением в 110 кВ и более и электрифицированная железная дорога на переменном токе, а именно:

- при параллельном следовании трубопровода;

- в местах пересечения трубопровода;

- в местах сближений и удалений трубопроводов.

Высоковольтная линия электропередачи (ЛЭП) оказывает опасное влияние на проходящий вблизи нее стальной трубопровод:

- при параллельном следовании трубопровода и ЛЭП (от 100 до 1000 м для ВЛ-500 кВ, от 100 до 500 м для ВЛ-330 кВ, 100 м для ВЛ-220 и 110 кВ);

- в местах пересечения трубопровода и ЛЭП;

- в местах сближений и удалений трубопроводов и ЛЭП.

Опасное влияние ЛЭП на трубопровод выражается в следующем:

1. ЛЭП создает переменное электромагнитное поле (рис.13.1), которое оказывает влияние на подземный трубопровод. Результат этого взаимодействия – индукция, которая приводит к возникновению в трубопроводе продольной электродвижущей силы (ЭДС), что в свою очередь может привести к:

- угрозе безопасности персонала;

- возникновению электролитической коррозии от переменного тока;

- повреждению электрических устройств, связанных с трубопроводом.

2. В случае обрыва или повреждения ЛЭП трубопровод может непосредственно оказаться под напряжением в несколько тысяч вольт.

3. Опоры ЛЭП являются потенциально опасными в условиях возникновения атмосферных перенапряжений (грозовых разрядов), что требует применения соответствующих устройств защиты трубопровода (грозозащиты).

Рисунок 13.1 – Схема расположения ЛЭП и трубопровода

Средства измерений:

- вольтметр;

- милиамперметр;

- конденсатор (не менее 500 В и 3300 пФ);

- медно-сульфатный электрод сравнения (МЭС);

- вспомогательный электрод (ВЭ), выполненный из стальной пластины размером 25х25

мм, с одной стороны покрытый изоляцией.

Подготовка к измерениям.

Если КИП не установлен, то ВЭ располагают в специальном шурфе над МН таким образом, чтобы его неизолированная поверхность была обращена вниз. ВЭ засыпают грунтом, из которого удаляют твердые включения размером более 3 мм. Грунт плотно утрамбовывают. Над ВЭ размещают МЭС. Собирают схему измерений, приведенную на рисунке 13.2, при разомкнутой цепи между ВЭ и трубопроводом.

Рисунок 13.2 – Схема измерений опасного влияния переменного тока на подземный стальной трубопровод:

1 - трубопровод; 2 - датчик потенциала; 3 - переносной медно-сульфатный электрод сравнения; 4 - шурф; 5 - вольтметр; 6 - конденсатор; 7 - выключатель; 8 - миллиамперметр переменного тока.

Проведение измерений

Измерения выполняют в следующей последовательности:

- через 10 мин. после установки ВЭ в грунт измеряют его стационарный потенциал относительно медно-сульфатного электрода сравнения;

- подключают ВЭ к трубопроводу, выдерживают 10 мин, после чего снимают показания вольтметра и миллиамперметра через каждые 10 сек. Продолжительность измерения не менее 10 мин.

Среднеарифметическое смещение потенциала ΔU_ср., мВ, ВЭ за период измерений вычисляют по формуле:

, (13.1)

где - сумма мгновенных значений потенциала ВЭ при подключении ВЭ к трубопроводу, мВ;

Е_ст - стационарный потенциал ВЭ, мВ;

n - число измерений.

Среднюю плотность переменного тока , мА/ см , вычисляют по формуле

(13.2)

где - среднеарифметическое значение силы переменного тока за время измерений, мА;

6,25 - площадь ВЭ, см².

Опасным коррозионным влиянием переменного тока промышленной частоты на стальной трубопровод является:

- смещение среднего потенциала трубопровода в отрицательную сторону на менее чем на 10 мВ относительно естественного потенциала;

- наличие переменного тока плотностью более 1 мА/см² (10 А/м²) на вспомогательном электроде.

Контроль опасности от коррозии переменными токами должен осуществляться два раза в год (осень, весна) при сезонных измерениях защитных потенциалов нефтепровода:

- на расстоянии не более 20 м от пересечения нефтепровода и ВЛ;

- в месте наибольшего приближения нефтепровода к ВЛ;

- на участках высокой коррозионной опасности;

- в начале, середине и в конце участка параллельного следования. При длине участка более 10 км контроль коррозии должен осуществляться в точках участка параллельного следования, расположенных друг от друга на расстоянии не более 5 км.

Для снижения влияния высоковольтных линий электропередачи применяется устройство защиты от наведенных токов (рис.13.3).

Рисунок 13.3 – Внешний вид УЗТ

Устройство защиты трубопровода (УЗТ) является элементом системы электрохимической защиты (ЭХЗ) трубопроводов от коррозии и обладает следующими функциями:

- отводит от трубопровода через заземление индуцированный высоковольтной линией электропередачи переменный ток;

- в отличие от стандартного заземления трубопровода предотвращает утечку защитного потенциала ЭХЗ;

- позволяет измерить отводимый переменный ток через встроенный в УЗТ трансформатор;

- оснащено устройством грозозащиты.

Устройство УЗТ конструктивно состоит из стойки, блока отведения переменного тока, клеммного терминала и заземляющего устройства.

Блок отведения переменного тока представляет собой электрический шкаф, в котором размещены следующие устройства:

- конденсаторный блок, предназначенный для отведения переменного тока на заземляющее устройство;

- устройство защиты от атмосферных перенапряжений (грозозащиты) — газовый искроразрядник;

- трансформатор для измерения отводимого переменного тока с коэффициентом трансформации 100:1;

- частотный фильтр (в стандартном исполнении с частотой 1100 Гц), для предотвращения утечки переменного тока фиксированной частоты при использовании на трубопроводе электрометрического оборудования.

Заземляющее устройство может состоять из горизонтальных заземлителей, вертикальных заземлителей или их комбинации (рис.13.4).

Рисунок 13.4 – Подключение УЗТ

При эксплуатации УЗТ проводят следующие измерения:

- суммарного потенциала на трубопроводе (производится по утвержденной методике);

- сопротивления растеканию контура заземления не должно превышать 4 Ом (производится по утвержденной методике);

- измерение переменного тока, протекающего через УЗТ. Измерение переменного тока, протекающего через УЗТ производится путем подключения щупов мультиметра в режиме амперметра переменного тока к токовым выводам, расположенным на клеммной плате КИП УЗТ.

Форма акта проверки технического состояния УЗТ приведена в Приложении Л.

13.1 Контрольные вопросы

1. В чем выражается опасное влияние ВЛ на трубопровод?

2. Каковы критерии вредного влияния переменного тока на трубопровод?

3. Какими функциями обладает УЗТ?

4. Контроль работоспособности УЗТ.