Станція катодного захисту в опі. Станції катодного захисту

Відома трансформаторна станція катодного захисту з автоматичним регулюванням вихідного струму та потенціалу. Виробляється підприємством НВП ”Дон”, м. Ростов на Дону.

Влаштування катодного захисту УКЗТ-А призначене для катодного захисту підземних металевих об'єктів від електрохімічної корозії.

За своєю конструкцією, габаритами, енергетичними параметрами пристрій УКЗТА аналогічний. Відмінність лише у тому, що станція УКЗТ-А працює у режимах автоматичної підтримки (стабілізації) вихідного струму чи потенціалу.

Переваги та недоліки ті самі, як і в інших катодного захисту.

Переваги – простота схеми та конструкції. Як правило, обслуговуючий персонал газових господарств самостійно здатний ремонтувати ці станції. Максимум, що експлуатаційники вимагають від заводу-виробника це нові плати управління. Іноді ремонтують самі та плати управління.
Недоліки – типові: велика вага, габарити, низький ККД, низький коефіцієнт потужності, високий рівеньпульсацій…

Технічні характеристики станцій катодного захисту УКЗТ-А.

Параметр	УКЗТ-А ОПЕ (УКЗТ-АУ)
Параметр	0,3	0,6	1,2	3,0	5,0
Випрямлений струм, А – режим 1 – режим 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
Випрямлена напруга, В – режим 1 – режим 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
Вихідна потужність, кВт	0,3±0,03	0,6±0,06	1,2±0,1	3,0 ± 0,3	5,0±0,5
Живлення – однофазна мережа змінного струму: напруга, частота, Гц	220 ± 22 50 ± 1,25
Потужність, кВ●А, не більше	0,34	0,86	1,71	4,3	7,14
ККД у номінальному режимі, %, не менше	70
Коефіцієнт потужності в номінальному режимі, не менше	0,7
Діапазон зміни випрямленої напруги, %	5 … 100
Точність стабілізації вихідного струму, %	±2,5
Точність стабілізації захисного потенціалу, %	±2,5
Діапазон стабілізації захисного потенціалу,	- 3,5 … 0
Кліматичне виконання	У1 згідно з ГОСТ 15150
Маса, кг, не більше	25	55 (62)	55 (62)	60 (75)	65 (80)
Габаритні розміри, мм, не більше	400 x 320 x 500		450 x 380 x 600 (450 x 380 x 830)
Настановні розміри, мм	385 x 270 D 12,5 (4 відп.)

Конструкція пристрою.

Станція катодного захисту типу УКЗТ-А складається з металевого корпусу, всередині якого на панелі, що відкидається, розташовані: силовий трансформатор, плата управління, діодний міст, приладова панель.

Охолодження пристрою – природне повітряне. Охолоджувальне повітря надходить через жалюзі на підставі корпусу і виходить через жалюзі на бічних стінках.

Схема влаштування катодного захисту УКЗТ-А.

Силова частина станції катодного захисту УКЗТ-А виконана за схемою однофазного випрямляча мостового з двома регулюючими тиристорами.

Принципова схема станції УКЗТ-А.

Плата управління працює за принципом фазоімпульсного тиристорного регулятора зі стабілізацією вихідного струму та потенціалу.

Принципова схема плати керування станції УКЗТ-А.

Схема управління складається з наступних вузлів:

генератор опорної напруги (VT3, VT4);
елемент порівняння (DA1);
генератор імпульсів (DD1);
підсилювач порівняння (DA2.2);
підсилювач сигналу струму (DA2.1);
підсилювач сигналу потенціалу (DA2.3; DA2.4);
стабілізатор живлення плати ±10 В (VT1, VT2).

Плата управління живиться змінною напругою 2 x 15 від трансформатора Т2. Напруга з обмотки трансформатора випрямляється мостом VD1, згладжується конденсаторами C1, C2, стабілізується на стабілітронах VD2, VD4. Для підвищення здатності навантаження використовуються еммітерні повторювачі VT1, VT2, на виході яких формуються напруги + 10 В і - 10 В, необхідні для живлення всієї схеми.

Випрямлена не згладжена напруга через дільник R11, R12, R6 надходить на вхід інвертора DD1.1. В результаті на його виході формуються короткі імпульси позитивної полярності, що відповідають моментам переходу напруги мережі через 0. Імпульси використовуються для синхронізації пристрою управління з мережею живлення.

На транзисторі VT3, світлодіоді VD5 та резисторі R8 зібрано опорне джерело струму. Цим струмом заряджається конденсатор C4. У моменти переходу синусоїди мережі живлення через 0, імпульси з виходу елемента DD1.1 відкривають розрядний ключ VT4. Таким чином, на конденсаторі C4 утворюється пилкоподібна напруга амплітудою - 4 В, синхронізована з фазою мережі живлення.

На операційному підсилювачі DA1 зібрано компаратор. На один його вхід надходить опорна пилкоподібна напруга з конденсатора C4. На інший вхід подається напруга з регулятора виходу R5 (в ручному режимі), або напруга з підсилювача виходу порівняння DA2.2 (в автоматичному режимі). На виході компаратора DA1 формуються прямокутні імпульси тривалості, що регулюється. Початок імпульсів збігається з моментом, коли опорна напруга стає більшою за напругу порівняння, а кінець імпульсу збігається з кінцем напівперіоду мережі. При зміні напруги порівняння від 0 до - 4, тривалість імпульсів змінюється від максимальної до мінімальної. Для підвищення помехозащищенности імпульси з виходу компаратора подаються RS тригер (DD1.2, DD1.3). На інший вхід тригера надходять імпульси, що скидають з DD1.1. Низький рівень сигналу на виході тригера відповідає наявності імпульсу входу компаратора.

Низький рівень сигналу на виході тригера дозволяє роботу генератора (DD1.4, DD1.5). Він виробляє короткі імпульси 10 мкс із періодом частотою 10 кГц. Імпульси через елемент DD1.6 надходять з урахуванням транзистора VT5, який керує оптотиристорами VD11, VD12.

Т.к. початок пачки імпульсів відповідає моменту, коли опорна напруга компаратора перевищує напругу порівняння, від напруги порівняння залежить фаза включення тиристорів VT1, VT2. Отже і середнє значення напруги на навантаженні. Змінюючи напругу порівняння резистором R5, можна регулювати напругу на навантаженні.

В автоматичному режимі для стабілізації струму або потенціалу необхідно встановлювати напругу порівняння пропорційно різниці заданого параметра і реального. Це робиться за допомогою підсилювача порівняння DA2.2. На один вхід підсилювача надходить задану напругу з резистора R5, а на інший - напруга, пропорційна параметру стабілізації. Вихідна напруга підсилювача порівняння подається компаратор DA1.

Вимірювальний підсилювач струму DA2.1 посилює напругу струмового шунта RS та подає його на підсилювач порівняння DA2.2.

Підсилювач сигналу потенціалу виконаний за схемою компенсації синфазних перешкод напругою до 200 В. Підсилювач DA2.4 – підсилювач з диференціальним входом. Підсилювач DA2.3 порівнює напругу входів вимірювання з напругою ”землі” станції та формує компенсуючу напругу на входах DA2.4.

Телемеханіка станцій УКЗТ-А.

Для роботи з пристроями УКЗТ-А у складі системи GSM телеметрії необхідні контролери, що допускають підключення безпосередньо до виходу та струмового шунту станції. Такі контролери випускає підприємство НВП ”СІЕЛ”, м. Новочеркаськ.

Контролери дозволяють як передавати на диспетчерський пункт параметри роботи станцій, а й керувати роботою станції.

Паспорт устрою катодного захисту УКЗТ-А.

Випрямлячі В-ОПЕ-ТМ призначені для катодного захисту металевих підземних споруд від електрохімічної корозії.

Автоматична стабілізація та підтримання захисного струму та потенціалу на заданому рівні. Коефіцієнт пульсації вихідної напруги трохи більше 3%.

Область застосування

Підприємства різних видівдіяльності, що мають підземні металеві споруди: магістральні трубопроводи (газопроводи, нафтопроводи, продуктопроводи та інші трубопроводи різного призначення), об'єкти комунального господарства, резервуари-сховища та інші аналогічні об'єкти, розташовані у різних ґрунтах, у т.ч. у ґрунтах з підвищеною агресивністю, а також у зонах впливу блукаючих струмів від рейкового електротранспорту.

Технічні характеристики Випрямлячів В-ОПЕ-ТМ

Найменування параметрів	В-ОПЕ-25-24-У1	В-ОПЕ-42-24-У1	В-ОПЕ-42-48-У1	В-ОПЕ-63-48-У1	В-ОПЕ-84-48-У1	В-ОПЕ- 104(100)-48-У1
	2	3	4	5	6	7
1. Вихідна номінальна потужність, кВт	0,6	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0(4,8)
2. Номінальний випрямлений струм, А	25	42	42/24	63/33	84/42	104(100)/52(50)
3. Номінальна випрямлена напруга,	24	24	48/96	48/96	48/96	48/96
4. Коефіцієнт корисної дії, у номінальному режимі не менше, %	78	83	87	88	87	90
5. Коефіцієнт потужності в номінальному режимі, щонайменше	0,8
6. Напруга однофазної мережі живлення, В	220(-70/+50)
7. Номінальна частота мережі живлення, Гц	50±3
8. Число фаз	1
9. Діапазон регулювання випрямленого струму та напруги, %	0...100
10. Діапазон регулювання уставки захисного потенціалу,	-0,5...-3,5
11. Пульсація струму на виході з фільтром, не більше, %	3
12. Кількість автоматичних включень, раз	Від 2 до 6
13. Стабільність струму чи потенціалу, %	±2,5

Конструктивні особливості випрямлячів В-ОПЕ-ТМ

Схемотехнічне виконання випрямлячів В-ОПЕ-ТМ1 і В-ОПЕ-ТМ2 однакове. Даний варіант конструктивного виконання випрямлячів передбачає їх використання:
- як самостійний вироб
- у системах, обладнаних комплексом телемеханіки (адаптовані для роботи з різними варіантамителемеханіки).
Випрямляч В-ОПЕ-ТМ-1, кліматичне виконання У категорії розміщення 1 призначений для встановлення на відкритому повітрі.
Випрямляч В-ОПЕ-ТМ-2, кліматичне виконання У категорії розміщення 2, призначений для встановлення в розподільних пристроях для катодного захисту (УКЗВ та УКЗН) та інших закритих приміщеннях.
Ступінь захисту від зіткнення з струмопровідними частинами та від впливу навколишнього середовища IP34, а вбудованих електронних вузлів IP44 за ГОСТ 14254-96.
Випрямлячі мають можливість підключення до різним системамтелемеханіки для дистанційного керування та контролю:
- величини вимірюваної різниці потенціалів, вихідної напруги, вихідного струму;
- накопичувального обліку споживаної електроенергії;
- дистанційної установки захисного потенціалу (в автоматичному режимі підтримки захисного потенціалу);
- дистанційної установки захисного струму (в автоматичному режимі стабілізації захисного струму);
- дистанційної установки вихідної напруги випрямляча (у ручному режимі встановлення вихідної напруги);
- несанкціонованого доступу всередину випрямляча.
Випрямляч В-ОПЕ адаптований до основних систем телемеханіки: "УНК-ТМ", "Магістраль2", "СТН-3000", "SupeRTU4", "СКАТ", "ЕЛСІ-2000", "ТЕЛУР".
Стабільна робота в кліматичних зонаху широкому діапазоні температур довкілля: від мінус 45°С до +45°С.
Підвищений захист від механічних пошкоджень. Товщина сталевого корпусу 2мм.
Порошкове покриття значно збільшує корозійну стійкість корпусу.
Спеціальна, вандалостійка конструкція замків забезпечує щільне прилягання зовнішніх дверей та захист від несанкціонованого доступу.
Надійна система сигналізації про несанкціонований доступ.
Збільшено технічний ресурс до 100 000 годин, термін служби до 20 років.

Додатково встановлено лічильник часу напрацювання, що вказує час подачі напруги мережі живлення на випрямляч і знаходження випрямляча у включеному стані.

Комплект:

Випрямляч В-ОПЕ поставляється в комплекті з мідно-сульфатним електродом порівняння ЕНЕС-1, ЕНЕС-МС-2.

Випрямлячі В-ОПЕ-ТМ забезпечують:

Задані електричні параметри при зміні напруги мережі живлення від 176В до 242В, а також працездатність при зміні напруги мережі живлення від 150В до 270В.
Автоматичне включення в роботу в заданому режимі при зникненні та появі знову напруги мережі живлення (при перебоях в електропостачанні).
Відведення блукаючих струмів з споруджуваної на анодний заземлювач (дренування струмів) при відсутності напруги живильної мережі.
Стабільну роботу при скиданні та накиданні навантаження.
Ефективний захист від перевантажень та коротких замикань у ланцюзі навантаження.
Ефективний захист від атмосферних (грозових) перенапруг з боку вводів напруги живлення і навантаження.
Облік часу наявності споруді захисного потенціалу, величиною щонайменше заданого.
Економічне енергоспоживання за рахунок високих енергетичних показників та накопичувальний облік електроенергії вбудованим електронним лічильником.
Низький рівень радіоперешкод, що не перевищує значень, встановлених ГОСТ Р51522-99.

Випрямлячі В-ОПЕ можуть працювати в наступних режимах:

автоматичної підтримки вимірюваної різниці потенціалів на заданому рівні в діапазоні значень від мінус 0,5 до мінус 3,5В;
автоматичної підтримки захисного струму (стабілізації вихідного струму);
ручної установки вихідної напруги (струму);
некерованого випрямляча;
регульованого випрямляча;
регульованого стабілізатора вихідного струму (напруги);
циклічного переривання струму навантаження, для вимірювання поляризаційного потенціалу, сигналами системи телемеханіки або від вбудованого таймера.

Можливо, буде корисно почитати: