БЛОК АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВА (БАВР) ДЛЯ СТАНЦИЙ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ

Полезная модель относится к средствам электрохимической защиты подземных сооружений и может быть использована в составе систем катодной защиты подземных металлических сооружений (газо- и нефтепроводов, объектов коммунального хозяйства и других сооружений) от электрохимической (почвенной) коррозии при совместной работе с основной (СКЗ-О) и резервной (СКЗ-Р) станциями катодной защиты.
Известен блок автоматического ввода резерва (БАВР), предназначенный для автоматического подключения резервного питания на установку катодной защиты (УКЗ) по сети 220 В для включения резервной СКЗ-Р при выходе из строя основной СКЗ-О или отключения питающей линии 220 В основной СКЗ-0 [http://www.cathode.m/t_bavr.shtml, 11.08.2006]. Автоматическое переключение на резервную СКЗ-Р происходит при следующих режимах на СКЗ-O:
- обрыв или увеличение сопротивления растекания анодного заземления или обрыв в цепи нагрузки;
- отключение сети 220 В основной линии;
- короткое замыкание выходных цепей (катодный - анодный провод);
- снижение защитного тока ниже нормы уставки на реле тока.
- Недостатками этого блока являются:
- блок не производит переключение выходного напряжения основной и резервной станций;
- блок не производит переключение цепей измерительных электродов и телемеханики основной и резервной станций;
- отсутствует возможность задания и контроля значений параметров, при отклонении от которых происходит переключение СКЗ.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели (прототипом) является устройство автоматического включения
резервного преобразователя типа «ЭНЕРГОМЕРА» АВРП [Руководство по эксплуатации РМЕА.468332.401 РЭ, http://www.energomera.ru/products/ehz/avrp, 11.08.2006].
Устройство состоит из следующих основных узлов и блоков:
- входных и выходных зажимов;
- коммутаторов напряжения питания СКЗ-O и СКЗ-Р в виде твердотельных реле VS1, VS2;
- блока контроля и управления А1 (БКУ);
- блока коммутации электрода сравнения А2 (БКЭС);
- блока коммутации цепей телемеханики A3 (БКЦТ);
- коммутаторов выходного напряжения СКЗ-O и СКЗ-Р в виде суммирующих силовых диодов VD1, VD2.
Недостатками этого устройства являются:
- использование в цепях переключения напряжения питания СКЗ-O и СКЗ-Р твердотельных реле (полупроводниковые элементы), что исключает возможность перекрестной блокировки реле и тем самым снижает функциональную надежность устройства;
- использование силовых диодов VD1, VD2 в цепях переключения выходных сигналов СКЗ-O и СКЗ-Р за счет выделяемого на них тепла при протекании выходных токов СКЗ (до 100А), что приводит к усилению теплонапряженности всего устройства и тем самым снижению его надежности и увеличению потерь электроэнергии при эксплуатации;
- отсутствие возможности задания значений параметров, при отклонении от которых происходит переключение СКЗ;
- отсутствие средств индикации значений параметров работы СКЗ;
- устройство обеспечивает дистанционное управление режимами работы, но не содержит средств телеметрии, что ограничивает возможности его использования.
Задачей полезной модели является создание высоконадежного блока автоматического включения резерва для использования в системах катодной защиты подземных металлических сооружений от электрохимической (почвенной) коррозии со 100%-ным резервированием в цепях преобразования катодного (защитного) тока и использованием двух станций для катодной защиты: основной и резервной, находящейся в «холодном» резерве.
Техническим результатом полезной модели является снижение тепловыделения и затрат электроэнергии при эксплуатации за счет уменьшения рассеиваемой мощности на элементах коммутации, повышение надежности за счет исключения возможности ложных срабатываний, расширение функциональных возможностей за счет включения в состав блока средств ввода и индикации контролируемых значений и средств дистанционного контроля и управления (телеметрии).
Поставленная задача решается тем, что в блоке, состоящем из входных и выходных зажимов, двух коммутаторов напряжения питания, блока контроля и управления, блока коммутации измерительных электродов, блока коммутации цепей телемеханики, двух коммутаторов выходного напряжения дополнительно включены блок ввода и индикации, блок телеметрии и датчик тока, причем каждый коммутатор напряжения питания выполнен в виде электромеханического реле с одним нормально-замкнутым и одним нормально-разомкнутым контактом, а каждый коммутатор выходного напряжения в виде электромеханического реле с одним нормально-разомкнутым контактом.
На фиг. приведена структурная схема блока автоматического включения резерва, который содержит входные зажимы 1...7. Первый входной зажим 1 и второй входной зажим 2 подключены соответственно ко входам нормально-разомкнутых контактов первого коммутатора напряжения питания 8 и второго коммутатора напряжения питания 9 и первому и второму измерительным входам блока контроля и управления (БКУ) 10. Третий входной зажим 3 и четвертый входной зажим 4 подключены соответственно
ко входам первого 11 и второго 12 коммутаторов выходного напряжения. Пятый 5, шестой 6 и седьмой 7 входные зажимы подключены соответственно к первому входу блока коммутации измерительных электродов (БКИЭ) 13, первому входу блока коммутации цепей телеметрии (БКЦТ) 14 и первому входу датчика тока (ДТ) 15. Управляющий вход коммутатора напряжения питания 8 и первые управляющие входы блоков БКИЭ 13 и БКЦТ 14 подключены к первому управляющему выходу блока БКУ 10 через нормально-замкнутый контакт коммутатора напряжения питания 9, управляющий вход которого и вторые управляющие входы блоков БКИЭ 13 и БКЦТ 14 подключены ко второму управляющему выходу блока БКУ 10 через нормально-замкнутый контакт коммутатора напряжения питания 8. Первый и второй выходные зажимы 16, 17 подключены соответственно к выходам нормально-разомкнутых контактов первого коммутатора напряжения питания 8 и второго коммутатора напряжения питания 9. Третий выходной зажим 18 подключен к точке соединения выходов первого коммутатора выходного напряжения 11, второго коммутатора выходного напряжения 12 и третьего измерительного входа блока БКУ 10. Четвертый и пятый выходные зажимы 19 и 20 подключены соответственно к первому и второму выходам блока БКИЭ 13, а шестой и седьмой выходные зажимы 21 и 22 соответственно к первому и второму выходам блока БКЦТ 14. Восьмой выходной зажим 23 подключен ко второму входу датчика тока 15, выход которого подключен к четвертому измерительному входу блока БКУ 10. Кроме того, блок ввода и индикации (БВИ) 24 и блок телеметрии (БТ) 25 подключены к блоку контроля и управления 10 через общую двунаправленную шину ввода-вывода.
Рассмотрим работу блока автоматического включения резерва. К первому 1 и второму 2 входным зажимам блока подключаются фидеры соответственно основной и резервной сети питания, к третьему 3, четвертому 4 и седьмому 7 входным зажимам соответственно силовые выходы основной (СКЗ-O) и резервной (СКЗ-Р) станций катодной защиты, а к пятому
5 и шестому 6 входным зажимам соответственно выходы измерительных электродов и цепи канала передачи телеметрии.
К первому и второму выходным зажимам 16 и 17 подключаются входы питания, а к четвертому 19, пятому 20, шестому 21 и седьмому 22 выходным зажимам соответственно входы для подключения измерительных электродов и цепей телеметрии основной и резервной станций катодной защиты. Третий 18 и восьмой 23 выходные зажимы используются для подключения соответственно анодного заземлителя и защищаемого объекта.
Блок имеет четыре режима работы; СКЗ выключены, автоматический, ручное включение основной или резервной СКЗ. Выбор режима производится переключателем, установленным в БКУ.
Исходный режим работы блока - СКЗ выключены. В этом режиме блок измеряет и индицирует значения напряжения на первом 1 и втором 2 входных зажимах. Контакты коммутаторов напряжения питания 8 и 9, коммутаторов выходного напряжения 11 и 12 находятся в состоянии, указанном на структурной схеме. Входы питания основной и резервной СКЗ отключены от питающих фидеров, а силовые выходы от анодного заземлителя. Также отключены цепи измерительных электродов и телеметрии.
После переключения в автоматический режим работы, в случае если значение напряжения основной сети питания находится в допустимых пределах, происходит подключение основной СКЗ. Для этого, по команде БКУ 10 производится включение первого коммутатора выходного напряжения 11, а затем включение первого коммутатора напряжения питания 8. При этом его нормально-разомкнутый контакт замыкается и подает напряжение питания на соответствующие входы основной СКЗ, а нормально-замкнутый размыкается и блокирует возможное (в случае неисправности) включение второго коммутатора напряжения питания 9. Одновременно с этим к соответствующим входам основной СКЗ через БКИЭ 13 и БКЦТ 14 подключаются измерительные электроды и цепи канала телеметрии. В этом режиме блок производит контроль на соответствие допуску и индикацию значений напряжений
основной и резервной сети питания, выходного напряжения и тока подключенной СКЗ, измеряемого посредствам датчика тока 15.
В случае, если значение напряжения питания, или одного из выходных параметров основной СКЗ выйдет за пределы допуска, а значения напряжения питания резервной сети будет в допуске, блок произведет отключение основной СКЗ и включение резервной СКЗ. При этом по командам БКУ 10 произойдет выключение первого коммутатора напряжения питания 8, его нормально-разомкнутый контакт отключит питание основной СКЗ, а нормально-замкнутый вернется в исходное положение и блокировка включения второго коммутатора напряжения питания 9 будет снята. Затем будет выключен первый коммутатор выходного напряжения 11 и последовательно включены второй коммутатор выходного напряжения 12 и второй коммутатор напряжения питания 9, нормально-замкнутый контакт которого разомкнется и блокирует прохождение сигнала включения первого коммутатора напряжения питания 8. Одновременно с этим к соответствующим входам резервной СКЗ через БКИЭ 13 и БКЦТ 14 подключаются измерительные электроды и цепи канала телеметрии.
В дальнейшем, в случае нормализации значения напряжения основной сети питания, произойдет обратное переключение и основная СКЗ будет включена в работу.
Наличие в составе блока автоматического включения резерва блока телеметрии 25 позволяет производить дистанционное переключение основной и резервной СКЗ, а также контролировать значения параметров работы станций. Это позволяет использовать в качестве основной и резервной СКЗ устройства, в составе которых нет собственных средств телеметрии.
Таким образом, предложенная полезная модель обладает следующей совокупностью достоинств, которые не имеет ни одно из известных технических решений:
- наличие перекрестной блокировки включения коммутаторов напряжения питания, что исключает возможность ложных срабатываний и повышает надежность блока в целом;
- использование в качестве коммутаторов выходного напряжения СКЗ малогабаритных, высоконадежных контакторов, что значительно снижает рассеиваемую мощность при протекании через них выходных токов СКЗ, повышает надежность и экономичность всего блока в целом;
- использование специального алгоритма управления коммутаторами, при котором снижается нагрузка на контакты коммутаторов выходного напряжения СКЗ, что существенно увеличивает их наработку и повышает надежность блока в целом;
- возможность изменения значений допусков контролируемых параметров, что расширяет функциональные возможности блока;
- наличие встроенного блока ввода и индикации, на который выводятся значения всех контролируемых параметров, что расширяет функциональные возможности блока;
- наличие блока телеметрии, что расширяет функциональные возможности блока.