Расчет электрических параметров сооружений

15. Продольное сопротивление трубопроводов, Ом/м

, (1)

приведено в таблице

где D - диаметр сооружения, м;

d - толщина стенки сооружения, м;

S - удельное сопротивление трубной стали, Ом.мм²/м.

16. Переходное сопротивление "труба-земля" может быть определено по результатам измерений (рис. 4) и расчету по приближенному выражению:

(2)

где: U_ТЗ1, и U_ТЗ2 - наложенная разность потенциалов "труба-земля" соответственно в точках Х₁ и Х₂ (рис. 4), В;

l_1,2 - расстояние между точками измерений, м.

Наложенную разность потенциалов "труба-земля" определяют по данным измерений следующим образом:

U_ТЗ1=U_ТЗМ1-U_l1 (3)

где: U_ТЗМ1 - общая защитная разность потенциалов "труба-земля", измеренная в точке Х₁, по отношению к медносульфатному электроду сравнения, МЭС, В;

U_l1 - естественная разность потенциалов "труба-земля" в точке X₁, по МЭС, В.

Аналогично определяется наложенная разность потенциалов "труба-земля" в точке Х₂.

При проведении измерений по определению переходного сопротивления необходимо соблюдать следующие условия:

1) работает только одна установка катодной защиты, соседние с ней установки должны быть выключены;

2) с целью исключения влияния поля анодного заземления точка Х₁ должна находиться на расстоянии X₁³5у(у - расстояние от трубопровода до анодного заземления), при этом где l_1,2=Х₂-X₁;

3) точки измерений следует выбирать таким образом, чтобы смещения разности потенциалов U_ТЗ1 и Т_ТЗ2 были не меньше 0,1 В и отличались друг от друга не менее, чем на 0,05 В.

Рис. 4. Схема определения переходного сопротивления "труба-земля" изолированных трубопроводов

17. По данным обследований состояния защищенности большого числа магистральных трубопроводов и обработки результатов измерений на них современными статистическими методами начальное значение переходного сопротивления может быть принято для сооружений, изолированных покрытиями на битумной основе =3000 Ом.м², а для сооружений изолированных планочными покрытиями =5000 Ом.м².

Данные значения относятся к трубопроводам, при строительстве которых выполнены требования технологического контроля, включая поиск дефектов искателем повреждений и проверку состояния изоляции методом катодной поляризации. Для определения переходного сопротивления на единицу длины сооружения следует пользоваться формулой Ом.м: где D - диаметр трубопровода, м.

18. Постоянная распространения тока вдоль сооружения:

(4)

где: R - продольное сопротивление сооружения, Ом/м;

R_П - переходное сопротивление сооружения, Ом.м.

Постоянная распространенная тока вдоль трубопровода является основным параметром, характеризующим длину защитной зоны. С уменьшением величины a длина защитной зоны увеличивается.

Постоянная распространения тока вдоль сооружения как функция времени определяется выражением

(5)

где a_Н - значение постоянной распространения в начальный период эксплуатации сооружения

(6)

b - коэффициент, характеризующий скорость изменения переходного сопротивления во времени, 1/год;

среднее значение b=0,125 1/год для конкретных условий оно может быть уточнено на основе долговременных наблюдений.

19. Характеристическое сопротивление трубопровода определяют по формуле:

, Ом (7)

Если точка дренажа разделяет трубопровод на плечи с различными параметрами, то характеристические сопротивления правого и левого плеча трубопровода будут, соответственно, равны

(8)

где R^П и R^Л - продольное сопротивление соответственно правого и левого плеч трубопровода, Ом/м,

и - переходное сопротивление "труба-земля", соответственно правого и левого плеч трубопровода, Ом.м.

Входное сопротивление в этом случае определяется выражением

(9)

Величина входного сопротивления в значительной степени определяет силу тока катодной установки. С увеличением Z_в сила тока катодной установки J уменьшается.

Если характеристическое сопротивление правого и левого плеч трубопровода одинаково (Z_п=Z_л=Z), то входное сопротивление будет равно

(10)

20. Входное сопротивление трубопровода как функцию времени Z_в(t) следует определять из выражения

(11)

или

, (12)

где Z_н - входное сопротивление трубопровода в начальный период эксплуатации, Ом

(13)

21. Для параллельно идущих подземных коммуникаций рассчитываются параметры эквивалентного сооружения.

Продольное сопротивление эквивалентного сооружения, Ом.м:

, (14)

(15)

(16)

где R_Э+2, R_Э1-3, …; R_Э1-m, R_Э1-n=R_Э - последовательные значения продольного сопротивления эквивалентного сооружения при учете в расчете 1, 2, 3, .... m, n-ой коммуникации, Ом/м;

R₁, R₂, R₃, …, R_m - продольное сопротивление соответственно 1, 2, 3, ..., m, n-ого параллельных сооружений, Ом/м.

22. Переходное сопротивление эквивалентного сооружения, Ом/м:

, (17)

где R_п1 и R_п2 - переходное сопротивление 1-го и 2-го параллельных сооружений, Ом.м;

R_п12 - взаимное переходное сопротивление между сооружениями:

(18)

где S_г - удельное сопротивление грунта, Ом.м;

в - расстояние между сооружениями, м;

a₁ и a₂ - постоянная распространения тока вдоль, соответственно, 1-го и 2-го сооружений.

При удельном сопротивлении грунта больше 100 Ом.м и в 50 м взаимное переходное сопротивление между сооружениями можно не учитывать.