CS259432B1

CS259432B1 - Involvement to eliminate interference of underground line structures in separate cathodic protection systems

Info

Publication number: CS259432B1
Application number: CS868250A
Authority: CS
Inventors: Josef Polak; Josef Mrazek
Original assignee: Josef Polak; Josef Mrazek
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS825086A1

Abstract

Řešení se týká zapojení k eliminaci interference podzemních liniových konstrukcí při separátních systémech katodické ochrany, přičemž paralelní potrubí mají společ nou aktivní ochranu, avšak aspoň jedna podzemní liniová konstrukce má samostatnou katodickou ochranu. Mezi podzemní liniovou konstrukcí a mínus pólem usměrňovače je elektrická propojka a v sérii je zapojen nejméně jeden usměrňovači prvek, který zamezuje průtoku proudu ve směru usměrňovači prvek — podzemní liniová konstrukce při přerušení provozu usměrňovače.The solution relates to a connection to eliminate interference of underground line structures in separate cathodic protection systems, where parallel pipelines have common active protection, but at least one underground line structure has separate cathodic protection. There is an electrical jumper between the underground line structure and the minus pole of the rectifier, and at least one rectifier element is connected in series, which prevents current flow in the direction of the rectifier element — underground line structure when the rectifier operation is interrupted.

Description

Vynález se týká zapojení k eliminaci interference podzemních liniových konstrukcí při separátních systémech katodické ochrany, přičemž paralelní potrubí mají společnou aktivní ochranu, avšak aspoň jedna podzemní liniová konstrukce má samostatnou katodickou ochranu.The invention relates to a circuit for eliminating the interference of underground line structures in separate cathodic protection systems, wherein the parallel pipes have common active protection, but at least one underground line structure has separate cathodic protection.

Dálková potrubí se s výhodou ukládají do tzv. potrubních koridorů, zařízení katodické ochrany je provozováno v podmínkách, kdy je v souběhu vedeno· několik potrubí různých průměrů s různou kvalitou vnější izoilace. U nových potrubí s izolací na bázi plastů je někdy výhodné nepřipojovat se na společnou katodickou ochranu, kdy u starších potrubí s asfaltovou izolací je dosahováno pouze částečné ochrany proti korozi, zatímco nové potrubí je „přechráněno“. U nových potrubí opatřených tovární polyetylénovou izolací je k dosažení úplné katodické ochrany zapotřebí pouze několik mA ochranného· proudu na 1 km potrubí. To prakticky znamená, že k ochraně postačí instalovat galvanické anody po 2—5 km nebo stanice katodické ochrany v rozestupu 50 i více kilometrů. Nevýhodou separátních systémů katodické ochrany je interference v důsledku vedení potrubí (které je uloženo v potrubním koridoru] v blízkosti uzemňovacích anod druhého systému katodické ochrany. Dosud známé způsoby eliminace nebo omezení interference jsou založeny na prostorovém uspořádání jednotlivých zařízení. Nejčastěji se podzemní liniové konstrukce (což je obvykle potrubí s velmi kvalitní izolací) vede v určité paralelní vzdálenosti od nejbližší linky koridoru, ale vždy tak, aby minimální vzdálenost od uzemňovací anody druhého systému byla Li = l50 až 400 m (v závislosti na měrném odporu půdy a výstupních parametrech stanic katodické ochrany). V některých případech, při nedostatku místa, je tato podzemní liniová konstrukce uložena v potrubním koridoru (vzdálenost od nejbližší linky je cca 10 m), avšak v těchto případech je nutno překládat uzemňovací anodu druhého systému tak, aby byla dodržena vzdálenost Li. Nevýhodou těchto opatření jsou poměrně velké investiční náklady, neboť uzemňovací anoda je nejdražší součástí stanice katodické ochrany.Long-distance pipelines are preferably placed in so-called pipeline corridors, the cathodic protection device is operated in conditions where several pipelines of different diameters with different quality of external insulation are run in parallel. In new plastic-based pipelines, it is sometimes advantageous not to connect to a common cathodic protection, with older asphalt-insulated pipelines achieving only partial corrosion protection, while the new pipeline is "overrun". For new pipes fitted with factory polyethylene insulation, only a few mA protection current per 1 km of pipe is required to achieve complete cathodic protection. This means in practice that it is sufficient to install galvanic anodes after 2-5 km or cathodic protection stations at intervals of 50 km or more. The disadvantage of separate cathodic protection systems is interference due to piping (which is embedded in the pipeline corridor) near the grounding anodes of the second cathodic protection system. pipeline with high quality insulation) runs at some parallel distance from the nearest corridor line, but always so that the minimum distance from the grounding anode of the second system is Li = 150 to 400 m (depending on soil resistivity and output parameters of cathodic protection stations In some cases, in case of lack of space, this underground line structure is embedded in a pipeline corridor (distance from the nearest line is about 10 m), but in these cases it is necessary to translate the grounding anode of the second system so that The disadvantage of these measures is the relatively high investment costs, since the grounding anode is the most expensive part of the cathodic protection station.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi podzemní liniovou konstrukcí a mínus pólem usměrňovače je elektrická propojka a v· sérii je zapojený nejméně jeden usměrňovači prvek, který zamezuje průtoku proudu ve směru k podzemní liniové konstrukci při přerušení provozu usměrňovače. Konkrétní provedení vynálezu může být uspořádáno tak, že jako usměrňovači prvek se použije stykač, k jehož svorkám je jednak připojena elektrická propojka k podzemní liniové konstrukci, jednak elektrický vodič, který je připojen k zápornému pólu usměrňovače, přičemž ovládací cívka stykače je pomocí elektrických vodičů ovládána podle pracovního režimu usměrňovače. Vynález může být proveden také tak, že mezi stykačem a usměrňovačem je v sérii zapojen regulační odpor. Další konkrétní provedení vynálezu může být uspořádáno tak, že jako· usměrňovači prvek se použije polovodičová dioda, ke které jsou připojeny elektrická propojka k podzemní liniové konstrukci a elektrický vodič k usměrňovači, přičemž tato dioda je zapojena tak, že proud protéká pouze ve směru podzemní liniové konstrukce-usměrňovač. Vynález může být proveden také tak, že k této diodě je paralelně zapojen ochranný prvek proti přepětí.These drawbacks are eliminated by the circuit according to the invention, which consists in that there is an electrical jumper between the underground line structure and the minus pole of the rectifier and at least one rectifier element is connected in series to prevent current flow towards the underground line structure. A particular embodiment of the invention can be arranged such that a contactor is used as a rectifier element, to which terminals an electrical jumper is connected to an underground line structure, and an electrical conductor is connected to the negative rectifier pole, the contactor control coil being controlled by electrical conductors according to the operating mode of the rectifier. The invention can also be implemented in such a way that a control resistor is connected in series between the contactor and the rectifier. Another particular embodiment of the invention may be arranged such that a rectifier element is a semiconductor diode to which an electrical jumper is connected to an underground line structure and an electrical conductor to the rectifier, the diode being connected so that current flows only in the direction of the underground line. design-rectifier. The invention can also be implemented in that an overvoltage protection element is connected in parallel to the diode.

Zapojení podle vynálezu má tyto výhody:The circuit according to the invention has the following advantages:

Podle dosavadního stavu vytváří katodická ochrana druhého systému cizí proudové pole pro podzemní liniovou konstrukci se separátním systémem aktivní ochrany. Jedná se vlastně o druh bludného proudu, který v průběhu času nemění svou velikost a směr. Zapojení podle vynálezu umožňuje podstatně omezit práce stavebně-montážníhot charakteru na přeložení uzemňovacích anod do bezpečné vzdálenosti, případně na další úpravy obou systémů aktivní ochrany k eliminaci interference. Separátní systém katodické ochrany u nového potrubí zajišťuje úplnou katodickou ochranu při relativně malé potřebě ochranného proudu i v případě, kdy společná aktivní ochrana ostatních potrubí v koridoru je mimo provoz.According to the prior art, the cathodic protection of the second system creates an alien current field for an underground line structure with a separate active protection system. It is actually a kind of stray current that does not change its size and direction over time. The connection according to the invention makes it possible to considerably reduce the work of the constructional assembly nature to relocate the grounding anodes to a safe distance or to further modify both active protection systems to eliminate interference. The separate cathodic protection system of the new pipeline ensures complete cathodic protection with relatively low current requirements even when the joint active protection of other pipelines in the corridor is out of service.

Na připojených výkresech jsou znázorněny dva příklady zapojení podle vynálezu, kde na obr. 1 je situační schéma dvou systémů katodické ochrany včetně způsobu připojení separátního potrubí ke společné aktivní ochraně. Obr. 2 představuje blokové schéma konkrétního provedení vynálezu za použití vzduchového stykače. Na obr. 3 je další příklad konkrétního provedení vynálezu s využitím polovodičové diody.In the accompanying drawings, two examples of wiring according to the invention are shown, wherein Fig. 1 is a situation diagram of two cathodic protection systems including a method of connecting a separate pipeline to a common active protection. Giant. 2 is a block diagram of a particular embodiment of the invention using an air contactor. Fig. 3 is another example of a particular embodiment of the invention using a semiconductor diode.

Zapojení podle vynálezu pracuje takto:The circuit according to the invention works as follows:

Podzemní liniová konstrukce 1, například ocelové potrubí s velmi kvalitní vnější izolací, má separátní katodickou ochranu se zdroji ochranného proudu (obvykle usměrňovači) 11, 12 v rozestupu L = 20 až 100 km podle kvality izolace a průměru potrubí. V jednom nebo více úsecích trasy se liniová konstrukce 1 přibližuje k druhému systému katodické ochrany tak, že nejkratší vzdálenost od cizí uzemňovací anody 8 je 400 m šLig50. Při Li<50 m je nutné uzemňovací anodu 8 přeložit do: větší vzdálenosti. Při Li> 400 m není obvykle nutné provádět další opatření k omezení interference.The underground line structure 1, for example a steel pipe with high quality external insulation, has separate cathodic protection with protective current sources (usually rectifiers) 11, 12 spaced at L = 20 to 100 km depending on the insulation quality and pipe diameter. In one or more sections of the route, the line structure 1 approaches the second cathodic protection system such that the shortest distance from the foreign ground anode 8 is 400 m wL50. At Li <50 m, the earth anode 8 must be moved to a greater distance. At Li> 400 m it is not usually necessary to take further measures to reduce interference.

Paralelní podzemní ocelová izolovaná potrubí 2, 3, 4 jsou pomocí elektrických vodičů 21, 31, 41, například kabelů, v kiosku stanice katodické ochrany 9 přes připojovací a měřicí panel 5 a elektrický vodič 6 připojena k zápornému pólu usměrňovače 7. Kladný pól usměrňovače je pomocí elek259432 trického vodiče 81, například kabelu, zapojen na uzemňovací anodu 8. Tento systém katodické ochrany vytváří cizí proudové pole pro podzemní liniovou konstrukci 1. K eliminaci interference se zřídí elektrická propojka 13, například kabelem, mezi podzemní liniovou konstrukcí 1 a usměrňovačem 7 tak, že v sérii je zapojen jeden usměrňovači prvek 14 — podzemní liniová konstrukce 1 při přerušení provozu usměrňovače 7. Tuto podmínku lze s výhodou splnit tak, že jako usměrňovači prvek 14 se použije vzduchový stykač, například typu V16M (s proudem 16A v hlavních kontaktech).The parallel underground steel insulated pipes 2, 3, 4 are connected to the negative pole of the rectifier 7 by means of electrical conductors 21, 31, 41, for example cables, in the kiosk of the cathodic protection station 9 via the connecting and measuring panel 5 and the electrical conductor 6. This cathodic protection system creates a foreign current field for the underground line structure 1. In order to eliminate interference, an electrical jumper 13, for example a cable, is established between the underground line structure 1 and the rectifier 7 so as to eliminate interference. It is advantageous to meet this condition by using an air contactor, for example of the type V16M (with current 16A in main contacts) as rectifier element 14. .

Tento usměrňovači prvek 14 je připevněn k připojovacímu a propojovacímu panelu 5, který je umístěn v kiosku stanice katodické ochrany 9 v blízkosti usměrňovače 7. Svorky hlavních kontaktů stykače 143 jsou elektrickou propojkou 13, například kabelem CYKY 4 X 10 mm², připojeny k podzemní liniové konstrukci 1, například k ocelovému izolovanému potrubí, svorky druhého pólu hlavních kontaktů stykače 14 jsou elektrickým vodičem 15, například kabelem SY 10 mm², připojeny ke svorkovnici připojovacího panelu 5 a odtud elektrickým vodičem 6, například kabelem SY 40 mm², k zápornému pólu usměrňovače 7. Ovládací cívka stykače (141) se zřetelem na druh použitého usměrňovače 7 a nejčastější příčinu provozní poruchy (dodávce el. energie) se uvažuje s napětí 220 V, 50 Hz (v alternativě je možno použít stejnosměrné ovládací stanice od 24 V do 60 V ss). Pomocí elekrických vodičů 711, například kabelů CYKY 2X4 mm², je ovládací cívka stykače (141) připojena k přívodu nn k usměrňovači (71). V okamžiku přerušení provozu usměrňovače 7 v důsledku přerušení dodávky el. proudu se ve stykači 143 přeruší galvanické spojení podzemní liniové konstrukce 1 — usměrňovač 7 a naopak.This rectifier element 14 is attached to the connection and interconnecting panel 5, which is located in the kiosk of the cathodic protection station 9 near the rectifier 7. The main contact terminals of the contactor 143 are connected to an underground line by an electrical jumper 13, such as a CYKY 4 X 10 mm ² cable. 1, the second pole terminals of the main contacts of the contactor 14 are connected to the negative pole by an electrical conductor 15, such as a SY 10 mm ² cable, to the terminal board terminal 5 and thence by an electrical conductor 6, such as a SY 40 mm ² cable. rectifiers 7. Contactor control coil (141) considering the type of rectifier 7 used and the most common cause of operational failure (power supply) is assumed to be 220 V, 50 Hz (alternatively DC control stations from 24 V to 60 can be used) V ss). By means of electric conductors 711, for example CYKY 2X4 mm ² cables, the contactor control coil (141) is connected to the LV supply to the rectifier (71). At the moment of interruption of operation of the rectifier 7 due to interruption of power supply. In the current contactor 143, the galvanic connection of the underground line structure 1 - rectifier 7 and vice versa is interrupted.

V některých případech je možno jako usměrňovači prvek 14 použít polovodičovou diodu, například diodu vysokonapěťovou typu DV-855-160-30 pro jmenovitý proud 160 A, závěrné napětí 3 000 V a prahové napětí U_o = 0,82 V (podle voltampérové charakteristiky diody). Tato polovodičová dioda 142 je připevněna na propojovacím a připojovacím panelu 5, který je umístěn v kiosku stanice katodické ochrany 9. Tento usměrňovači prvek 14 je elektrickou propojkou 13 připojen k podzemní liniové konstrukci 1 a elektrickým vodičem 15 je připojen k usměrňovači 7, tak, že proud protéká pouze ve směru podzemní liniové konstrukce 1 — usměrňovač 7. Nevýhodou polovodičové diody 142 je poměrně velký úbytek napětí (0,6 až 0,9 V), tak, že ji lze použít pouze při vysokých negativních potenciálních potrubí-půda.In some cases, a semiconductor diode, such as a high-voltage diode of the type DV-855-160-30 for a rated current of 160 A, a reverse voltage of 3000 V and a threshold voltage U _o = 0.82 V (depending on the volt-ampere characteristic of the diode) ). This semiconductor diode 142 is mounted on the junction and connection panel 5, which is located in the kiosk of the cathodic protection station 9. This rectifier element 14 is connected to the underground line structure 1 by an electrical jumper 13 and connected to the rectifier 7 by an electrical conductor 15. current flows only in the direction of the underground line structure 1 - rectifier 7. The disadvantage of semiconductor diode 142 is a relatively large voltage drop (0.6 to 0.9 V), so that it can only be used at high negative potential-soil piping.

Zapojení podle vynálezu je výhodné použít v potrubních koridorech a v zastavěných oblastech, kde není výhodné aplikovat společnou aktivní ochranu pro všechna úložná kovová zařízení.It is advantageous to use the wiring according to the invention in pipeline corridors and in built-up areas where it is not advantageous to apply common active protection to all metal storage devices.

Claims

1. Wiring to eliminate the interference of underground line structures in separate cathodic protection systems, wherein the parallel piping has common active protection, but at least one underground line structure has separate cathodic protection, characterized in that between the underground line structure (1) and minus rectifier pole ( 7) there is an electrical jumper (13) and at least one rectifier element (14) is connected in series to prevent current flow in the direction of the rectifier element (14) - the underground line structure (1) upon interruption of the rectifier (7) operation.

Wiring according to claim 1, characterized in that a contactor (143) is provided as a rectifying element on the connecting and interconnecting panel (5), to whose terminals an electrical jumper (13) and an electrical conductor (15) are connected. as an electric conductor (6) up to the negative pole. ________ ______________________ t Sr

OF THE INVENTION, the control coil of the contactor (141) being controlled by the electrical conductors (711) according to the operating mode of the rectifier (7).

Connection according to Claims 1 and 2, characterized in that a control resistor (151) is connected in series between the rectifier element (14) and the rectifier (7).

4. Connection according to claim 1, characterized in that a semiconductor diode (142) to which the electric jumper (13) and the electric conductor (15) is connected is provided as a rectifier element on the connecting and interconnecting panel (5), wherein the semiconductor diode is connected. (142) is connected so that the current flows only in the direction of the underground line structure (1) - the rectifier (7).

Connection according to one of Claims 1 to 4, characterized in that an overvoltage protection element (10) is connected in parallel to the semiconductor diode (142).