RU124685U1

RU124685U1 - DEVICE FOR PROTECTING PIPELINES AGAINST INFLUENCE OF INDUCED ELECTRIC CURRENT AND THREATING ATMOSPHERIC DISCHARGES

Info

Publication number: RU124685U1
Application number: RU2012105114/02U
Authority: RU
Inventors: Олег Аркадьевич Гилёв; Максим Леонидович Пестриков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Завод нефтегазовой аппаратуры Анодъ"
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-02-10

Abstract

Устройство защиты трубопроводов от влияния наведенного электрического тока и грозовых атмосферных разрядов, включающее блок отведения переменного тока, клемму для подключения заземляющего устройства и клемму для подключения трубопровода, отличающееся тем, что блок отведения переменного тока включает конденсаторно-диодный блок, реализованный по схеме с последовательно-встречным включением конденсаторов и шунтированием их диодами, устройство грозозащиты, трансформатор для измерения отводимого переменного тока и частотный фильтр для предотвращения утечки переменного тока фиксированной частоты при использовании на трубопроводе электрометрического оборудования.A device for protecting pipelines from the influence of induced electric current and lightning atmospheric discharges, including an AC discharge unit, a terminal for connecting an earthing device and a terminal for connecting a pipeline, characterized in that the AC discharge unit includes a capacitor-diode unit implemented in a series by switching on the capacitors and bypassing them with diodes, a lightning protection device, a transformer for measuring AC output and a frequency filter for I prevent the leakage of alternating current of a fixed frequency when using electrometric equipment in a pipeline.

Description

Полезная модель относится к средствам для защиты протяженных подземных сооружений, в первую очередь, трубопроводов, от воздействия наведенного электрического тока и грозовых атмосферных разрядовThe utility model relates to means for protecting extended underground structures, primarily pipelines, from the effects of induced electric current and lightning atmospheric discharges

Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленной полезной моделью признаков.To assess the novelty and technical level of the claimed solution, we consider a number of technical means known to the applicant for a similar purpose, characterized by a combination of features similar to the claimed utility model.

Известен способ защиты подземных стальных трубопроводов от коррозии, включающий покрытие наружной поверхности их изолирующим материалом и катодную защиту, отличающийся тем, что при защите подземных магистральных трубопроводов от коррозии, расположенных в зоне действия блуждающих токов электрифицированной железной дороги, вблизи ее тяговых подстанций постоянного тока определяют максимальную среднесуточную плотность блуждающих токов, стекающих с участков подземных трубопроводов, имеющих положительный потенциал к земле, и, если максимальная среднесуточная плотность блуждающих токов больше допустимой величины, выполняют электрический дренаж этих токов через дренажные устройства от трубопровода на рельсы электрифицированной железной дороги или устраняют повреждение изолирующего покрытия, причем максимальную среднесуточную плотность блуждающих токов определяют путем деления максимального среднесуточного значения блуждающих токов на величину площади рабочего электрода измерительного зонда, который погружают в грунт, по меньшей мере, в трех контрольных точках вблизи анодной зоны трубопровода, см. заявку на выдачу патента РФ №2008112781.A known method of protecting underground steel pipelines from corrosion, including coating the outer surface with insulating material and cathodic protection, characterized in that when protecting underground pipelines from corrosion located in the area of the stray currents of an electrified railway, near its traction DC substations, the maximum the average daily density of stray currents flowing from sections of underground pipelines that have a positive potential to the ground, and if max the average daily density of stray currents is greater than the permissible value, they are electrically drained through drainage devices from the pipeline to the rails of the electrified railway or eliminate damage to the insulating coating, and the maximum daily average density of stray currents is determined by dividing the maximum average daily value of stray currents by the area of the measuring working electrode a probe that is immersed in at least three test points near the anode zone of the pipeline, see application for the grant of a patent of the Russian Federation No. 2008112781.

Трубопроводы часто размещают в одном коридоре с воздушными высоковольтными линиями электропередачи. Это дает преимущества благодаря рациональному использованию земельных площадей и созданию условий для эффективного технического обслуживания и эксплуатации наземных и подземных коммуникаций, однако высоковольтная линия электропередачи создает переменное электромагнитное поле, которое оказывает влияние на подземный трубопровод, что приводит к возникновению в трубопроводе продольной электродвижущей силы (ЭДС), что в свою очередь может привести к угрозе безопасности персонала, возникновению электролитической коррозии от переменного тока, а также к повреждению электрических устройств, связанных с трубопроводом.Pipelines are often placed in the same corridor with overhead high voltage power lines. This gives advantages due to the rational use of land and the creation of conditions for the efficient maintenance and operation of ground and underground communications, however, a high-voltage power line creates an alternating electromagnetic field that affects the underground pipeline, which leads to the appearance of a longitudinal electromotive force (EMF) in the pipeline. , which in turn can lead to a threat to personnel safety, the occurrence of electrolytic corrosion from alternating current, as well as damage to electrical devices associated with the pipeline.

Высоковольтная линия электропередачи (ЛЭП) оказывает опасное влияние на проходящий вблизи нее стальной трубопровод при параллельном следовании трубопровода и ЛЭП, в местах пересечения трубопровода и ЛЭП, в местах сближений и удалений трубопроводов и ЛЭП.A high-voltage power line (transmission line) has a dangerous effect on the steel pipeline passing near it when the pipeline and power transmission line are parallel, at the intersection of the pipeline and power transmission line, at the places of convergence and removal of pipelines and power transmission lines.

В случае обрыва или повреждения высоковольтной линии электропередачи трубопровод может непосредственно оказаться под напряжением в несколько тысяч вольт. Опоры высоковольтной линии являются также потенциально опасными для трубопроводов в условиях возникновения атмосферных перенапряжений (грозовых разрядов), что требует применения специальных грозозащитных устройств для трубопровода (грозозащиты).In the event of a break or damage to the high-voltage power line, the pipeline may directly be energized with several thousand volts. High voltage line supports are also potentially dangerous for pipelines in the event of atmospheric overvoltage (lightning discharges), which requires the use of special lightning protection devices for the pipeline (lightning protection).

Для снижения влияния высоковольтных линий электропередачи применяется устройства защиты трубопроводов от влияния наведенного электрического тока, которые являются элементами системы электрохимической защиты трубопроводов от коррозии и реализуют следующие функции:To reduce the effect of high-voltage power lines, devices for protecting pipelines from the influence of induced electric current are used, which are elements of the electrochemical protection system of pipelines against corrosion and implement the following functions:

- отвод от трубопровода индуцированного высоковольтной линией электропередачи переменного тока через заземление;- tap from the pipeline induced by a high-voltage power line of alternating current through grounding;

- предотвращение утечки защитного потенциала электрохимической защиты трубопроводов от коррозии;- prevention of leakage of the protective potential of the electrochemical protection of pipelines from corrosion;

- измерение отводимого переменного тока через встроенный трансформатор;- measurement of the discharged alternating current through an integrated transformer;

- грозозащиту трубопровода.- lightning protection of the pipeline.

Известно устройство защиты трубопроводов от влияния наведенного электрического тока и грозовых атмосферных разрядов (ТУ 3435-005-93719333-2010), которое состоит из стойки, блока отведения переменного тока, клеммного терминала и заземляющего устройства, при этом блок отведения переменного тока включает конденсаторный блок, предназначенный для отведения переменного тока на заземляющее устройство, устройство защиты от атмосферных перенапряжений (грозозащиты) - газовый искроразрядник, трансформатор для измерения отводимого переменного тока и частотный фильтр для предотвращения утечки переменного тока фиксированной частоты при использовании на трубопроводе электрометрического оборудования. Заземляющее устройство состоит из горизонтальных заземлителей, вертикальных заземлителей или их комбинации. Горизонтальные и вертикальные заземлители представляют собой соединенные между собой секции из нержавеющей или оцинкованной стали. Количество заземлителей, а также число секций в каждом из них определяется расчетным путем.A device for protecting pipelines from the influence of induced electric current and lightning atmospheric discharges (TU 3435-005-93719333-2010), which consists of a rack, an AC discharge unit, a terminal terminal and a grounding device, while the AC discharge unit includes a capacitor unit, designed to divert AC power to a grounding device, a device for protection against atmospheric overvoltage (lightning protection) - a gas spark gap, a transformer for measuring the AC discharge and hour otny filter for preventing leakage of fixed frequency AC for use on pipeline electrometric equipment. The grounding device consists of horizontal grounding conductors, vertical grounding conductors, or a combination thereof. Horizontal and vertical ground electrodes are interconnected sections made of stainless or galvanized steel. The number of grounding conductors, as well as the number of sections in each of them is determined by calculation.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.According to the greatest number of similar features and the result achieved using the given technical solution is selected as a prototype of the claimed utility model.

Недостатком прототипа является конденсаторный блок, который при пропускании переменного тока, при определенных условиях может просто выйти из строя, т.к. в этом блоке применяются электролитические конденсаторы, которые предназначены для пропускания однополярных импульсов электрического тока и требуют соответствующей полярности своего подключения.The disadvantage of the prototype is a capacitor unit, which, when passing alternating current, under certain conditions, can simply fail, because This unit uses electrolytic capacitors, which are designed to transmit unipolar pulses of electric current and require the corresponding polarity of their connection.

Задачей полезной модели является повышение надежности устройства.The objective of the utility model is to increase the reliability of the device.

Сущность заявляемой полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого полезной моделью технического результата.The essence of the claimed utility model is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical result provided by the utility model.

Устройство защиты трубопроводов от влияния наведенного электрического тока и грозовых атмосферных разрядов, включающее блок отведения переменного тока, клемму для подключения заземляющего устройства и клемму для подключения трубопровода, которое характеризуется тем, что блок отведения переменного тока включает конденсаторно-диодный блок, реализованный по схеме с последовательного встречным включением конденсаторов и шунтированием их диодами, устройство грозозащиты, трансформатор для измерения отводимого переменного тока и частотный фильтр для предотвращения утечки переменного тока фиксированной частоты при использовании на трубопроводе электрометрического оборудования.A device for protecting pipelines from the effects of induced electric current and lightning atmospheric discharges, including an AC discharge unit, a terminal for connecting a grounding device, and a terminal for connecting a pipeline, which is characterized in that the AC discharge unit includes a capacitor-diode unit implemented in series with by switching on the capacitors and bypassing them with diodes, a lightning protection device, a transformer for measuring AC output and often ny filter for preventing leakage of fixed frequency AC for use on pipeline electrometric equipment.

За счет реализации отличительных признаков полезной модели достигается технический результат, заключающийся в том, что конденсаторно-диодный блок позволяет отводить переменный электрический ток на устройство заземления и не зависит от полярности импульсов, поскольку в нем реализована схема последовательного встречного включения конденсаторов и шунтирование их диодами, что позволяет пропускать импульсы любой полярности.Due to the implementation of the distinguishing features of the utility model, a technical result is achieved, namely, that the capacitor-diode unit allows you to divert an alternating electric current to the grounding device and does not depend on the polarity of the pulses, since it implements a series circuit of the on-board connection of capacitors and bypassing them with diodes, allows to pass pulses of any polarity.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена блок-схема заявленного устройства, на фиг.2 - принципиальная схема заявленного устройства.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, where in Fig.1 shows a block diagram of the claimed device, Fig.2 is a schematic diagram of the claimed device.

Устройство защиты трубопроводов от влияния наведенного электрического тока и грозовых атмосферных разрядов включает блок отведения переменного тока 1 от трубопровода 2 и заземляющее устройство 3. Блок отведения переменного тока 1 включает конденсаторно-диодный блок 4, реализованный по схеме с последовательного встречным включением конденсаторов и шунтированием их диодами, устройство грозозащиты 5, трансформатор 6 для измерения отводимого переменного тока и частотный фильтр 7 для предотвращения утечки переменного тока фиксированной частоты при использовании на трубопроводе электрометрического оборудования. Заземляющее устройство 3 состоит из горизонтальных заземлителей, вертикальных заземлителей или их комбинации. Горизонтальные и вертикальные заземлители представляют собой соединенные между собой секции из нержавеющей или оцинкованной стали. Количество заземлителей, а также число секций в каждом из них определяется расчетным путем.The device for protecting pipelines from the effects of induced electric current and lightning atmospheric discharges includes an AC discharge unit 1 from the pipeline 2 and a grounding device 3. The AC discharge unit 1 includes a capacitor-diode unit 4, implemented according to the scheme with the counter capacitors turned on and shunted by their diodes , lightning protection device 5, transformer 6 for measuring the output AC current and a frequency filter 7 to prevent AC leakage of a fixed frequency Toty using the pipeline electrometric equipment. The grounding device 3 consists of horizontal grounding conductors, vertical grounding conductors, or a combination thereof. Horizontal and vertical ground electrodes are interconnected sections made of stainless or galvanized steel. The number of grounding conductors, as well as the number of sections in each of them is determined by calculation.

На принципиальной и блок-схеме приведены следующие обозначения: устройство грозозащиты, выполненное в виде разрядника, обозначено RU1, пассивный частотный фильтр - L1,C1, конденсаторно-диодный блок - C2-C5, VD1-VD4, трансформатор тока - TV1, разрядная цепь конденсаторов - R1,SA1. Клемма X1 предназначена для подключения к трубопроводу 2, клемма X2 предназначена для подключения к заземляющему устройству 3.The following notation is shown on the principle and block diagram: a lightning protection device made in the form of a spark gap is designated RU1, a passive frequency filter is L1, C1, a capacitor-diode block is C2-C5, VD1-VD4, a current transformer is TV1, a discharge circuit of capacitors - R1, SA1. Terminal X1 is for connecting to pipeline 2, terminal X2 is for connecting to grounding device 3.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Заявленное устройство позволяет стекать наведенному электрическому току в заземляющее устройство, при этом не оказывает никакого влияния на систему катодной защиты, которая применяется на данном объекте. Конденсаторно-диодный блок 4 позволяет отводить переменный электрический ток на устройство заземления 3 независимо от полярности импульсов. Наличие устройства грозозащиты 5 обеспечивает отведение импульсных перенапряжений (грозовых разрядов) и кратковременных перенапряжений, которые могут возникнуть в случае замыкания линии электропередачи на землю в зоне действия устройства.The claimed device allows you to drain induced electric current into the grounding device, while it does not have any effect on the cathodic protection system that is used at this facility. Capacitor-diode unit 4 allows you to divert alternating electric current to the grounding device 3, regardless of the polarity of the pulses. The presence of a lightning protection device 5 provides the removal of pulse overvoltages (lightning discharges) and short-term overvoltages that may occur in the event of a power line shorting to ground in the device coverage area.

При подключении заявленного устройства к защищаемому трубопроводу 2 и заземляющему устройству 3 происходит перенос наведенного линией ЛЭП переменного электрического тока в землю, с помощью конденсаторно-диодного блока 4, включенного последовательно с нагрузкой. Полное сопротивление (импеданс) установленных конденсаторов достаточно мал для переменного тока промышленной частоты, поэтому потенциал наведенного переменного тока защищаемого трубопровода достаточно невелик (переменная составляющая тока, практически напрямую, «стекает» в землю). При этом данные конденсаторы препятствуют утечке защитного потенциала трубопровода при работе в комплексе со средствами электрохимической защиты (станциями катодной защиты), т.к. импеданс конденсаторов очень большой для постоянной составляющей тока. Исходя из вышесказанного, отсутствует необходимость в установке поляризующих элементов, например диодов.When the claimed device is connected to the protected pipeline 2 and the grounding device 3, the alternating electric current induced by the power line is transferred to the ground using the capacitor-diode unit 4 connected in series with the load. The total resistance (impedance) of the installed capacitors is small enough for an alternating current of industrial frequency, therefore the potential of the induced alternating current of the protected pipeline is quite small (the alternating current component, almost directly, “flows” to the ground). At the same time, these capacitors prevent the leakage of the protective potential of the pipeline when working in combination with electrochemical protection means (cathodic protection stations), because the impedance of capacitors is very large for the DC component of the current. Based on the foregoing, there is no need to install polarizing elements, such as diodes.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление полезной модели в том виде, как она охарактеризована в формуле полезной модели. Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом с использованием известных материалов и технических средств.The possibility of industrial application of the claimed technical solution is confirmed by the known and described in the application means and methods by which it is possible to implement a utility model in the form described in the utility model formula. The proposed device can be manufactured industrially using known materials and technical means.

Claims

A device for protecting pipelines from the influence of induced electric current and lightning atmospheric discharges, including an AC discharge unit, a terminal for connecting an earthing device and a terminal for connecting a pipeline, characterized in that the AC discharge unit includes a capacitor-diode unit implemented in a series by switching on the capacitors and bypassing them with diodes, a lightning protection device, a transformer for measuring AC output and a frequency filter for I prevent the leakage of alternating current of fixed frequency when using electrometric equipment on the pipeline.