Kathodische Schutzstation in der Oper. Kathodische Schutzstationen

Bekannte kathodische Schutztransformatorstation mit automatischer Anpassung von Ausgangsstrom und -potential. Produziert vom Kernkraftwerk „Don“, Rostow am Don.

Das kathodische Schutzgerät UKZT-A ist für den kathodischen Schutz unterirdischer Metallobjekte vor elektrochemischer Korrosion konzipiert.

In Bezug auf Design, Abmessungen und Energieparameter ist das UKZTA-Gerät ähnlich. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die UKZT-A-Station im Modus der automatischen Aufrechterhaltung (Stabilisierung) des Ausgangsstroms oder -potentials arbeitet.

Die Vor- und Nachteile sind die gleichen wie bei anderen kathodischen Schutzmaßnahmen.

Vorteile - Einfachheit der Schaltung und des Designs. Das Wartungspersonal von Gasanlagen ist in der Regel selbständig in der Lage, Reparaturen an diesen Stationen durchzuführen. Das Maximum, das Betreiber vom Hersteller verlangen, sind neue Steuerplatinen. Manchmal reparieren sie die Steuerplatinen selbst.
Nachteile – typisch: großes Gewicht, Abmessungen, geringer Wirkungsgrad, geringer Leistungsfaktor, hohes Niveau Pulsationen…

Technische Eigenschaften der kathodischen Schutzstationen UKZT-A.

Parameter	UKZT-A OPE (UKZT-AU)
Parameter	0,3	0,6	1,2	3,0	5,0
Gleichgerichteter Strom, A – Modus 1 – Modus 2	25 ± 2,5 12 ± 1,2	25 ± 2,5 12 ± 1,2	50 ± 5 25 ± 2,5	63 ± 6,3 32±3,2	100 ± 10 50 ± 5
Gleichgerichtete Spannung, V – Modus 1 – Modus 2	12 ± 1,2 25 ± 2,5	24±2,4 48 ± 4,8	24±2,4 48 ± 4,8	48 ± 4,8 96 ± 9,6	48 ± 4,8 96 ± 9,6
Ausgangsleistung, kW	0,3 ± 0,03	0,6 ± 0,06	1,2 ± 0,1	3,0 ± 0,3	5,0 ± 0,5
Stromversorgung - einphasiges Wechselstromnetz: Spannung, V-Frequenz, Hz	220±22 50 ± 1,25
Stromverbrauch, kVA, nicht mehr	0,34	0,86	1,71	4,3	7,14
Wirkungsgrad im Nennmodus, %, nicht weniger	70
Leistungsfaktor im Nennmodus, nicht weniger als	0,7
Gleichgerichteter Spannungsbereich, %	5 … 100
Genauigkeit der Ausgangsstromstabilisierung, %	±2,5
Schutzpotenzial-Stabilisierungsgenauigkeit, %	±2,5
Schutzpotential-Stabilisierungsbereich, V	- 3,5 … 0
Klimaleistung	U1 gemäß GOST 15150
Gewicht, kg, nicht mehr	25	55 (62)	55 (62)	60 (75)	65 (80)
Maße, mm, nicht mehr	400x320x500		450 x 380 x 600 (450 x 380 x 830)
Montagemaße, mm	385 x 270 T 12,5 (4 Löcher)

Gerätedesign.

Die kathodische Schutzstation vom Typ UKZT-A besteht aus einem Metallgehäuse, in dem sich auf einer Klappplatte Folgendes befindet: ein Leistungstransformator, eine Steuerplatine, eine Diodenbrücke und eine Instrumententafel.

Kühlgerät - natürliche Luft. Kühlluft tritt durch Luftschlitze am Boden des Schranks ein und tritt durch Luftschlitze an den Seitenwänden wieder aus.

Schema des kathodischen Schutzgeräts UKZT-A.

Der Leistungsteil der Kathodenschutzstation UKZT-A ist nach dem Schema eines einphasigen Brückengleichrichters mit zwei Steuerthyristoren aufgebaut.

Schematische Darstellung der UKZT-A-Station.

Die Steuerplatine arbeitet nach dem Prinzip eines Phasenimpuls-Thyristorreglers mit Stabilisierung des Ausgangsstroms und -potentials.

Schematische Darstellung der Steuerplatine der UKZT-A-Station.

Das Steuerungsschema besteht aus folgenden Knoten:

Referenzspannungsgenerator (VT3, VT4);
Vergleichselement (DA1);
Impulsgenerator (DD1);
Vergleichsverstärker (DA2.2);
Stromsignalverstärker (DA2.1);
Potentialsignalverstärker (DA2.3, DA2.4);
Platinen-Leistungsregler ± 10 V (VT1, VT2).

Die Steuerplatine wird vom Transformator T2 mit 2 x 15 V Wechselstrom versorgt. Die Spannung der Transformatorwicklung wird durch die VD1-Brücke gleichgerichtet, durch die Kondensatoren C1, C2 geglättet und durch die Zenerdioden VD2, VD4 stabilisiert. Um die Belastbarkeit zu erhöhen, werden Emitterfolger VT1, VT2 verwendet, an deren Ausgang Spannungen + 10 V und - 10 V erzeugt werden, die zur Stromversorgung der gesamten Schaltung erforderlich sind.

Die gleichgerichtete ungeglättete Spannung wird über den Teiler R11, R12, R6 dem Eingang des Wechselrichters DD1.1 zugeführt. Dadurch werden an seinem Ausgang kurze Impulse positiver Polarität erzeugt, die den Momenten des Nulldurchgangs der Netzspannung entsprechen. Die Impulse dienen der Synchronisierung des Steuergerätes mit dem Netz.

Eine Referenzstromquelle ist auf dem Transistor VT3, der LED VD5 und dem Widerstand R8 aufgebaut. Dieser Strom lädt den Kondensator C4 auf. In den Momenten, in denen die Netzsinuskurve 0 durchläuft, öffnen die Impulse vom Ausgang des Elements DD1.1 den Bitschlüssel VT4. Dadurch entsteht am Kondensator C4 eine Sägezahnspannung mit einer Amplitude von -4 V, synchronisiert mit der Phase des Versorgungsnetzes.

Auf dem Operationsverstärker DA1 ist ein Komparator montiert. Einem seiner Eingänge wird vom Kondensator C4 eine Referenz-Sägezahnspannung zugeführt. Der andere Eingang wird mit Spannung vom Ausgangsregler R5 (im manuellen Modus) oder Spannung vom Ausgang des Vergleichsverstärkers DA2.2 (in) versorgt automatischer Modus). Am Ausgang des Komparators DA1 entstehen Rechteckimpulse einstellbarer Dauer. Der Beginn der Impulse fällt mit dem Zeitpunkt zusammen, an dem die Referenzspannung größer als die Vergleichsspannung wird, und das Ende des Impulses fällt mit dem Ende der Halbwelle des Netzwerks zusammen. Bei einem Wechsel der Vergleichsspannung von 0 auf -4 V ändert sich die Impulsdauer vom Maximum auf das Minimum. Zur Verbesserung der Störfestigkeit werden Impulse vom Ausgang des RS-Triggers des Komparators (DD1.2, DD1.3) eingespeist. Der andere Eingang des Triggers empfängt Reset-Impulse von DD1.1. Ein niedriger Signalpegel am Triggerausgang entspricht dem Vorhandensein eines Impulses am Eingang des Komparators.

Ein niedriger Signalpegel am Triggerausgang ermöglicht den Betrieb des Generators (DD1.4, DD1.5). Es erzeugt kurze Impulse von 10 µs mit einer Periode von 10 kHz. Die Impulse durch das Element DD1.6 werden der Basis des Transistors VT5 zugeführt, der die Optothyristoren VD11, VD12 steuert.

Weil entspricht der Beginn der Impulsfolge dem Moment, in dem die Referenzspannung des Komparators die Vergleichsspannung überschreitet, dann hängt die Schaltphase der Thyristoren VT1, VT2 von der Vergleichsspannung ab. Und damit der Durchschnittswert der Spannung an der Last. Durch Ändern der Vergleichsspannung mit Widerstand R5 können Sie die Spannung an der Last anpassen.

Im Automatikmodus ist es zur Stabilisierung des Stroms oder Potenzials erforderlich, die Vergleichsspannung proportional zur Differenz zwischen dem angegebenen und dem tatsächlichen Parameter einzustellen. Dies geschieht mit dem Vergleichsverstärker DA2.2. Einem Eingang des Verstärkers wird eine vorgegebene Spannung vom Widerstand R5 zugeführt, und dem anderen wird eine zum Stabilisierungsparameter proportionale Spannung zugeführt. Die Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers wird dem Komparator DA1 zugeführt.

Der Strommessverstärker DA2.1 verstärkt die Spannung des Stromshunts RS und führt sie dem Vergleichsverstärker DA2.2 zu.

Der Potentialsignalverstärker ist nach dem Schema mit Kompensation von Gleichtaktstörungen mit Spannungen bis 200 V aufgebaut. Der DA2.4-Verstärker ist ein Verstärker mit Differenzeingang. Der DA2.3-Verstärker vergleicht die Messeingangsspannung mit der Stationserdespannung und erzeugt eine Ausgleichsspannung an den DA2.4-Eingängen.

Telemechanik für UKZT-A-Stationen.

Um mit UKZT-A-Geräten als Teil des GSM-Telemetriesystems arbeiten zu können, sind Controller erforderlich, die eine direkte Verbindung zum Ausgang und Stromshunt der Station ermöglichen. Solche Steuerungen werden von NPP SIEL, Nowotscherkassk, hergestellt.

Die Controller ermöglichen nicht nur die Übertragung der Parameter des Stationsbetriebs an die Leitwarte, sondern auch die Steuerung des Stationsbetriebs.

Reisepass des kathodischen Schutzgeräts UKZT-A.

V-OPE-TM-Gleichrichter sind für den kathodischen Schutz unterirdischer Metallstrukturen vor elektrochemischer Korrosion konzipiert.

Automatische Stabilisierung und Aufrechterhaltung des Schutzstroms und -potenzials auf einem bestimmten Niveau. Der Welligkeitsfaktor der Ausgangsspannung beträgt nicht mehr als 3 %.

Anwendungsgebiet

Unternehmen verschiedene Sorten Tätigkeiten, die über unterirdische Metallstrukturen verfügen: Hauptleitungen (Gasleitungen, Ölleitungen, Produktleitungen und andere Leitungen für verschiedene Zwecke), öffentliche Versorgungsanlagen, Lagertanks und andere ähnliche Objekte in verschiedenen Böden, inkl. in Böden mit erhöhter Aggressivität sowie in Gebieten, die von Streuströmen von Schienenfahrzeugen betroffen sind.

Spezifikationen der V-OPE-TM-Gleichrichter

Name der Parameter	V-OPE-25-24-U1	V-OPE-42-24-U1	V-OPE-42-48-U1	V-OPE-63-48-U1	V-OPE-84-48-U1	B-OPE- 104(100)-48-U1
	2	3	4	5	6	7
1. Ausgangsnennleistung, kW	0,6	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0(4,8)
2. Gleichgerichteter Nennstrom, A	25	42	42/24	63/33	84/42	104(100)/52(50)
3. Gleichgerichtete Nennspannung, V	24	24	48/96	48/96	48/96	48/96
4. Wirkungsgrad, im Nennmodus, nicht weniger als, %	78	83	87	88	87	90
5. Leistungsfaktor im Nennmodus, nicht weniger als	0,8
6. Spannung eines einphasigen Versorgungsnetzes, V	220(-70/+50)
7. Nennfrequenz des Versorgungsnetzes, Hz	50±3
8. Anzahl der Phasen	1
9. Einstellbereich des gleichgerichteten Stroms und der gleichgerichteten Spannung, %	0...100
10. Einstellbereich der Schutzpotentialeinstellung, V	-0,5...-3,5
11. Stromwelligkeit am Ausgang mit Filter, nicht mehr als, %	3
12. Anzahl der automatischen Aktivierungen, Zeiten	2 bis 6
13. Stabilität des Stroms oder Potenzials, %	±2,5

Konstruktionsmerkmale von V-OPE-TM-Gleichrichtern

Der Schaltungsaufbau der Gleichrichter V-OPE-TM1 und V-OPE-TM2 ist gleich. Diese Version des Aufbaus der Gleichrichter sieht deren Verwendung vor:
- als eigenständiges Produkt
- in Systemen, die mit einem Telemechanikkomplex ausgestattet sind (angepasst an die Arbeit mit Verschiedene Optionen Telemechanik).
Gleichrichter V-OPE-TM-1, Klimaversion U, Standortkategorie 1, konzipiert für die Außenaufstellung.
Der Gleichrichter V-OPE-TM-2, Klimaausführung U, Standortkategorie 2, ist für den Einbau in Schaltanlagen für kathodischen Schutz (UKZV und UKZN) und anderen geschlossenen Räumen vorgesehen.
Schutzgrad gegen Berührung spannungsführender Teile und Stöße Umfeld IP34 und eingebaute elektronische Komponenten IP44 gemäß GOST 14254-96.
Gleichrichter können angeschlossen werden verschiedene Systeme Telemechanik zur Fernsteuerung und -überwachung:
- Werte der gemessenen Potentialdifferenz, Ausgangsspannung, Ausgangsstrom;
- kumulative Messung des verbrauchten Stroms;
- Ferneinstellung des Schutzpotenzials (im automatischen Modus zur Aufrechterhaltung des Schutzpotenzials);
- Ferninstallation des Schutzstroms (im automatischen Modus zur Stabilisierung des Schutzstroms);
- Ferneinstellung der Gleichrichter-Ausgangsspannung (im manuellen Modus zur Einstellung der Ausgangsspannung);
- Unbefugter Zugriff auf das Innere des Gleichrichters.
Der V-OPE-Gleichrichter ist an die wichtigsten Telemechaniksysteme angepasst: UNK-TM, Magistral2, STN-3000, SuperRTU4, SKAT, ELSI-2000, TELUR.
Stabile Arbeit in Klimazonen in einem breiten Umgebungstemperaturbereich: von minus 45 °C bis +45 °C.
Erhöhter Schutz vor mechanischer Beschädigung. Die Dicke des Stahlgehäuses beträgt 2 mm.
Durch die Pulverbeschichtung wird die Korrosionsbeständigkeit des Gehäuses deutlich verbessert.
Die spezielle, vandalensichere Konstruktion der Schlösser sorgt für einen passgenauen Sitz der Außentür und Schutz vor unbefugtem Zugriff.
Zuverlässiges Sabotagealarmsystem.
Erhöhte technische Ressourcen bis zu 100.000 Stunden, Lebensdauer bis zu 20 Jahre.

Zusätzlich ist ein Betriebsstundenzähler eingebaut, der anzeigt, wie lange die Versorgungsspannung am Gleichrichter anliegt und sich der Gleichrichter im eingeschalteten Zustand befindet.

Satz:

Der V-OPE-Gleichrichter wird mit einer Kupfersulfat-Referenzelektrode ENES-1, ENES-MS-2 geliefert.

V-OPE-TM-Gleichrichter bieten:

Die angegebenen elektrischen Parameter bei Änderung der Versorgungsspannung von 176 V auf 242 V sowie die Leistung bei Änderung der Versorgungsspannung von 150 V auf 270 V.
Automatische Aufnahme in den eingestellten Modus bei Verlust und Wiederauftreten der Netzspannung (bei Unterbrechungen der Stromversorgung).
Entfernung von Streuströmen von der geschützten Struktur zum Anoden-Erdungssystem (Ableitung von Strömen) bei fehlender Netzspannung.
Stabiler Betrieb bei Lastabwurf und -anstieg.
Wirksamer Schutz vor Überlastungen und Kurzschlüssen im Lastkreis.
Effizienter Schutz gegen atmosphärische (Blitz-)Überspannungen von der Versorgungsspannung und den Lasteingängen.
Berücksichtigung des Zeitpunkts des Vorhandenseins eines Schutzpotenzials an der Struktur, dessen Wert nicht geringer ist als der angegebene.
Sparsamer Energieverbrauch durch hohe Energieleistung und kumulierter Stromzählung durch einen eingebauten elektronischen Zähler.
Geringe Funkstörungen, die die in GOST R51522-99 festgelegten Werte nicht überschreiten.

V-OPE-Gleichrichter können in den folgenden Modi betrieben werden:

automatische Aufrechterhaltung der gemessenen Potentialdifferenz auf einem bestimmten Niveau im Wertebereich von minus 0,5 V bis minus 3,5 V;
automatische Aufrechterhaltung des Schutzstroms (Stabilisierung des Ausgangsstroms);
manuelle Einstellung der Ausgangsspannung (Strom);
unkontrollierter Gleichrichter;
einstellbarer Gleichrichter;
einstellbarer Ausgangsstrom-(Spannungs-)Stabilisator;
zyklische Unterbrechung des Laststroms, zur Messung des Polarisationspotentials, entsprechend den Signalen des Telemechaniksystems oder vom eingebauten Timer.

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