СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ НАТЕКАЮЩИХ И СТЕКАЮЩИХ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКОВ, НАВОДИМЫХ ОТ ВНЕШНИХ ИСТОЧНИКОВ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ
SYSTEM OF PIPELINE PROTECTION FROM ACTION OF LEAKING IN AND OUT CONSTANT AND ALTERNATING CURRENTS INDUCED FROM EXTERNAL GROUND CURRENT SOURCES

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для компенсации постоянного и переменного тока, наведенного в трубопроводе источниками блуждающих токов, например, железнодорожным транспортом, работающим на постоянном или переменном токе.
Трубопроводы при пересечении или параллельном следовании с электрифицированными железными дорогами постоянного или переменного токов попадают в зону влияния поля блуждающих токов, которые, попадая в трубопровод, могут вызывать интенсивную электрокоррозию тела трубы и приводить к разрушению изоляционного покрытия самого трубопровода. Для снижения влияния вышеуказанных отрицательных воздействий на эксплуатацию и техническое обслуживание трубопроводов создаются соответствующие системы защиты. Заявляемое техническое решение предназначено для применения в местах воздействия блуждающих токов на трубопровод, а именно, при пересечении или параллельном следовании трубопровода с электрифицированной железной дорогой или другим источником блуждающих токов.
Известно устройство для компенсации переменного напряжения, индуцированного в металлическом трубопроводе, находящемся в среде и защищенном электроизоляционным материалом (патент RU 2114934, C23F 13/04, опубл. 10.07.98 г.). Устройство содержит регулируемый источник переменного тока, выходы которого подсоединены к двум соединительным точкам на трубопроводе, расположенным на некотором расстоянии одна от другой вдоль трубопровода, снабженный средством для формирования сигнала с амплитудой и фазой, соответствующими переменному напряжению, индуцированному в трубопроводе в продольном направлении. Выходы устройства подсоединены ко входам регулируемого источника переменного тока, при этом регулируемый источник переменного тока выполнен с возможностью формирования, в зависимости от сигнала переменного тока, протекающего вдоль трубопровода, с такими амплитудой и фазой, что ток стремится уменьшить разность напряжений между трубопроводом и средой. Недостатком данного устройства является сложность его конструкции и дороговизна эксплуатации, обусловленная высокой энергозатратностью, т.к. требует мощного источника переменного тока.
Наиболее близким техническим решением является устройство для защиты трубопровода от воздействия наведенного переменного тока (патент на изобретение RU 2446234, C23F 13/04, опубликовано 19.08.2010), содержащее ж/б опору с закрепленными на ней клеммным терминалом и электрическим шкафом, в котором размещены: конденсаторный блок отведения переменного тока на заземляющее устройство и предотвращения утечки постоянного тока электрохимической защиты трубопровода, устройство фильтрации отводимого тока по фиксированной частоте, устройство измерения отводимого тока и устройство защиты от импульсных перенапряжений.
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает защиты трубопроводов от натекающих и стекающих постоянных токов с трубопровода и компенсирует только переменный ток в трубопроводе, наведенный, например, от линий электропередачи.
Задача заявляемого технического решения заключается в создании устройства, обеспечивающего защиту трубопровода от воздействия натекающих и стекающих постоянного и переменного токов и упрощении его конструкции.
Поставленная задача решается тем, что устройство для защиты трубопровода от воздействия натекающих и стекающих постоянного и переменного токов, наводимых от внешних источников блуждающих токов, содержит конденсаторный блок для фильтрации переменного тока, размещенный в электрическом шкафу, при этом устройство выполнено с возможностью подключения к станции катодной защиты (СКЗ) и дополнительно содержит выпрямительный диодный мост с возможностью подключения между анодным заземлителем СКЗ и защищаемым трубопроводом параллельно выходу СКЗ, и балластный нагрузочный резистор, подсоединенный к выходу выпрямительного диодного моста параллельно конденсаторному блоку.
На рис. 1 приведена схема предлагаемого устройства.
Станция катодной защиты (СКЗ) 1, к которой подключено устройство защиты трубопровода от воздействия блуждающих постоянного и переменного токов, установлена между защищаемым трубопроводом 2 и анодным заземлителем 3. Ток СКЗ управляется посредством потенциала датчика 4, установленного в грунте 5. Ток I стек., стекающий с трубопровода 2 на источник блуждающих токов (ж/д полотно, ЛЭП и т.п.), компенсируется током катодной защиты I скз. Ток I нат, натекающий от источников блуждающих токов на трубопровод, имеет противоположное направление и попадает на трубопровод 2 через диодный мост 7 и нагрузочный балластный резистор 8. Балластный нагрузочный резистор осуществляет защиту трубопровода от натекания на трубопровод обратных блуждающих токов при появлении обратных напряжений между источником блуждающих токов, например, рельсами железной дороги и трубопроводом, при котором станция катодной защиты находится в штатном режиме отключения. Переменный ток через диодный мост 7 заряжает конденсаторный блок 9 и через нагрузочный балластный резистор 8 поступает на защищаемый трубопровод 2.
Электрические параметры элементов, входящих в состав устройства, подобраны таким образом, чтобы предлагаемая система не оказывала влияние на штатную работу станции системы катодной защиты.
Предлагаемое устройство для защиты трубопровода позволяет компенсировать как натекающий, так и стекающий, как постоянный, так и переменный токи от внешних источников напряжения на заземляющее устройство, не требует дополнительных источников питания и не зависит от того, как система подключается к системе труба-анод, поскольку мостовая схема на входе исключает эту ошибку. Устройство обеспечивает надежную защиту трубопровода.