Hem Rosor Alternativ för katodiskt skydd av rörledningar - fördelar och nackdelar med metoder. A.I. Kheifets, System för elektrokemiskt skydd av rörledningar i värmenätverk

Rosor

Alternativ för katodiskt skydd av rörledningar - fördelar och nackdelar med metoder. A.I. Kheifets, System för elektrokemiskt skydd av rörledningar i värmenätverk

A. G. Semenov, allmän direktör, JV "Elkon", G. Chisinau; L. P. Sysa, ledande ingenjör Förbi ECP, NPK "Vektor", G. Moskva

Introduktion

Katodiska skyddsstationer (CPS) är nödvändigt element elektrokemiska (eller katodiska) skyddssystem (ECP) underjordiska rörledningar från korrosion. När man väljer VCS utgår de oftast från lägsta kostnad, enkel service och kvalifikationer för dess servicepersonal. Kvaliteten på köpt utrustning är vanligtvis svår att bedöma. Författarna föreslår att man tar hänsyn till de som anges i passen tekniska specifikationer RMS, som avgör hur väl huvuduppgiften för katodiskt skydd kommer att utföras.

Författarna hade inte för avsikt att uttrycka sig strikt vetenskapligt språk i att definiera begrepp. I processen att kommunicera med personalen på ECP-tjänsterna insåg vi att det är nödvändigt att hjälpa dessa människor att systematisera villkoren och, ännu viktigare, ge dem en uppfattning om vad som händer både i elnätet och i själva VCP:n .

UppgiftECP

Katodiskt skydd utförs när elektrisk ström flyter från SCZ genom en sluten elektrisk krets bildas av tre motstånd kopplade i serie:

· jordmotstånd mellan rörledningen och anoden; I anodspridningsmotstånd;

· Rörledningsisoleringsmotstånd.

Jordmotståndet mellan röret och anoden kan variera kraftigt beroende på sammansättning och yttre förhållanden.

Anoden är en viktig del av ECP-systemet och fungerar som ett förbrukningselement, vars upplösning säkerställer själva möjligheten att implementera ECP. Dess motstånd ökar stadigt under drift på grund av upplösning, en minskning av den effektiva arbetsytan och bildandet av oxider.

Låt oss överväga själva metallrörledningen, som är det skyddade elementet i ECP. Utsidan av metallröret är täckt med isolering, där sprickor bildas under drift på grund av effekterna av mekaniska vibrationer, säsongsbetonade och dagliga temperaturförändringar, etc. Fukt tränger in genom de bildade sprickorna i rörledningens hydro- och värmeisolering och kontakt av rörmetallen med marken uppstår, vilket bildar ett galvaniskt par som underlättar avlägsnandet av metall från röret. Ju fler sprickor och deras storlekar, desto mer metall tas ut. Sålunda uppstår galvanisk korrosion där en ström av metalljoner flyter, d.v.s. elektricitet.

Eftersom ström flyter uppstod en bra idé att ta en extern strömkälla och slå på den för att möta just denna ström, på grund av vilken metall avlägsnas och korrosion uppstår. Men frågan uppstår: vilken storlek ska denna konstgjorda ström ges? Det verkar vara så att plus och minus ger noll metallborttagningsström. Hur mäter man denna ström? Analysen visade att spänningen mellan metallrör och jord, dvs. på båda sidor av isoleringen, bör vara mellan -0,5 och -3,5 V (denna spänning kallas skyddspotential).

UppgiftSKZ

SCP:s uppgift är inte bara att tillhandahålla ström i ECP-kretsen, utan också att underhålla den så att skyddspotentialen inte går utöver de accepterade gränserna.

Så om isoleringen är ny och den ännu inte har fått skada, då dess motstånd elektrisk ström hög och en liten ström behövs för att upprätthålla den erforderliga potentialen. När isoleringen åldras minskar dess motstånd. Följaktligen ökar den erforderliga kompensationsströmmen från SCZ. Det kommer att öka ännu mer om det uppstår sprickor i isoleringen. Stationen måste kunna mäta skyddspotentialen och ändra sin utström i enlighet därmed. Och inget mer krävs ur ECP-uppgiftens synvinkel.

LägenarbeteSKZ

Det kan finnas fyra driftslägen för ECP:n:

· utan stabilisering av utströms- eller spänningsvärden;

· I-utgångsspänningsstabilisering;

· utgångsströmstabilisering;

· I stabilisering av skyddspotential.

Låt oss genast säga att i det accepterade intervallet av förändringar i alla påverkande faktorer är implementeringen av ECP-uppgiften helt säkerställd endast när du använder det fjärde läget. Vilket är accepterat som standard för VCS-driftläget.

Potentialsensorn ger stationen information om potentialnivån. Stationen ändrar sin ström i önskad riktning. Problem börjar från det ögonblick då det är nödvändigt att installera denna potentiella sensor. Du måste installera den på en viss beräknad plats, du måste gräva ett dike för anslutningskabeln mellan stationen och sensorn. Alla som har lagt några kommunikationer i staden vet vilket krångel det är. Dessutom kräver sensorn periodiskt underhåll.

I förhållanden där problem uppstår med driftläget med respons enligt potential, fortsätt enligt följande. Vid användning av det tredje läget antas det att isoleringens tillstånd på kort sikt förändras lite och dess motstånd förblir praktiskt taget stabilt. Därför är det tillräckligt att säkerställa flödet av stabil ström genom ett stabilt isolationsmotstånd, och vi får en stabil skyddspotential. På medellång till lång sikt kan nödvändiga justeringar göras av en specialutbildad linjeman. Det första och andra läget ställer inga höga krav på VCS. Dessa stationer är enkla i design och som ett resultat billiga, både att tillverka och att driva. Tydligen bestämmer denna omständighet användningen av sådan SCZ i ECP av föremål som befinner sig under förhållanden med låg korrosiv aktivitet i miljön. Om yttre förhållanden(isoleringstillstånd, temperatur, fuktighet, ströströmmar) ändras till gränsen när en oacceptabel regim bildas vid det skyddade objektet - dessa stationer kan inte utföra sin uppgift. För att justera deras läge är den frekventa närvaron av underhållspersonal nödvändig, annars är ECP-uppgiften delvis klar.

EgenskaperSKZ

Först och främst måste VCS väljas utifrån de krav som anges i regleringsdokument. Och förmodligen kommer det viktigaste i det här fallet att vara GOST R 51164-98. Bilaga "I" i detta dokument anger att stationens effektivitet måste vara minst 70 %. Nivån av industriell interferens som skapas av RMS får inte överstiga de värden som specificeras av GOST 16842, och nivån på utgående övertoner måste överensstämma med GOST 9.602.

SPS-passet anger vanligtvis: I märkt uteffekt;

Verkningsgrad vid nominell uteffekt.

Nominell uteffekt är den effekt som en station kan leverera vid nominell belastning. Normalt är denna belastning 1 ohm. Verkningsgrad definieras som förhållandet mellan den nominella uteffekten och den aktiva effekten som förbrukas av stationen i nominellt läge. Och i detta läge är effektiviteten den högsta för alla stationer. De flesta VCS:er fungerar dock inte i nominellt läge. Effektbelastningsfaktorn varierar från 0,3 till 1,0. I det här fallet kommer den verkliga effektiviteten för de flesta stationer som produceras idag att sjunka märkbart när uteffekten minskar. Detta är särskilt märkbart för transformator SSC:er som använder tyristorer som regleringselement. För transformatorlös (högfrekvent) RMS är minskningen i effektivitet med en minskning av uteffekten betydligt mindre.

En allmän bild av förändringen i effektivitet för VMS av olika konstruktioner kan ses i figuren.

Från fig. Det kan ses att om du använder en station, till exempel med en nominell verkningsgrad på 70 %, så var beredd på att du har slösat bort ytterligare 30 % av elen som tas emot från nätet utan värde. Och detta är i bästa fall av nominell uteffekt.

Med en uteffekt på 0,7 av märkvärdet bör du vara beredd på att dina elförluster blir lika med den förbrukade nyttiga energin. Var går så mycket energi förlorad?

· ohmska (termiska) förluster i lindningarna på transformatorer, chokes och i aktiva kretselement;

· energikostnader för drift av stationens styrkrets;

· energiförluster i form av radiostrålning; förlust av pulsationsenergi för stationens utström på lasten.

Denna energi strålar ut i marken från anoden och ger inget användbart arbete. Därför är det så nödvändigt att använda stationer med låg pulsationskoefficient, annars går dyr energi till spillo. Inte bara ökar elförlusterna vid höga nivåer av pulsering och radioutstrålning, utan dessutom skapar denna värdelöst förbrukade energi störningar vid normal drift stor kvantitet elektronisk utrustning som finns i det omgivande området. SKZ-passet indikerar också den totala effekten som krävs, låt oss försöka förstå denna parameter. SKZ:n tar energi från elnätet och gör detta i varje tidsenhet med samma intensitet som vi lät den göra med justeringsratten på stationens kontrollpanel. Naturligtvis kan du ta energi från nätverket med en effekt som inte överstiger kraften i just detta nätverk. Och om spänningen i nätet ändras sinusformigt, så ändras vår förmåga att ta energi från nätet sinusformigt 50 gånger per sekund. Till exempel, i det ögonblick när nätverksspänningen passerar genom noll, kan ingen ström tas från den. Men när spänningssinusformen når sitt maximum, är i det ögonblicket vår förmåga att ta energi från nätverket maximal. Vid något annat tillfälle är denna möjlighet mindre. Således visar det sig att nätverkets kraft när som helst skiljer sig från dess kraft vid nästa ögonblick i tiden. Dessa effektvärden kallas momentan power in det här ögonblicket tid och ett sådant koncept är svårt att använda. Därför kom vi överens om konceptet med så kallad effektiv effekt, som bestäms av en tänkt process där ett nätverk med en sinusformad spänningsförändring ersätts av ett nätverk med konstant spänning. När vi beräknade värdet på denna konstanta spänning för våra elnät visade det sig vara 220 V – det kallades den effektiva spänningen. A maximalt värde Spänningssinusoider kallades amplitudspänning, och den är lika med 320 V. I analogi med spänning introducerades begreppet effektivt strömvärde. Produkten av det effektiva spänningsvärdet och det effektiva strömvärdet kallas den totala strömförbrukningen, och dess värde anges i RMS-passet.

Och den fulla kraften i själva VCS är inte helt utnyttjad, eftersom den innehåller olika reaktiva element som inte slösar energi, utan använder den som för att skapa förutsättningar för resten av energin att passera in i lasten, och sedan återföra denna avstämningsenergi tillbaka till nätverket. Denna returnerade energi kallas reaktiv energi. Energin som överförs till lasten är aktiv energi. Parametern som anger förhållandet mellan den aktiva energin som måste överföras till lasten och den totala energin som tillförs VMS kallas effektfaktor och anges i stationspasset. Och om vi samordnar våra förmågor med försörjningsnätets förmågor, d.v.s. synkront med den sinusformade förändringen i nätverksspänningen tar vi ström från den, då kallas det här fallet idealiskt och effektfaktorn för VMS som arbetar med nätverket på detta sätt kommer att vara lika med enhet.

Stationen måste överföra aktiv energi så effektivt som möjligt för att skapa en skyddspotential. Effektiviteten med vilken VHC gör detta bedöms av koefficienten användbar åtgärd. Hur mycket energi den förbrukar beror på metoden för energiöverföring och driftsätt. Utan att gå in på detta omfattande fält för diskussion, kommer vi bara att säga att transformator- och transformator-tyristor SSC:er har nått sin förbättringsgräns. De har inte resurserna att förbättra kvaliteten på sitt arbete. Framtiden tillhör högfrekventa VMS, som blir mer tillförlitliga och lättare att underhålla för varje år. När det gäller effektivitet och kvalitet på sitt arbete överträffar de redan sina föregångare och har en stor reserv för förbättringar.

Konsumentegenskaper

Konsumentegenskaperna för en sådan enhet som SKZ inkluderar följande:

1. Mått, vikt Och styrka. Det finns förmodligen ingen anledning att säga att ju mindre och lättare stationen är, desto lägre blir kostnaderna för dess transport och installation, både under installation och reparation.

2. Underhållbarhet. Möjligheten att snabbt byta ut en station eller montering på plats är mycket viktig. Med efterföljande reparationer i laboratoriet, d.v.s. modulär princip för konstruktion av VCS.

3. bekvämlighet V service. Enkelt underhåll, förutom enkel transport och reparation, bestäms, enligt vår mening, av följande:

tillgång till alla nödvändiga indikatorer och mätinstrument, tillgång till fjärrkontroll och övervakning av driftläget för VCS.

Slutsatser

Baserat på ovanstående kan flera slutsatser och rekommendationer göras:

1. Transformator- och tyristor-transformatorstationer är hopplöst föråldrade i alla avseenden och uppfyller inte moderna krav, särskilt inom energibesparingsområdet.

2. En modern station måste ha:

· hög effektivitet över hela lastområdet;

· effektfaktor (cos I) inte lägre än 0,75 över hela belastningsområdet;

· utspänningens rippelfaktor inte mer än 2 %;

· Ström- och spänningsreglering varierar från 0 till 100 %;

· lätt, hållbar och liten kropp;

· modulär konstruktionsprincip, d.v.s. har hög underhållsbarhet;

· I energieffektivitet.

Andra krav på katodskyddsstationer, såsom skydd mot överbelastning och kortslutning; automatiskt underhåll av en given lastström - och andra krav är allmänt accepterade och obligatoriska för alla VCS.

Sammanfattningsvis erbjuder vi konsumenterna en tabell som jämför parametrarna för de viktigaste katodskyddsstationerna som produceras och används för närvarande. För enkelhetens skull visar tabellen stationer med samma effekt, även om många tillverkare kan erbjuda en hel rad producerade stationer.

Parameternamn	Menande
Artikelns ämne:	Katodiskt skydd
Rubrik (tematisk kategori)	Industri

Katodiskt skydd ta är den vanligaste typen av elektrokemiskt skydd. Den används i fall där metallen inte är benägen att passiveras, det vill säga den har en utökad region med aktiv upplösning, en smal passiv region, höga värden på passiveringsström (i p) och passiveringspotential (p p).

Katodisk polarisering kan utföras genom att ansluta den skyddade strukturen till den negativa polen på en extern strömkälla. Katodisk skydd utförs av en extern ström. .

Det katodiska skyddsdiagrammet visas i fig. 4. Den externa strömkällans 4 negativa pol är ansluten till den skyddade metallstrukturen 1, och den positiva polen är ansluten till hjälpelektroden 2, som fungerar som en anod. Under skyddsprocessen förstörs anoden aktivt och är föremål för periodisk restaurering.

Gjutjärn, stål, kol, grafit och metallskrot (gamla rör, skenor etc.) används som anodmaterial. Källorna till extern ström för katodiskt skydd är katodiska skyddsstationer, vars obligatoriska delar är: en omvandlare (likriktare) som genererar ström; strömförsörjning till den skyddade strukturen, referenselektrod, anodjordledare, anodkabel.

Katodiskt skydd av fabriksutrustning (kylskåp, värmeväxlare, kondensatorer etc.) som utsätts för en aggressiv miljö utförs genom att ansluta en extern strömkälla till minuspolen och sänka ned anoden i denna miljö.

Katodiskt skydd med extern ström är opraktiskt under förhållanden med atmosfärisk korrosion, i en ångmiljö, i organiska lösningsmedel, eftersom I detta fall den korrosiva miljön har inte tillräcklig elektrisk ledningsförmåga.

Slitbana skydd. Offerskydd är en typ av katodiskt skydd. Rörledningsskyddsschemat visas i fig. 5. En mer elektronegativ metall, skydd 3, är fäst vid den skyddade strukturen 2, som löses upp i miljön och skyddar huvudstrukturen från förstörelse.

När skyddet har lösts upp helt eller tappat kontakten med strukturen som skyddas är det extremt viktigt att byta ut skyddet.

Figur 5 System för offerskydd för rörledning

Skyddet fungerar effektivt om övergångsmotståndet mellan det och omgivningen är lågt. Under drift kan ett skydd, till exempel zink, täckas med ett lager av olösliga korrosionsprodukter, som isolerar det från miljö och kraftigt öka kontaktmotståndet. För att bekämpa detta placeras skyddet i filler 4 - en blandning av salter, vilket skapar en viss miljö runt den som underlättar upplösningen av korrosionsprodukter och ökar effektiviteten och stabiliteten för skyddet i marken.

I jämförelse med katodskydd genom extern ström är det lämpligt att använda offerskydd i de fall då det är svårt att få energi utifrån eller om det inte är ekonomiskt lönsamt att bygga speciella kraftledningar.

Idag används slitbaneskydd för att bekämpa korrosion av metallkonstruktioner i havs- och flodvatten, mark och andra neutrala miljöer. Användning av slitbaneskydd i sura miljöer begränsat av skyddets höga självupplösningshastighet.

Metaller kan användas som skydd: Al, Fe, Mg, Zn. Samtidigt är det inte alltid tillrådligt att använda rena metaller som skydd För att ge skydden de erforderliga prestandaegenskaperna, introduceras legeringselement i deras sammansättning.

Katodiskt skydd - koncept och typer. Klassificering och funktioner för kategorin katodiskt skydd 2017, 2018.

Katodiska skyddsstationer (CPS) är en nödvändig del av det elektrokemiska (eller katodiska) skyddssystemet (ECP) av underjordiska rörledningar mot korrosion. När de väljer VCS utgår de oftast från den lägsta kostnaden, användarvänligheten och kvalifikationerna hos deras driftpersonal. Kvaliteten på köpt utrustning är vanligtvis svår att bedöma. Författarna föreslår att överväga de tekniska parametrarna för SCZ som anges i passen, som avgör hur väl huvuduppgiften för katodiskt skydd kommer att utföras.

Författarna eftersträvade inte målet att uttrycka sig i ett strikt vetenskapligt språk vid definition av begrepp. I processen att kommunicera med personalen på ECP-tjänsterna insåg vi att det är nödvändigt att hjälpa dessa människor att systematisera villkoren och, ännu viktigare, ge dem en uppfattning om vad som händer både i elnätet och i själva VCP:n .

ECP-uppgift

Katodiskt skydd utförs när elektrisk ström flyter från SCZ genom en sluten elektrisk krets bildad av tre resistanser kopplade i serie:

· jordmotstånd mellan rörledningen och anoden; I anodspridningsmotstånd;

· Rörledningsisoleringsmotstånd.

Jordmotståndet mellan röret och anoden kan variera kraftigt beroende på sammansättning och yttre förhållanden.

Låt oss överväga själva metallrörledningen, som är det skyddade elementet i ECP. Utsidan av metallröret är täckt med isolering, där sprickor bildas under drift på grund av effekterna av mekaniska vibrationer, säsongsbetonade och dagliga temperaturförändringar, etc. Fukt tränger in genom de bildade sprickorna i rörledningens hydro- och värmeisolering och kontakt av rörmetallen med marken uppstår, vilket bildar ett galvaniskt par som underlättar avlägsnandet av metall från röret. Ju fler sprickor och deras storlekar, desto mer metall tas bort. Sålunda uppstår galvanisk korrosion där en ström av metalljoner flyter, d.v.s. elektricitet.

Eftersom ström flyter uppstod en bra idé att ta en extern strömkälla och slå på den för att möta just denna ström, på grund av vilken metall avlägsnas och korrosion uppstår. Men frågan uppstår: vilken storlek ska denna konstgjorda ström ges? Det verkar vara så att plus och minus ger noll metallborttagningsström. Hur mäter man denna ström? Analysen visade att spänningen mellan metallröret och marken, d.v.s. på båda sidor av isoleringen, bör vara mellan -0,5 och -3,5 V (denna spänning kallas skyddspotential).

VCS uppgift

SCP:s uppgift är inte bara att tillhandahålla ström i ECP-kretsen, utan också att underhålla den så att skyddspotentialen inte går utöver de accepterade gränserna.

Så om isoleringen är ny och inte har skadats, är dess motstånd mot elektrisk ström hög och en liten ström behövs för att upprätthålla den erforderliga potentialen. När isoleringen åldras minskar dess motstånd. Följaktligen ökar den erforderliga kompensationsströmmen från SCZ. Det kommer att öka ännu mer om det uppstår sprickor i isoleringen. Stationen måste kunna mäta skyddspotentialen och ändra sin utström i enlighet därmed. Och inget mer krävs ur ECP-uppgiftens synvinkel.

VCS driftlägen

Det kan finnas fyra driftslägen för ECP:n:

· utan stabilisering av utströms- eller spänningsvärden;

· I-utgångsspänningsstabilisering;

· utgångsströmstabilisering;

· I stabilisering av skyddspotential.

I förhållanden där problem uppstår med driftläget med potentiell återkoppling, fortsätt enligt följande. Vid användning av det tredje läget antas det att isoleringens tillstånd på kort sikt förändras lite och dess motstånd förblir praktiskt taget stabilt. Därför är det tillräckligt att säkerställa flödet av stabil ström genom ett stabilt isolationsmotstånd, och vi får en stabil skyddspotential. På medellång till lång sikt kan nödvändiga justeringar göras av en specialutbildad linjeman. Det första och andra läget ställer inga höga krav på VCS. Dessa stationer är enkla i design och som ett resultat billiga, både att tillverka och att driva. Tydligen bestämmer denna omständighet användningen av sådan SCZ i ECP av föremål som befinner sig under förhållanden med låg korrosiv aktivitet i miljön. Om yttre förhållanden (isoleringstillstånd, temperatur, luftfuktighet, ströströmmar) ändras i den utsträckning att ett oacceptabelt läge bildas vid det skyddade objektet, kan dessa stationer inte utföra sin uppgift. För att justera deras läge är den frekventa närvaron av underhållspersonal nödvändig, annars är ECP-uppgiften delvis klar.

Egenskaper hos VCS

Först och främst måste VCS väljas baserat på de krav som anges i regulatoriska dokument. Och förmodligen kommer det viktigaste i det här fallet att vara GOST R 51164-98. Bilaga "I" i detta dokument anger att stationens effektivitet måste vara minst 70 %. Nivån av industriell interferens som skapas av RMS får inte överstiga de värden som specificeras av GOST 16842, och nivån på utgående övertoner måste överensstämma med GOST 9.602.

SPS-passet anger vanligtvis: I märkt uteffekt;

Verkningsgrad vid nominell uteffekt.

En allmän bild av förändringen i effektivitet för VMS av olika konstruktioner kan ses i figuren.

Med en uteffekt på 0,7 av märkvärdet bör du vara beredd på att dina elförluster blir lika med den förbrukade nyttiga energin. Var går så mycket energi förlorad?

· ohmska (termiska) förluster i lindningarna på transformatorer, chokes och i aktiva kretselement;

· energikostnader för drift av stationens styrkrets;

· energiförluster i form av radiostrålning; förlust av pulsationsenergi för stationens utström på lasten.

Denna energi strålar ut i marken från anoden och ger inget användbart arbete. Därför är det så nödvändigt att använda stationer med låg pulsationskoefficient, annars går dyr energi till spillo. Inte bara ökar elförlusterna vid höga nivåer av pulsering och radioutstrålning, utan dessutom stör denna värdelöst försvunna energi den normala driften av ett stort antal elektronisk utrustning som finns i det omgivande området. SKZ-passet indikerar också den totala effekten som krävs, låt oss försöka förstå denna parameter. SKZ:n tar energi från elnätet och gör detta i varje tidsenhet med samma intensitet som vi lät den göra med justeringsratten på stationens kontrollpanel. Naturligtvis kan du ta energi från nätverket med en effekt som inte överstiger kraften i just detta nätverk. Och om spänningen i nätet ändras sinusformigt, så ändras vår förmåga att ta energi från nätet sinusformigt 50 gånger per sekund. Till exempel, i det ögonblick när nätverksspänningen passerar genom noll, kan ingen ström tas från den. Men när spänningssinusformen når sitt maximum, är i det ögonblicket vår förmåga att ta energi från nätverket maximal. Vid något annat tillfälle är denna möjlighet mindre. Således visar det sig att nätverkets kraft när som helst skiljer sig från dess kraft vid nästa ögonblick i tiden. Dessa effektvärden kallas momentan effekt vid en given tidpunkt och detta koncept är svårt att arbeta med. Därför kom vi överens om konceptet med så kallad effektiv effekt, som bestäms av en tänkt process där ett nätverk med en sinusformad spänningsförändring ersätts av ett nätverk med konstant spänning. När vi beräknade värdet på denna konstanta spänning för våra elnät visade det sig vara 220 V – det kallades den effektiva spänningen. Och det maximala värdet på spänningssinusoiden kallades amplitudspänningen, och det är lika med 320 V. I analogi med spänningen introducerades begreppet effektivt strömvärde. Produkten av det effektiva spänningsvärdet och det effektiva strömvärdet kallas den totala strömförbrukningen, och dess värde anges i RMS-passet.

Stationen måste överföra aktiv energi så effektivt som möjligt för att skapa en skyddspotential. Den effektivitet med vilken SKZ gör detta bedöms av effektivitetsfaktorn. Hur mycket energi den förbrukar beror på metoden för energiöverföring och driftsätt. Utan att gå in på detta omfattande fält för diskussion, kommer vi bara att säga att transformator- och transformator-tyristor SSC:er har nått sin förbättringsgräns. De har inte resurserna att förbättra kvaliteten på sitt arbete. Framtiden tillhör högfrekventa VMS, som blir mer tillförlitliga och lättare att underhålla för varje år. När det gäller effektivitet och kvalitet på sitt arbete överträffar de redan sina föregångare och har en stor reserv för förbättringar.

Konsumentfastigheter

Konsumentegenskaperna för en sådan enhet som SKZ inkluderar följande:

1. Mått, vikt och styrka. Det finns förmodligen ingen anledning att säga att ju mindre och lättare stationen är, desto lägre blir kostnaderna för dess transport och installation, både under installation och reparation.

2. Underhållbarhet. Möjligheten att snabbt byta ut en station eller montering på plats är mycket viktig. Med efterföljande reparationer i laboratoriet, d.v.s. modulär princip för konstruktion av VCS.

3. Enkelt underhåll. Enkelt underhåll, förutom enkel transport och reparation, bestäms, enligt vår mening, av följande:

närvaron av alla nödvändiga indikatorer och mätinstrument, möjligheten att fjärrstyra och övervaka driftläget för VCS.

Baserat på ovanstående kan flera slutsatser och rekommendationer göras:

1. Transformator- och tyristor-transformatorstationer är hopplöst föråldrade i alla avseenden och uppfyller inte moderna krav, särskilt inom energibesparingsområdet.

2. En modern station måste ha:

· hög effektivitet över hela lastområdet;

· effektfaktor (cos I) inte lägre än 0,75 över hela belastningsområdet;

· utspänningens rippelfaktor inte mer än 2 %;

· Ström- och spänningsreglering varierar från 0 till 100 %;

· lätt, hållbar och liten kropp;

· modulär konstruktionsprincip, d.v.s. har hög underhållsbarhet;

· I energieffektivitet.

Andra krav för katodskyddsstationer för gasledningar, såsom skydd mot överbelastning och kortslutning; automatiskt underhåll av en given lastström - och andra krav är allmänt accepterade och obligatoriska för alla VCS.

SKZ - grundläggande information.

Katodisk skyddsstation (CPS)är ett komplex av strukturer utformade för katodisk polarisering av en gasledning med extern ström.

Main strukturella element SKZ (Bild 12.4.1.)är:

Ø källa för likström (likriktad) (katodstation) 5 ;

Ø anodjordning 2 , nedgrävd i marken på något avstånd från rörledningen 1 ;

Ø anslutande kraftledningar 3 ansluta den positiva polen av strömkällan till anodjordningen och den negativa polen till rörledningen;

Ø gasledning katodutlopp 8 och dräneringspunkt 7 ;

Ø skyddsjordning 4 .

Figur – 12.4.1. - Schematiskt diagram av SKZ

Rörledningens potential under påverkan av den inkommande strömmen blir mer elektronegativ, de exponerade delarna av gasledningen (på platser där isoleringen är skadad) blir katodiskt polariserad och, beroende på värdet av den etablerade potentialen, blir helt eller delvis skyddad från korrosion. Samtidigt, vid den anodiska jordningen, under påverkan av den strömmande strömmen, inträffar processen med anodpolarisering, åtföljd av den gradvisa förstörelsen av den anodiska jordningen.

Källor likström VHC är indelade i två grupper. Den första gruppen inkluderar nätverksomvandlingsenheter - likriktare som drivs från växelströmsledningar (PLL). industriell frekvens 50 Hz märkspänning från 0,23 till 10 kV. Den andra gruppen inkluderar autonoma källor - likströmsgeneratorer och elektrokemiska element som genererar elektricitet direkt på gasledningsvägen nära den plats där det är nödvändigt att installera VPS (vindkraftsgeneratorer, elektriska generatorer som drivs av gasturbiner, från en motor inre förbränning, termoelektriska generatorer, batterier).

På huvudgasledningar har nätverkskatodstationer med enfasiga växelströmslikriktare med en spänning på 127/220 V och en frekvens på 50 Hz blivit utbredd. Om det finns växelströmsledningar med en märkspänning på 0,23; 0,4; 6 och 10 kV är användningen av sådana stationer lämplig och ekonomiskt motiverad. Vid strömförsörjning av en 6 eller 10 kV kraftledning ansluts likriktarenheten till matningsledningen genom en nedtrappningstransformator.

Bild – 12.4.2. – Förenklat kretsschema typisk icke-automatisk strömkälla VMS

På Fig.12.4.2. förenklat typiskt diagram nätverk katodstation med likriktare. AC-nätet är anslutet till plintarna 1 Och 2 . Elförbrukningen mäts med elmätare 3 . Maskin 4 tjänar till att slå på installationen och säkringarna 5 ge skydd mot strömmar kortslutning och överbelastning på AC-sidan. En nedtrappningstransformator 6 driver likriktaren 7 , sammansatt av individuella likriktarelement med användning av en helvågsbrygglikriktarkrets eller en helvågs enfaslikriktarkrets med en nollklämma. Skydd mot kortslutning och överbelastning på sidan av den likriktade strömkretsen tillhandahålls av en säkring 9 . Installationens driftläge styrs med hjälp av en amperemeter 10 och voltmeter 12 . Anslutningskabel från rörledningen 11 ansluts till "-"-uttaget och från anodjorden till "+"-uttaget. Alla delar av installationen är monterade i ett metallskåp, låst med ett hänglås.

För att säkerställa säkra driftsförhållanden är alla metalldelar i stationsstrukturen jordade med skyddande jordning 8 .

Likriktarenheter har enheter för att reglera spänning eller ström. De flesta installationer använder stegspänningsreglering genom att byta individuella sektioner av transformatorlindningarna. På vissa typer av likriktare regleras spänningen smidigt med hjälp av en autotransformator eller magnetiska shuntar i transformatorlindningarna. Triac spänningsreglering används också i primärlindningen och tyristorspänningsreglering i sekundären.

När katodiskt skydd av gasledningar belägna i området för ströströmmar väljs driftläget för icke-automatiska AC-likriktare vanligtvis med hänsyn till medelvärdet av "rör-jord" potentialskillnaden, som bestäms från mätdata under en viss tidsperiod (vanligtvis det genomsnittliga dygnsvärdet) och utesluter inte utsläppspotentialen i den anodiska eller katodiska regionen. För att undertrycka anodutsläpp måste likriktaren konfigureras i överskyddsläge. Djup katodisk polarisering leder till överdriven energiförbrukning, avskalning och sprickbildning av den isolerande beläggningen och hydrering av metallytan (på grund av den intensiva frigöringen av väte vid katoden). Denna typ av förändringar i gasledningspotentialer leder till behovet av att skapa automatiska stationer katodiskt skydd, som måste upprätthålla potentialen i skyddsområdet med minimal strömförbrukning och maximalt utnyttjande skyddande egenskaper herrelösa strömmar. VMS består av enheter för att ställa in ett givet potentialskillnadsvärde (masterenheter), enheter för att mäta den faktiska potentialskillnaden (mätenheter med stationära referenselektroder), effektförstärkare, verkställande organ, ändra strömstyrkan i VMS-kretsen.

Elektrokemiskt korrosionsskydd består av katod- och dräneringsskydd. Katodiskt skydd av rörledningar utförs med två huvudmetoder: användningen av metallskyddsanoder (galvanisk skyddsmetod) och användningen av externa likströmskällor, vars minus är ansluten till röret och pluset är anslutet till anodjordning (elektrisk metod).

Ris. 1. Funktionsprincip för katodiskt skydd

Galvaniskt slitbaneskydd mot korrosion

Det mest uppenbara sättet att utföra elektrokemiskt skydd av en metallstruktur som har direktkontakt med ett elektrolytiskt medium är den galvaniska skyddsmetoden, som bygger på att olika metaller i elektrolyten har olika elektrodpotentialer. Således, om du bildar ett galvaniskt par av två metaller och placerar dem i en elektrolyt, kommer metallen med en mer negativ potential att bli ett anodskydd och kommer att förstöras, vilket skyddar metallen med en mindre negativ potential. Skyddar fungerar i huvudsak som bärbara elkällor.

Magnesium, aluminium och zink används som huvudmaterial för tillverkning av skydd. Från en jämförelse av egenskaperna hos magnesium, aluminium och zink är det tydligt att av de aktuella grundämnena har magnesium den största elektromotoriska kraften. Samtidigt är en av de viktigaste praktiska egenskaperna hos skydd effektivitetskoefficienten, som visar andelen slitbanemassa som används för att få användbar elektrisk energi i kedjan. Effektivitet skydd gjorda av magnesium och magnesiumlegeringar, överstiger sällan 50 %, i motsats till skydd baserade på Zn och Al med effektivitet. 90 % eller mer.

Ris. 2. Exempel på magnesiumskydd

Vanligtvis används skyddsinstallationer för katodiskt skydd av rörledningar som inte har elektriska kontakter med intilliggande utökade kommunikationer, enskilda sektioner av rörledningar, såväl som tankar, stålskyddshöljen (patroner), underjordiska tankar och containrar, stålstöd och pålar, och andra koncentrerade föremål.

Samtidigt är slitbaneinstallationer mycket känsliga för fel i deras placering och konfiguration. Felaktigt val eller placering av slitbanan leder till kraftig nedgång deras effektivitet.

Katodiskt korrosionsskydd

Den vanligaste metoden för elektrokemiskt skydd mot korrosion av underjordiska metallstrukturer är katodiskt skydd, utfört genom katodisk polarisering av den skyddade metallytan. I praktiken realiseras detta genom att ansluta den skyddade rörledningen till minuspolen på en extern likströmskälla, kallad en katodisk skyddsstation. Källans positiva pol är ansluten med en kabel till en extern extra elektrod gjord av metall, grafit eller ledande gummi. Denna externa elektrod placeras i samma frätande miljö som objektet som skyddas, i fallet med underjordiska fältrörledningar, i jorden. Således bildas en sluten elektrisk krets: ytterligare extern elektrod - jordelektrolyt - rörledning - katodkabel - DC-källa - anodkabel. Som en del av denna elektriska krets är rörledningen katoden, och en extra extern elektrod ansluten till likströmskällans positiva pol blir anoden. Denna elektrod kallas anodjordning. Den negativt laddade polen hos strömkällan som är ansluten till rörledningen, i närvaro av extern anodisk jordning, polariserar katodiskt rörledningen, medan potentialen för anod- och katodsektionerna praktiskt taget utjämnas.

Således består det katodiska skyddssystemet av en skyddad struktur, en likströmskälla (katodisk skyddsstation), anodjordning, anslutning av anod- och katodledningar, det omgivande elektriskt ledande mediet (jord), samt delar av övervakningssystemet - styrning och mätpunkter.

Korrosionsskydd för dränering

Dräneringsskydd av rörledningar från korrosion av ströströmmar utförs genom riktad dränering av dessa strömmar till en källa eller till marken. Installation av dräneringsskydd kan vara av flera typer: jord, direkt, polariserad och förstärkt dränering.

Ris. 3. Dräneringsskyddsstation

Jorddränering utförs genom att jorda rörledningar med ytterligare elektroder på platserna i deras anodzoner, direkt dränering utförs genom att skapa en elektrisk bygel mellan rörledningen och den negativa polen på en källa till ströströmmar, till exempel ett elektrifierat järnvägsnät järnväg. Polariserad dränering, till skillnad från direkt dränering, har endast envägsledningsförmåga, så när en positiv potential dyker upp på skenorna stängs dräneringen automatiskt av. I förbättrad dränering ingår dessutom en strömomvandlare i kretsen, vilket gör att dräneringsströmmen kan ökas.