RU2089668C1 - Cathodic protection plant - Google Patents
Cathodic protection plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089668C1 RU2089668C1 RU94029660A RU94029660A RU2089668C1 RU 2089668 C1 RU2089668 C1 RU 2089668C1 RU 94029660 A RU94029660 A RU 94029660A RU 94029660 A RU94029660 A RU 94029660A RU 2089668 C1 RU2089668 C1 RU 2089668C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- station
- cathodic protection
- input
- outputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано в средствах защиты протяженных трубопроводов различного назначения, а также в качестве источника тока в различных областях техники. The invention relates to equipment for the electrochemical protection of underground structures against corrosion and can be used in the protection of long pipelines for various purposes, as well as a current source in various fields of technology.
Известно устройство для катодной защиты параллельных подземных трубопроводов, работа которого осуществляется по принципу катодной поляризации трубопроводов посредством генерирования постоянного тока между каждым трубопроводом и его анодным заземлением с помощью индивидуальных выпрямителей [1]
Недостатками данного аналога являются узкие функциональные возможности и отсутствие регулировки качественных показателей защиты.A device for cathodic protection of parallel underground pipelines is known, the operation of which is carried out according to the principle of cathodic polarization of pipelines by generating direct current between each pipeline and its anode ground using individual rectifiers [1]
The disadvantages of this analogue are the narrow functionality and the lack of adjustment of quality indicators of protection.
Известно устройство для защиты от коррозии металлических оболочек и муфт силовых кабелей, содержащее поляризующую цепь для соединения оболочки и кожуха муфты с диодом и ключевым элементом, а также электрод сравнения, в котором с целью поддержания оптимальных защитных потенциалов устройство снабжено токоограничивающим резистором, а ключевой элемент выполнен в виде соединенных транзисторов противоположных типов проводимостей, переменного и токоограничивающего резисторов и подключен параллельно диоду, причем первый токоограничивающий резистор включен между электродом сравнения и диодом [2]
Недостатком данного аналога является низкая надежность, обусловленная тем, что надежность всей структурной схемы зависит от надежности любого из входящих в нее элементов.A device for protecting against corrosion of metal sheaths and couplings of power cables is known, comprising a polarizing circuit for connecting the cladding and casing of the clutch to a diode and a key element, as well as a reference electrode, in which, in order to maintain optimal protective potentials, the device is equipped with a current-limiting resistor and the key element is made in the form of connected transistors of opposite types of conductivities, variable and current-limiting resistors and connected in parallel to a diode, the first current-limiting second resistor connected between the diode and the reference electrode [2]
The disadvantage of this analogue is the low reliability due to the fact that the reliability of the entire structural scheme depends on the reliability of any of its constituent elements.
Известна установка катодной защиты, содержащая станцию катодной защиты, анодный выход которой соединен с анодным заземлением, катодный выход подключен к защищаемому сооружению, а управляющий вход станции соединен с выходом блока управления, входы которого соединены с выходами схемы регистрации поляризационного потенциала, включающей электрод сравнения, датчики тока и потенциала, задающий генератор и согласующий блок (патент РФ N 1429591, кл. C 23 F 13/02, 1987 г.). A known installation of cathodic protection, containing a cathodic protection station, the anode output of which is connected to the anode ground, the cathode output is connected to the protected structure, and the control input of the station is connected to the output of the control unit, the inputs of which are connected to the outputs of the polarization potential registration circuit including the reference electrode, sensors current and potential, the master oscillator and the matching unit (RF patent N 1429591, CL C 23 F 13/02, 1987).
Известно устройство катодной защиты, содержащее параллельно включенные станции катодной защиты, их анодные выходы соединены с анодными заземлениями через датчики тока, к которым подключены первые управляющие входы блоков выравнивания, находящиеся в каждой станции, вторые входы блоков выравнивания соединены с электродом сравнения. Катодные выходы станций подключены к защищаемому сооружению [3]
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.A cathodic protection device is known, comprising cathodic protection stations connected in parallel, their anode outputs are connected to the anode ground through current sensors, to which the first control inputs of the equalization units located in each station are connected, and the second inputs of the equalization units are connected to the reference electrode. The cathode outputs of the stations are connected to the protected structure [3]
By the greatest number of similar features and achieved by using the result, this technical solution is selected as a prototype of the claimed invention.
Недостатками прототипа и ближайших аналогов, не позволяющими достичь поставленной нами цели, являются:
низкая живучесть устройства, обусловленная тем, что выход из строя любого (даже самого незначительного) элемента может привести к отказу одной станции и снижению мощности всего устройства пропорционально количеству входящих в него станций. При этом ситуация может сложиться так, что большинство элементов останутся работоспособными. В прототипе необходимо предпринять дополнительные меры, чтобы при неблагоприятном стечении обстоятельств выход из строя одной станции не привел к отказу всего устройства;
принятая схема обратной связи не обладает достаточным быстродействием, поэтому не дает возможности обеспечения на защищаемом объекте напряжения и тока высокого качества;
наличие в прототипе массивных силовых трансформатора и емкостного накопителя (батареи конденсаторов для снижения пульсаций напряжения) не позволяют получить хорошие массо-габаритные показатели устройства.The disadvantages of the prototype and the closest analogues that do not allow us to achieve our goal are:
low survivability of the device, due to the fact that failure of any (even the most insignificant) element can lead to failure of one station and a decrease in the power of the entire device in proportion to the number of stations included in it. In this case, the situation may develop so that most of the elements will remain operational. In the prototype, it is necessary to take additional measures so that in case of adverse circumstances, failure of one station does not lead to a failure of the entire device;
the adopted feedback scheme does not have sufficient speed, therefore, it does not make it possible to ensure high quality voltage and current on the protected object;
the presence in the prototype of a massive power transformer and capacitive storage (capacitor banks to reduce voltage ripple) does not allow to obtain good mass-dimensional characteristics of the device.
Задачей изобретения является повышение живучести, качества выходных характеристик и снижение массо-габаритные показателей устройства. The objective of the invention is to increase the survivability, the quality of the output characteristics and reduce the mass-dimensional characteristics of the device.
Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанных выше технических результатов. The essence of the claimed invention is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical results.
Согласно изобретению в установке катодной защиты, состоящей из параллельно включенных станций катодной защиты, содержащих блоки выравнивания, подключенные к электроду сравнения и к датчикам тока в анодных цепях станций, катодные цепи которых подключены к защищаемому сооружению, станция катодной защиты выполнена в виде по меньшей мере одного канала, который состоит из двух цепочек, содержащих последовательно соединенные блоки входных выпрямителей, блоки входных емкостных накопителей, блоки преобразователей, кроме того, каждый канал состоит из суммирующего трансформатора, блока выходного выпрямителя и блока выходного емкостного накопителя, причем выходы блоков преобразователей соединены с первичными обмотками суммирующего трансформатора, а его вторичные обмотки соединены со входами блоков выходных выпрямителей, кроме того, каналы снабжены средствами для обеспечения поперечных гальванических связей между выходами одноименных блоков как внутри, так и между каналами, в виде сборных шин, причем шины, соединяющие выходы выходных емкостных накопителей, подключены к выходным зажимам станции, которая содержит также блок управления, один вход которого соединен с электродом сравнения, остальные входы соединены с измерительными обмотками суммирующих трансформаторов в каждом канале, а выходы блока управления подключены к управляющим входам преобразователей всех каналов. According to the invention, in a cathodic protection installation consisting of parallel connected cathodic protection stations containing alignment blocks connected to a reference electrode and to current sensors in the anode circuits of stations whose cathodic circuits are connected to the protected structure, the cathodic protection station is made in the form of at least one channel, which consists of two chains containing serially connected blocks of input rectifiers, blocks of input capacitive storage, blocks of converters, in addition, each channel with consists of a summing transformer, an output rectifier unit and an output capacitive storage unit, and the outputs of the converter units are connected to the primary windings of the summing transformer, and its secondary windings are connected to the inputs of the output rectifier units, in addition, the channels are equipped with means for ensuring transverse galvanic connections between the outputs of the same name blocks both inside and between channels in the form of busbars, and the buses connecting the outputs of the output capacitive drives are connected to odnym terminals station, which also comprises a control unit, one input of which is connected to the reference electrode, the other inputs are connected to measuring summing transformer windings in each channel, and outputs control unit connected to the control inputs of all inverters channels.
Новым в структуре станции катодной защиты является введение поперечных электрических связей и двухконтурной обратной связи. New in the structure of the cathodic protection station is the introduction of transverse electrical connections and bypass feedback.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. This is the totality of essential features that provides a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.
Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо условия его использования, а именно:
сборные шины на входе входных выпрямителей подключены к внешнему источнику энергии через блок защиты от аварийных токов;
преобразователи могут быть выполнены с повышенной частотой преобразования.In addition, the claimed solution has optional features characterizing its particular cases, specific forms of its material embodiment or conditions for its use, namely:
busbars at the input of input rectifiers are connected to an external energy source through the block of protection against emergency currents;
converters can be performed with an increased conversion frequency.
Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием совокупности признаков, отсутствующей во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения. The claimed technical solution is new, as it is characterized by the presence of a set of features that is absent in all objects of equipment of a similar purpose known to us.
Непосредственные технические результаты, которые могут быть получены при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в следующем:
в отличие от прототипа наличие поперечных электрических связей (сборных шин) в структурной схеме станции существенно повышает ее живучесть (способность сохранять работоспособность после аварии), т.к. при отказе практически любого элемента авария локализуется в пределах одного блока, причем станция теряет лишь малую часть мощности.The immediate technical results that can be obtained by implementing the claimed combination of features are as follows:
unlike the prototype, the presence of transverse electrical connections (busbars) in the structural diagram of the station significantly increases its survivability (the ability to remain operational after an accident), because in case of failure of almost any element, the accident is localized within one block, and the station loses only a small part of the power.
реализация в станции катодной защиты двухконтурной обратной связи обеспечивает быстродействующую стабилизацию выходного тока при существенных изменениях питающей сети (первый контур) и изменениях сопротивления грунта вблизи подземного сооружения (второй контур). the implementation of double-circuit feedback in the cathodic protection station provides fast stabilization of the output current with significant changes in the supply network (primary circuit) and changes in soil resistance near the underground structure (secondary circuit).
Данные технические результаты не являются следствием известных свойств, проявляемых рядом порознь известных из других объектов техники признаков, таких как выпрямитель, накопитель, суммирующие трансформаторы, сборные шины, а является свойством только всей заявленной в первом пункте формулы совокупности признаков, в т.ч. таких полностью новых признаков, как структурные связи между элементами, двухконтурная обратная связь через блок управления и др. These technical results are not a consequence of the well-known properties that are manifested separately by signs that are well-known from other objects of technology, such as a rectifier, a drive, summing transformers, busbars, but is a property of only the totality of features stated in the first paragraph of the formula, including such completely new features as structural connections between elements, two-loop feedback through a control unit, etc.
Получение технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряда новых полезных свойств:
существенное повышение живучести станции катодной защиты и снижение вероятности снятия защитных потенциалов с подземного сооружения;
повышение качества защиты, выражающегося в обеспечении точной установки требуемого тока.Obtaining a technical result ensures that the object of the invention as a whole has a number of new useful properties:
a significant increase in the survivability of the cathodic protection station and a decrease in the probability of removing protective potentials from an underground structure;
improving the quality of protection, which is expressed in ensuring the accurate installation of the required current.
Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень". This allows you to recognize the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".
На чертеже представлена структурная схема предлагаемой установки. The drawing shows a structural diagram of the proposed installation.
Установка включает в себя станцию катодной защиты 1, электрод сравнения 2 и защищаемый объект 3. Станция выполнена в виде по меньшей мере одного канала 4, который состоит из двух цепочек 5, каждая из которых содержит последовательно соединенные блок входного сетевого выпрямителя 6, блок входного емкостного накопителя (фильтрующие конденсаторы) 7, блок высокочастотного преобразователей 8. Кроме того, каждый канал 4 содержит суммирующий силовой трансформатор 9, блок выходного выпрямителя 10 и блок выходного емкостного накопителя 11. Выходы блоков преобразователей 8 двух цепочек 5 соединены с первичными обмотками суммирующего трансформатора 9, а его вторичная обмотка соединена с входом блока выходного выпрямителя 10. Каналы 4 снабжены средствами для обеспечения поперечных электрических связей между выходами одноименных блоков как внутри, так и между каналами, в виде сборных шин 12, 13, 14, 15, 16. Все блоки присоединяются к сборным шинам 12, 13, 14, 15, 16 через предохранители. Сборные шины 12 на входе входных выпрямителей 6 запитываются от внешнего источника энергии через блок защиты от аварийных токов 17. Шины 16, соединяющие выходы выходных емкостных накопителей 11, подключены к выходным зажимам станции, а через них к защищаемому объекту 3. В состав станции катодной защиты 1 входит общий для всех каналов блок управления 18, обеспечивающий двухконтурную обратную связь тем, что один его вход соединен с электродом сравнения 2, остальные входы соединены с измерительными обмотками суммирующих трансформаторов 9 в каждом канале 4, а выходы блока управления 18 подключены к управляющим входам преобразователей 8 всех каналов 4. The installation includes a cathodic protection station 1, a reference electrode 2 and a protected object 3. The station is made in the form of at least one channel 4, which consists of two chains 5, each of which contains a series-connected input rectifier block 6, an input capacitive block drive (filtering capacitors) 7, a block of high-frequency converters 8. In addition, each channel 4 contains a summing power transformer 9, a block of the output rectifier 10 and a block of the output capacitive storage 11. The outputs of the blocks transducers 8 of two chains 5 are connected to the primary windings of the summing transformer 9, and its secondary winding is connected to the input of the output rectifier unit 10. Channels 4 are equipped with means for ensuring transverse electrical connections between the outputs of the same blocks both inside and between the channels, in the form of busbars 12, 13, 14, 15, 16. All units are connected to the busbars 12, 13, 14, 15, 16 through fuses. Busbars 12 at the input of input rectifiers 6 are powered from an external energy source through the protection unit against emergency currents 17. Tires 16 connecting the outputs of the output capacitive storage 11 are connected to the output terminals of the station, and through them to the protected object 3. The cathodic protection station 1 includes a common control unit 18 for all channels, providing double-circuit feedback in that one input is connected to a reference electrode 2, the remaining inputs are connected to the measuring windings of the summing transformers 9 in each channel 4, and the outputs of the control unit 18 are connected to the control inputs of the transducers 8 of all channels 4.
Установка катодной защиты работает следующим образом. Напряжение от внешней питающей сети, через блок защиты 17 подается на сборные шины 12. Входные выпрямители 6 преобразуют его и через сборные шины 13 выпрямленное напряжение поступает на входные емкостные накопители 7, с них энергия через сборные шины 14 поступает на преобразователи 8, которые преобразуют ее в высокочастотные колебания, поступающие на первичные обмотки суммирующего трансформатора 9. Со вторичных обмоток трансформатора 9 высокочастотные колебания подаются на выходные выпрямители 10. Через сборные шины 15 выпрямленное напряжение поступает на выходные емкостные накопители 11, соединенные сборными шинами 16 с защищаемым объектом 3. Блок управления 18 сравнивает сигналы обратной связи с измерительных обмоток суммирующего трансформатора 9 и электрода сравнения 2 с заданными сигналами установок и выдает команды, управляющие работой преобразователей 8. Installation of cathodic protection works as follows. The voltage from the external supply network, through the protection unit 17 is supplied to the busbars 12. The input rectifiers 6 convert it and through the busbars 13 the rectified voltage is supplied to the input capacitive drives 7, with them energy is supplied through the busbars 14 to the converters 8, which convert it high-frequency oscillations supplied to the primary windings of the summing transformer 9. From the secondary windings of the transformer 9, high-frequency oscillations are fed to the output rectifiers 10. Through the busbars 15, the rectified voltage arrives at the output capacitive drives 11 connected by busbars 16 to the protected object 3. The control unit 18 compares the feedback signals from the measuring windings of the summing transformer 9 and the comparison electrode 2 with the given signal settings and issues commands that control the operation of the transducers 8.
Предлагаемое техническое решение обладает следующими полезными свойствами:
при отказе любого силового элемента авария с помощью предохранителей локализуется в пределах одного блока. При этом сборные шины 12, 13, 14, 15, 16 перераспределяют образовавшейся дефицит на другие одноименные блоки и станция 1 теряет лишь малую часть мощности. Потери мощности станции катодной защиты 1 будут тем меньше, чем больше в ней каналов 4.The proposed technical solution has the following useful properties:
in case of failure of any power element, the accident using fuses is localized within one unit. In this case, busbars 12, 13, 14, 15, 16 redistribute the resulting deficit to other blocks of the same name and station 1 loses only a small part of the power. The power loss of the cathodic protection station 1 will be the less, the more channels 4 in it.
в схеме заявленной станции катодной защиты применена двухтурная обратная связь. Первый контур стабилизирует ток на выходе суммирующих трансформаторов 9 (обратная связь с измерительных обмоток трансформатора 9) при колебаниях внешней питающей сети. Этот контур регулирования без задержек реагирует на колебания питающей сети и компенсирует низкочастотные пульсации промышленной частоты в выходном токе станции 1, что позволяет существенно уменьшить массогабаритные показатели выходных емкостей накопителей 11. Второй контур стабилизирует величину выходного тока станции катодной защиты (обратная связь с электрода сравнения 2) при изменении параметров грунта. In the scheme of the claimed cathodic protection station, two-way feedback is used. The first circuit stabilizes the current at the output of the summing transformers 9 (feedback from the measuring windings of the transformer 9) during oscillations of the external supply network. This control loop without delay responds to fluctuations in the supply network and compensates for low-frequency ripples of industrial frequency in the output current of station 1, which can significantly reduce the mass and size indicators of the output capacities of drives 11. The second circuit stabilizes the output current of the cathodic protection station (feedback from the reference electrode 2) when changing soil parameters.
преобразователи 8 могут быть выполнены с частотой преобразования в несколько десятков кГц, что также позволит существенно уменьшить массогабаритные показатели суммирующих трансформаторов 9 и выходных емкостных накопителей 11. converters 8 can be performed with a conversion frequency of several tens of kHz, which will also significantly reduce the overall dimensions of the summing transformers 9 and the output capacitive storage 11.
Возможность промышленного применения заявляемого технического решения подтверждается успешными испытаниями опытного образца заявленного устройства, выполненного на базе выпускаемых промышленностью элементов. The possibility of industrial application of the claimed technical solution is confirmed by successful tests of a prototype of the claimed device, made on the basis of elements manufactured by the industry.
Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества:
высокую живучесть установки катодной защиты и, следовательно, надежную электрическую защиту сооружений,
высокое качество выходных параметров станции катодной защиты,
снижение массо-габаритных показателей станции катодной защиты.Using the claimed solution in comparison with all known means of a similar purpose provides the following advantages:
high survivability of the cathodic protection installation and, therefore, reliable electrical protection of structures,
high quality of the output parameters of the cathodic protection station,
Decrease in mass and overall parameters of the cathodic protection station.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94029660A RU2089668C1 (en) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | Cathodic protection plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94029660A RU2089668C1 (en) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | Cathodic protection plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94029660A RU94029660A (en) | 1996-05-20 |
| RU2089668C1 true RU2089668C1 (en) | 1997-09-10 |
Family
ID=20159488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94029660A RU2089668C1 (en) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | Cathodic protection plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2089668C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470095C2 (en) * | 2007-03-02 | 2012-12-20 | Хайдроупас Холдингс Лимитид | Suppression of structure corrosion |
-
1994
- 1994-07-29 RU RU94029660A patent/RU2089668C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 1705410, кл. C 23 F 13/00, 1989. 2. Авторское свидетельство СССР N 1696585, кл. C 23 F 13/00, 1989. 3. Авторское свидетельство СССР N 773143, кл. C 23 F 13/06, 1980. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470095C2 (en) * | 2007-03-02 | 2012-12-20 | Хайдроупас Холдингс Лимитид | Suppression of structure corrosion |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94029660A (en) | 1996-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0509991B1 (en) | A system for discharging electrical power from a high-voltage direct current line | |
| RU2249285C2 (en) | Method and circuit arrangement for using polarized devices in operation on ac current | |
| CN104303385B (en) | battery energy storage and power system | |
| US20080252142A1 (en) | Apparatus for Electrical Power Transmission | |
| US10340809B2 (en) | Bidirectional DC-DC resonant converter | |
| US10197608B2 (en) | Apparatus for determining insulation resistance at a PV generator, and photovoltaic installation | |
| CN102084259A (en) | 3-phase faraday optical current sensor assembly | |
| CN105242124A (en) | Testing circuit and testing method for audible noise of high-voltage direct current filter capacitor | |
| Mukherjee et al. | Cable overvoltage for MMC based VSC HVDC system: Interaction with converters | |
| WO2019009706A1 (en) | Power grid and flexible current transmission system forming part thereof | |
| EP2160825B1 (en) | Power supply apparatus | |
| Hou et al. | Design and application of a CT-based high-reliability energy harvesting circuit for monitoring sensors in power system | |
| RU2089668C1 (en) | Cathodic protection plant | |
| CN105591546A (en) | Power-frequency boost power supply for field calibration of GIS voltage transformer | |
| Qu et al. | Implementation of domino wireless power transfer technology for power grid online monitoring system | |
| US1874840A (en) | Rectification of alternating current | |
| CN111983397A (en) | Insulating medium breakdown experiment device and method | |
| US10742136B2 (en) | DC offset compensation in modular multilevel converter | |
| RU2293139C1 (en) | Underground structure cathode protection modular apparatus | |
| CN204188695U (en) | AC/DC wave filter high-voltage capacitor out-of-balance current detects mutual inductor | |
| Coors et al. | HV AC testing of super-long cables | |
| JP7045945B2 (en) | Static induction electric device monitoring system and monitoring device | |
| RU2624977C1 (en) | High voltage network converter and voltage in digital code | |
| SU612332A1 (en) | Arrangement for protection against shorting to the housing of electric apparatus in ac network | |
| RU2063479C1 (en) | Aggregate of cathodic protection |