СИСТЕМА КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к электрохимической защите от коррозии магистральных трубопроводов, в частности, к системам передачи электрических сигналов и предназначена для дистанционного мониторинга параметров электрохимзащиты.
Известна система катодной защиты магистральных трубопроводов, содержащая размещенный в центральном пункте и соединенный с заземлением компьютер, катодно-поляризуемый трубопровод и размещенные в пунктах контроля установки катодной защиты, каждая из которых содержит, по крайней мере, заземление в виде анодов глубинного заложения, соединенные с заземлением катодную станцию и блок коммутации и измерения контролируемых параметров, а также источник сетевого электроснабжения в виде однофазного трансформатора, высоковольтная обмотка которого соединена с выводами первой стороны коммутационного аппарата, например, двухполюсного разъединителя, причем в установке катодной защиты катодная станция соединена с низковольтной обмоткой однофазного трансформатора, катодно-поляризуемым трубопроводом, блоком коммутации и измерения контролируемых параметров, которая содержит также блок приема и передачи радиосигналов, соединенный с блоком коммутации и измерения контролируемых параметров (RU 2086703, МПК 6 C23F 13/22, 05.12.1995 г.).
Основным недостатком системы является то, что для ее реализации требуется установить большое количество сложных радиопередающих устройств, каждое из которых имеет ограниченный радиус действия. При этом передаваемые радиосигналы могут создавать помехи для других установок высокочастотной радиосвязи.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является система катодной защиты магистральных трубопроводов, содержащая размещенный в центральном пункте и соединенный с заземлением компьютер, катодно-поляризуемый трубопровод и размещенные в пунктах контроля установки катодной защиты, каждая из которых содержит, по крайней мере, заземление в виде анодов глубинного заложения, соединенные с заземлением катодную станцию и блок коммутации и измерения контролируемых параметров, а также источник сетевого электроснабжения в виде однофазного трансформатора, высоковольтная обмотка которого соединена с выводами первой стороны коммутационного аппарата, например двухполюсного разъединителя, причем в установке катодной защиты катодная станция соединена с низковольтной обмоткой однофазного трансформатора, катодно-поляризуемым трубопроводом, блоком коммутации и измерения контролируемых параметров, в которой в каждую установку катодной защиты введены: блок фазовой регулировки, блок импульсной модуляции и избирательный фильтр, соединенные с другими устройствами системы, образуя канал передачи информации по схеме «труба-земля» (RU 2202001, МПК C23F 13/22, 10.04.2003 г.).
Основным недостатком известной системы является то, что в ней для передачи информации в качестве второго провода относительно земли используется катодно-поляризуемый трубопровод, вследствие чего теряется часть информации из-за замыканий катодно-поляризуемого трубопровода на землю в результате нарушений изоляции. Указанная проблема, требующая решения, обусловлена тем, что нарушение изоляции катодно-поляризуемого трубопровода с последующим проникновением влаги из грунта приводит к шунтированию части канала передачи информации, расположенной за местом повреждения изоляции трубопровода относительно компьютера центрального пункта.
Техническим результатом полезной модели является увеличение надежности передачи информации между пунктами контроля и центральным пунктом по готовому проводу с хорошей изоляцией, возможности передачи сигналов в обоих направлениях между центральным пунктом и пунктом контроля, обеспечение защиты устройств в цепях контроля от электромагнитного влияния перенапряжений и токов коротких замыканий в фазных проводах, включая возможные перенапряжения от грозовых явлений.
Данная проблема решена в заявляемой системе катодной защиты магистральных трубопроводов, содержащей размещенный в центральном пункте и соединенный с заземлением компьютер, катодно-поляризуемый трубопровод и размещенные в пунктах контроля установки катодной защиты, каждая из которых содержит, по крайней мере, заземление в виде анодов глубинного заложения, соединенные с заземлением катодную станцию и блок коммутации и измерения контролируемых параметров, а также источник сетевого электроснабжения в виде однофазного трансформатора, высоковольтная обмотка которого соединена с выводами первой стороны коммутационного аппарата, например, двухполюсного разъединителя, причем в установке катодной защиты катодная станция соединена с низковольтной обмоткой однофазного трансформатора, катодно-поляризуемым трубопроводом, блоком коммутации и измерения контролируемых параметров, в которой в систему введены блоки проводной связи, телемеханики и автоматики, а провод первой фазы линии электропередачи катодной защиты, сооруженной вдоль трассы магистрального трубопровода, отсоединен от высоковольтной сети, при этом в каждом пункте контроля выводы второй стороны коммутационного аппарата установки катодной защиты соединены с проводами второй и третьей фаз линии электропередачи катодной защиты, причем блоки проводной связи, телемеханики и автоматики в центральном пункте и пунктах контроля включены между заземлениями и отсоединенным от высоковольтной сети проводом первой фазы линии электропередачи катодной защиты, при этом в центральном пункте блок проводной связи, телемеханики и автоматики соединен с компьютером, а в пункте контроля блок проводной связи, телемеханики и автоматики соединен с катодной станцией и блоком коммутации и измерения контролируемых параметров установки катодной защиты.
На фиг. 1 в качестве примера представлена структурная схема системы катодной защиты магистральных трубопроводов с двумя пунктами контроля.
Система катодной защиты магистральных трубопроводов (Фиг. 1) содержит размещенный в центральном пункте и соединенный с заземлением 1 компьютер 2, катодно-поляризуемый трубопровод 3, размещенные в пунктах контроля две установки катодной защиты, а также сооруженную вдоль катодно-поляризуемого трубопровода 3 линию электропередачи катодной защиты с фазными проводами 4, 5 и 6, которая питается электричеством от трансформатора 7 питающей подстанции. Установка катодной защиты в пункте контроля содержит заземление 8 в виде анодов глубинного заложения, соединенные с заземлением 8 катодную станцию 9 и блок коммутации и измерения контролируемых параметров 10, а также источник сетевого электроснабжения в виде однофазного трансформатора 11, высоковольтная обмотка которого соединена с выводами первой стороны коммутационного аппарата 12, в качестве которого в данном случае используется двухполюсный разъединитель. Система содержит также блоки проводной связи, телемеханики и автоматики 13 и 14.
При этом в установке катодной защиты катодная станция 9 соединена с низковольтной обмоткой однофазного трансформатора 11, катодно-поляризуемым трубопроводом 3, блоком коммутации и измерения контролируемых параметров 10. Фазный провод 4 линии электропередачи катодной защиты, сооруженной вдоль трассы магистрального трубопровода 3, отсоединен от высоковольтной сети и выделен для проводной связи и телемеханики. Блоки проводной связи, телемеханики и автоматики 13, 14 в центральном пункте и пунктах контроля включены между заземлениями 1, 8 и отключенным от высоковольтной сети проводом 4 выделенной фазы линии электропередачи катодной защиты. При этом в центральном пункте блок проводной связи, телемеханики и автоматики 13 соединен с компьютером 2, а в пункте контроля блок проводной связи, телемеханики и автоматики 14 соединен с катодной станцией 9 и блоком коммутации и измерения контролируемых параметров 10 установки катодной защиты. В пункте контроля высоковольтная обмотка однофазного трансформатора 11 соединена с выводами первой стороны коммутационного аппарата 12, выводы второй стороны которого соединены с находящимися под напряжением проводами 5, 6 второй и третьей фаз работающей в неполнофазном режиме линии электропередачи катодной защиты.
Поставленная задача достигнута за счет того, что в заявляемой полезной модели фазный провод 4 линии электропередачи катодной защиты отсоединен от высоковольтной сети и данная линия переведена в неполнофазный режим работы с учетом того, что в рассматриваемой системе электрические нагрузки в виде установок катодной защиты во всех пунктах контроля являются однофазными. При этом в пункте контроля питающий однофазный трансформатор 11 установки катодной защиты рассчитан на линейное напряжение сети и может нормально работать от двух фазных проводов 5, 6 линии электропередачи катодной защиты.
Система работает следующим образом. В пункте контроля блок коммутации и измерения контролируемых параметров 10, осуществляющий измерения с помощью измерительных датчиков, формирует сигналы о контролируемых параметрах, таких как защитный потенциал, поляризационный потенциал, защитный ток и т.д., и передает их через блок проводной связи, телемеханики и автоматики 14 из пункта контроля в центральный пункт, где принимаемые сигналы поступают в компьютер 2 через блок проводной связи, телемеханики и автоматики 13. Блоки проводной связи, телемеханики и автоматики содержат также исполнительные механизмы для дистанционного управления, позволяют осуществлять телефонную связь между центральным пунктом и пунктами контроля в ходе осмотра специалистами состояния установок катодной защиты, обеспечивают защиту устройств в цепях контроля от электромагнитного влияния перенапряжений и токов коротких замыканий в фазных проводах 5, 6 и других факторов, включая возможные перенапряжения от грозовых явлений. Система позволяет передавать сигналы в обоих направлениях между центральным пунктом и пунктом контроля.
С учетом того, что обычно расстояние между пунктами контроля составляет 10 км, практически во всех случаях суммарная потребляемая мощность всех установок катодной защиты, подключенных к одной линии электропередачи катодной защиты, находится в пределах 2-3% от установленной мощности силового трансформатора 7 питающей подстанции. Как видно, возможная несимметрия параметров линии электропередачи катодной защиты при отключении одной из фаз является допустимой для трансформатора 7 питающей подстанции и неполнофазный режим работы линии электропередачи катодной защиты не нарушает бесперебойную работу сети. Кроме того, имеется возможность дополнительного выравнивания параметров трансформаторов питающей подстанции путем переключения однофазных нагрузок относительно земли на напряжении 0,4 кВ, трансформаторы 6-10/0,4 кВ которых получают питание от рассматриваемой питающей подстанции 6-10 кВ через другие отходящие обычные линии.
Поскольку линия электропередачи катодной защиты является линией с изолированной нейтралью, то становится возможным организовать канал передачи информации по схеме «провод-земля» на базе отключенного от сети фазного провода 4 отдельно от цепей питания установок катодной защиты, формируемых на основе фазных проводов 5, 6 данной линии. Благодаря данному техническому решению, канал передачи информации организуется с помощью низковольтных устройств и элементов. При этом фазный провод 4 линии электропередачи катодной защиты имеет хорошую изоляцию, и качество передаваемых по нему сигналов не зависит от состояния изоляции трубопровода. Система позволяет организовать сравнительно надежный канал передачи информации между пунктами контроля и центральным пунктом по готовому проводу с хорошей изоляцией.