Новое оборудование для защиты трубопроводов от воздействия наведенного переменного тока

Д.Б. Захаров, В.И. Передерий, В.А. Яковлев (ЗАО «Трубопроводные системы и технологии»)


Трубопроводы часто размещают в одном коридоре с воздушными высоковольтными линиями электропередачи. Это дает много преимуществ, как благодаря рациональному использованию земельных площадей, так и созданию условий для эффективного технического обслуживания и эксплуатации наземных и подземных коммуникаций.

Однако такое размещение трубопроводов имеет и отрицательные стороны:

  1. Высоковольтная линия электропередачи создает переменное электромагнитное поле, которое оказывает влияние на подземный трубопровод. Результат этого взаимодействия – электромагнитная индукция в трубопроводе.

Высоковольтная линия электропередачи 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;
— повреждению электрических устройств, связанных с трубопроводом.

В настоящее время существуют методики определения воздействия высоковольтных линий на трубопроводы, а именно:

  • Методика ОАО «Гипроспецгаз»,
  • Методика ОАО «АК «Транснефть» РД-17.220.00-КТН-034-08 («Методика определения воздействия ВЛ-110 кВ и выше на коррозию нефтепровода и мероприятия по защите трубопровода»).

2) В случае обрыва или повреждения высоковольтной линии электропередачи трубопровод может непосредственно оказаться под напряжением в несколько тысяч Вольт.
3) Опоры высоковольтной линии являются потенциально опасными в условиях возникновения атмосферных перенапряжений (грозовых разрядов), что требует применения соответствующих устройств защиты трубопровода (грозозащиты).
Для снижения влияния вышеуказанных отрицательных сторон на эксплуатацию и техническое обслуживание трубопроводов ЗАО «Трубопроводные системы и технологии» в 1 квартале 2010 года освоено производство Устройства защиты трубопроводов от наведенного переменного тока (ТУ 3435-005-93719333-2010).
Устройство защиты трубопроводов от наведенного переменного тока обладает следующими функциями:

  1. Отводит от трубопровода через заземление индуцированный высоковольтной линией электропередачи переменный ток. В стандартном исполнении отводимый ток до 40 А;
  2. В отличие от стандартного заземления трубопровода предотвращает утечку защитного потенциала электрохимической защиты через заземление. Ток утечки составляет менее 1 мА;
  3. Отводимый переменный ток может быть измерен через встроенный в блок трансформатор. Коэффициент трансформации по току 1:100;
  4. Оснащено устройством грозозащиты. Устройство защиты соответствует ГОСТ Р 51992-2002 и имеет следующие технические характеристики:
    • Постоянное напряжение пробоя от 400 до 750 В.
    • Статическое напряжение пробоя (50 Гц) > 500 В.
    • Динамическое напряжение пробоя при крутизне 5 кВ/мкс < 1500 В.
    • Импульсный ток (10/350) Iimp – 100 кА.
    • Максимальный разрядный ток (8/20), I max – 150 кА.
    • Номинальный разрядный ток (8/20), In – 75 кА.
  5. Оснащен фильтром 1100 Гц, позволяющим контролировать утечку защитного потенциала через наружное покрытие трубопровода с применением стандартного оборудования без отключения устройства.

Устройство УЗТ конструктивно состоит из:
— стойки,
— блока отведения переменного тока,
— заземления.

Устройство УЗТ изготавливается следующих климатических исполнений по:
— У1 по ГОСТ 15150, но с температурным диапазоном эксплуатации от минус 40⁰С до плюс 60⁰С;
— ХЛ1 по ГОСТ 15150, но с температурным диапазоном эксплуатации от минус 60⁰С до плюс 60⁰С.

Расчетный срок службы устройства УЗТ составляет 15 лет, не менее.
Степень защиты УЗТ от воздействия окружающей среды и соприкосновения с токоведущими частями должна быть не ниже IP54 по ГОСТ 14254.
Основные параметры блока отведения переменного тока приведены в табл.1.
Таблица 1

Параметр, ед. измерения Значение
Предельно допустимое рабочее напряжение постоянного тока на трубопроводе, В Umax [=] 18
Номинальный отводимый ток 50 Гц, А (в зависимости от исполнения УЗТ) IA [~] 40

80

Максимальный отводимый ток в течение 1 сек/50 Гц, А Imax [~]

400

Максимальный постоянный ток утечки при Umax=18В [=], мА IL [=] ≤ 1

Блок отведения переменного тока размещается в шкафу.
Материал, из которого изготовлен шкаф — сталь.
На шкаф нанесено полимерное/порошковое покрытие, которое должно сохранять свои защитные свойства в течение всего срока службы УЗТ.
Для исключения несанкционированного доступа посторонних лиц дверца электрического шкафа имеет замок.
Электрический шкаф имеет элементы крепления к стойке круглого сечения 108…110 мм. Крепление изготовлено из нержавеющей стали. Элементы крепления препятствуют несанкционированному демонтажу электрического шкафа со стойки.
Заземляющие устройства удовлетворяют требованиям ГОСТ Р 50571.10-96 (МЭК 364-5-54) «ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА И ЗАЩИТНЫЕ ПРОВОДНИКИ».
В общем случае заземляющее устройство может состоять из горизонтальных заземлителей, вертикальных заземлителей или их комбинации.
— Горизонтальный заземлитель.
Состоит из соединенных между собой полос (секций),изготовленных из нержавеющей или оцинкованной стали. Места соединений защищены от воздействия влаги посредством намотки гидроизоляционной ленты. Количество горизонтальных секций определяется проектом.
— Вертикальный заземлитель.
Состоит из соединенных между собой стержней (секций), изготовленных из нержавеющей или оцинкованной стали. Количество вертикальных заземлителей, а также количество секций в каждом из них определяется проектом.
Кроме того в состав заземляющего устройства входит провод медный в двойной полиэтиленовой изоляции длиной 5 метров, имеющий: с одной стороны наконечник для подключения к УЗТ, с другой стороны наконечник для подключения к заземлителю.
Основные параметры заземляющего устройства приведены в табл.2.
Таблица 2

Параметр, ед. измерения Значение
Сечение заземляющего проводника, мм2 35
Длина заземляющего стержня, м 1,5
Диаметр заземляющего стержня, мм 18
Длина заземляющей полосы, м 3
Ширина заземляющей полосы, мм 40
Толщина заземляющей полосы, мм 4
Срок службы заземлителя не менее, лет 15
Переходное сопротивление соединения заземляющего проводника и заземлителя, не более, Ом 0,05