RU203526U1

RU203526U1 - Device for drainage protection of pipelines from induced alternating current

Info

Publication number: RU203526U1
Application number: RU2021100074U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Цыпин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Нефтегазкомплекс-ЭХЗ"
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-04-08

Abstract

Полезная модель относится к средствам для защиты протяженных подземных сооружений, в частности трубопроводов, от воздействия наведенного электрического тока и грозовых атмосферных разрядов с одновременным обеспечением отведения для измерения наведенного электрического тока и может быть использовано в качестве устройства дренажной защиты подземных трубопроводов. Устройство содержит клемму заземления, входную клемму, блок грозозащиты, измерительный трансформатор, частотный фильтр, дроссель, первая клемма которого соединена с первой клеммой блока отведения наведенного переменного тока, выполненного в виде параллельно включенных неполярных конденсаторов и вторая клемма которого соединена с входной клеммой, а вторая клемма дросселя соединена с первой клеммой измерительного трансформатора, вторая клемма которого соединена с клеммой заземления и через блок грозозащиты, выполненный в виде газового искрового разрядника, со второй клеммой блока отведения наведенного переменного тока, а также конденсатор, включенный параллельно дросселю и образующий с ним параллельный контур, настроенный на частоту, используемую в электрометрическом оборудовании станции дренажной защиты. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности эксплуатации при одновременном упрощении устройства дренажной защиты и в расширении на этой основе арсенала технических средств, которые могут быть использованы в станциях дренажной защиты подземных трубопроводов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to means for protecting extended underground structures, in particular pipelines, from the effects of induced electric current and lightning atmospheric discharges while providing a discharge for measuring the induced electric current and can be used as a device for drainage protection of underground pipelines. The device contains a ground terminal, an input terminal, a lightning protection unit, a measuring transformer, a frequency filter, a choke, the first terminal of which is connected to the first terminal of the induced alternating current withdrawal unit, made in the form of non-polar capacitors connected in parallel and the second terminal of which is connected to the input terminal, and the second the choke terminal is connected to the first terminal of the measuring transformer, the second terminal of which is connected to the ground terminal and through the lightning protection unit, made in the form of a gas spark gap, to the second terminal of the induced alternating current withdrawal unit, as well as a capacitor connected in parallel with the choke and forming a parallel circuit with it tuned to the frequency used in the electrometric equipment of the drainage protection station. The technical result consists in increasing the efficiency and reliability of operation while simplifying the drainage protection device and expanding on this basis the arsenal of technical means that can be used in the stations for the drainage protection of underground pipelines. 3 C.p. f-ly, 1 dwg.

Description

Полезная модель относится к средствам для защиты протяженных подземных сооружений, в частности трубопроводов, от воздействия наведенного электрического тока и грозовых атмосферных разрядов с одновременным обеспечением отведения для измерения наведенного электрического тока и может быть использовано в качестве устройства дренажной защиты подземных трубопроводов.The utility model relates to means for protecting extended underground structures, in particular pipelines, from the effects of induced electric current and lightning atmospheric discharges, while providing a discharge for measuring the induced electric current and can be used as a device for drainage protection of underground pipelines.

Известно устройство для катодной защиты протяженного участка подземного сооружения [RU 2506348, С2, C23F 13/02, 10.02.2014], содержащее катодную станцию, выполненную с возможностью подключения к сооружению через датчик выходного тока и снабженную датчиком выходного напряжения и анодным заземлителем, станцию слежения, выполненную с возможностью подключения к датчикам выходного напряжения и тока и к катодной станции, а также измерительный пункт, расположенный вблизи катодной станции и включающий датчик потенциала и измеритель потенциала, соединенный с датчиком потенциала, сооружением и со станцией слежения, по крайней мере, два удаленных от катодной станции измерительных пункта, расположенных на границе защитной зоны катодной станции по обе от нее стороны вдоль защищаемого сооружения и выполненных с возможностью подключения к источнику электропитания, при этом станция слежения снабжена центральным приемопередатчиком, а каждый удаленный измерительный пункт снабжен резидентным приемопередатчиком, соединенным с центральным приемопередатчиком посредством канала связи.There is a known device for cathodic protection of an extended section of an underground structure [RU 2506348, C2, C23F 13/02, 10.02.2014], containing a cathode station configured to connect to the structure through an output current sensor and equipped with an output voltage sensor and an anode ground electrode, a tracking station , made with the possibility of connecting to the output voltage and current sensors and to the cathode station, as well as a measuring point located near the cathode station and including a potential sensor and a potential meter connected to a potential sensor, a structure and a tracking station, at least two remote from the cathode station of measuring points located on the border of the protective zone of the cathode station on both sides along the protected structure and made with the possibility of connecting to a power supply, while the tracking station is equipped with a central transceiver, and each remote measuring point is equipped with a resident transceiver a sensor connected to the central transceiver via a communication channel.

Недостатком технического решения является его относительно высокая сложность.The disadvantage of this technical solution is its relatively high complexity.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство защиты трубопроводов от влияния наведенного электрического тока и грозовых атмосферных разрядов [RU 124685, U1, C23F 13/00, 10.02.2013], включающее блок отведения переменного тока, клемму для подключения заземляющего устройства и клемму для подключения трубопровода, причем, блок отведения переменного тока включает конденсаторно-диодный блок, реализованный по схеме с последовательно-встречным включением конденсаторов и шунтированием их диодами, устройство грозозащиты, трансформатор для измерения отводимого переменного тока и частотный фильтр для предотвращения утечки переменного тока фиксированной частоты при использовании на трубопроводе электрометрического оборудования.The closest in technical essence to the proposed one is a device for protecting pipelines from the influence of induced electric current and lightning atmospheric discharges [RU 124685, U1, C23F 13/00, 02/10/2013], including an AC outlet block, a terminal for connecting a grounding device and a terminal for connecting the pipeline, moreover, the AC discharge unit includes a capacitor-diode unit, implemented according to a scheme with a series-opposite connection of capacitors and shunting them with diodes, a lightning protection device, a transformer for measuring the withdrawn AC current and a frequency filter to prevent AC leakage of a fixed frequency when using on the pipeline of electrometric equipment.

Недостатком устройств является относительно низкая эффективность защиты, поскольку не обеспечивается надежная защита от утечки постоянного тока электрохимической защиты на заземляющее устройство, а также относительно низкая надежность и относительно высокая сложность, вызванная выполнением конденсаторно-диодного блока с использованием диодов и реализованный по схеме с последовательно-встречным включением полярных конденсаторов и шунтированием их диодами, которые являются относительно ненадежными элементами в условиях возможных грозовых воздействий.The disadvantage of the devices is the relatively low efficiency of protection, since reliable protection against DC leakage of electrochemical protection to the grounding device is not provided, as well as the relatively low reliability and relatively high complexity caused by the implementation of the capacitor-diode unit using diodes and implemented according to the scheme with series-opposite switching on polar capacitors and shunting them with diodes, which are relatively unreliable elements in conditions of possible lightning effects.

Задачей, которая решается в полезной модели, является разработка устройства дренажной защиты трубопроводов от наведенного переменного тока, обладающего повышенной эффективностью, надежностью и более простой конструкцией.The task that is solved in the utility model is the development of a device for drainage protection of pipelines from induced alternating current, which has increased efficiency, reliability and a simpler design.

Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности, также в упрощении и расширении на этой основе арсенала технических средств, которые могут быть использованы в станциях дренажной защиты подземных трубопроводов.The technical result consists in increasing the efficiency and reliability, as well as in simplifying and expanding on this basis the arsenal of technical means that can be used in stations for drainage protection of underground pipelines.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее клемму заземления, выполненную с возможностью подключения к заземляющему устройству, входную клемму, выполненную с возможностью подключения к подземному трубопроводу, блок грозозащиты, измерительный трансформатор, выполненный с возможностью подключения к средствам измерения отводимого от трубопровода наведенного переменного тока электрометрического оборудования станции дренажной защиты, и частотный фильтр для предотвращения утечки переменного тока фиксированной частоты, используемой в электрометрическом оборудовании станции дренажной защиты, согласно полезной модели, введен дроссель, первая клемма которого соединена с первой клеммой блока отведения наведенного переменного тока, выполненного в виде параллельно включенных неполярных конденсаторов и вторая клемма которого соединена с входной клеммой, а вторая клемма дросселя соединена с первой клеммой измерительного трансформатора, вторая клемма которого соединена с клеммой заземления и через блок грозозащиты, выполненным в виде газового искрового разрядника, со второй клеммой блока отведения наведенного переменного тока, а также конденсатор, включенный параллельно дросселю и образующий с ним параллельный контур, настроенный на частоту, используемую в электрометрическом оборудовании станции дренажной защиты.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, in a device containing a grounding terminal configured to connect to a grounding device, an input terminal configured to connect to an underground pipeline, a lightning protection unit, an instrument transformer configured to be connected to means of measuring the electrometric equipment of the drainage protection station discharged from the pipeline, and a frequency filter to prevent the leakage of alternating current of a fixed frequency used in the electrometric equipment of the drainage protection station, according to the utility model, a choke is introduced, the first terminal of which is connected to the first terminal of the induced alternating current made in the form of parallel connected non-polar capacitors and the second terminal of which is connected to the input terminal, and the second terminal of the choke is connected to the first terminal of the measuring transformer a, the second terminal of which is connected to the ground terminal and through the lightning protection unit, made in the form of a gas spark gap, to the second terminal of the induced alternating current withdrawal unit, as well as a capacitor connected in parallel with the inductor and forming a parallel circuit with it, tuned to the frequency used in electrometric equipment of the drainage protection station.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что параллельный контур, образованный конденсатором, включенным параллельно дросселю, настроен на частоту 1100 Гц.In addition, the required technical result is achieved by the fact that a parallel circuit formed by a capacitor connected in parallel with the inductor is tuned to a frequency of 1100 Hz.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, блок отведения наведенного переменного тока, выполненный в виде параллельно включенных неполярных конденсаторов, и дроссель образуют последовательный контур, настроенный на частоту 50 Гц.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the induced alternating current derivation unit, made in the form of parallel connected non-polar capacitors, and the inductor form a series circuit tuned to a frequency of 50 Hz.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, блок отведения наведенного переменного тока содержит четыре параллельно включенных неполярных конденсатора.In addition, the required technical result is achieved in that the induced alternating current derivation unit contains four non-polar capacitors connected in parallel.

На чертеже представлена электрическая структурная схема устройства дренажной защиты трубопроводов от наведенного переменного токаThe drawing shows an electrical block diagram of a device for drainage protection of pipelines from induced alternating current

Устройство дренажной защиты трубопроводов от наведенного переменного тока содержит клемму 1 заземления, выполненную с возможностью подключения к заземляющему устройству, входную клемму 2, выполненную с возможностью подключения к подземному трубопроводу, блок 3 грозозащиты, измерительный трансформатор 4, выполненный с возможностью подключения к средствам измерения отводимого от трубопровода наведенного переменного тока электрометрического оборудования станции дренажной защиты, и частотный фильтр 5 для предотвращения утечки переменного тока фиксированной частоты, используемой в электрометрическом оборудовании станции дренажной защиты.The device for drainage protection of pipelines from the induced alternating current contains a grounding terminal 1 made with the possibility of connecting to a grounding device, an input terminal 2 made with the possibility of connecting to an underground pipeline, a lightning protection unit 3, a measuring transformer 4 made with the possibility of connecting to measuring instruments of the the pipeline of the induced alternating current of the electrometric equipment of the drainage protection station, and a frequency filter 5 to prevent the leakage of alternating current of a fixed frequency used in the electrometric equipment of the drainage protection station.

Кроме того, устройство дренажной защиты трубопроводов от наведенного переменного тока содержит дроссель 6, первая клемма которого соединена с первой клеммой блока 7 отведения наведенного переменного тока, выполненного в виде параллельно включенных неполярных конденсаторов 8-1…8-n и вторая клемма которого соединена с входной клеммой 2, а вторая клемма дросселя 6 соединена с первой клеммой измерительного трансформатора 4, вторая клемма которого соединена с клеммой 1 заземления и через блок 3 грозозащиты, выполненным в виде газового искрового разрядника, со второй клеммой блока 7 отведения наведенного переменного тока, а также конденсатор 9, включенный параллельно дросселю 6 и образующий с ним параллельный контур, настроенный на частоту, используемую в электрометрическом оборудовании станции дренажной защиты.In addition, the device for drainage protection of pipelines from the induced alternating current contains a choke 6, the first terminal of which is connected to the first terminal of the unit 7 of the induced alternating current withdrawal, made in the form of parallel connected non-polar capacitors 8-1 ... 8-n and the second terminal of which is connected to the input terminal 2, and the second terminal of the choke 6 is connected to the first terminal of the measuring transformer 4, the second terminal of which is connected to the ground terminal 1 and through the lightning protection unit 3, made in the form of a gas spark gap, to the second terminal of the induced alternating current withdrawal unit 7, as well as the capacitor 9, connected in parallel with the choke 6 and forming a parallel circuit with it, tuned to the frequency used in the electrometric equipment of the drainage protection station.

В частном случае выполнения устройства параллельный контур, образованный конденсатором 9, включенным параллельно дросселю 6, настроен на частоту 1100 Гц, блок 7 отведения наведенного переменного тока, выполненный в виде параллельно включенных неполярных конденсаторов, и дроссель 6 образуют последовательный контур, настроенный на частоту 50 Гц, при этом блок 7 отведения наведенного переменного тока содержит четыре параллельно включенных неполярных конденсатора.In the particular case of the device, the parallel circuit formed by the capacitor 9 connected in parallel with the choke 6 is tuned to a frequency of 1100 Hz, the induced alternating current derivation unit 7, made in the form of non-polar capacitors connected in parallel, and the choke 6 form a series circuit tuned to a frequency of 50 Hz , while the block 7 of the induced AC withdrawal contains four parallel connected non-polar capacitors.

Работает устройство дренажной защиты трубопроводов от наведенного переменного тока следующим образом.The device for drainage protection of pipelines from induced alternating current operates as follows.

Устройство применяется, преимущественно, в зонах опасного влияния высоковольтных линий электропередач на трубопровод, при параллельном следовании трубопровода, в местах пересечения трубопровода и в местах сближений трубопроводов с высоковольтными линиями электропередач.The device is used mainly in areas of hazardous influence of high-voltage power lines on the pipeline, when the pipeline runs parallel, at the intersection of the pipeline and in the places where the pipelines approach the high-voltage power lines.

Оно предназначено для отведения переменного тока, наведенного в трубопроводе, как стальном сооружении, в результате электромагнитного воздействия высоковольтных линий электропередачи и других источников высокого напряжения, на заземляющее устройство.It is designed to discharge the alternating current induced in the pipeline, like a steel structure, as a result of the electromagnetic effect of high-voltage power lines and other high-voltage sources, on the grounding device.

Последовательный резонансный контур, состоящий из блока 7, содержащего неполярные конденсаторы 8-1…8-n, и дросселя 6, настроен на резонансную частоту, соответствующую частоте переменного тока, наведенного в трубопроводе. Сопротивление этого контура на частоте 50 Гц имеет минимальное значение. Устройство не влияет на защитный потенциал трубопровода ввиду наличия в цепи протекания переменного тока блока 7 содержащего неполярные конденсаторы 8-1…8-n, поэтому утечки постоянного тока электрохимической защиты на заземляющее устройство не происходит.A serial resonant circuit, consisting of a block 7 containing non-polar capacitors 8-1 ... 8-n, and a choke 6, is tuned to a resonant frequency corresponding to the frequency of the alternating current induced in the pipeline. The resistance of this loop at a frequency of 50 Hz has a minimum value. The device does not affect the protective potential of the pipeline due to the presence in the AC flow circuit of unit 7 containing non-polar capacitors 8-1 ... 8-n, therefore, DC leakage of electrochemical protection to the grounding device does not occur.

Устройство фильтрации отводимого тока выполнено в виде параллельного резонансного контура, образованного дросселем 6 и конденсатором 9, настроенного на частоту 1100 Гц сигнала электрометрического оборудования станции дренажной защиты.The device for filtering the drained current is made in the form of a parallel resonant circuit formed by the choke 6 and the capacitor 9, tuned to the frequency of 1100 Hz of the signal of the electrometric equipment of the drainage protection station.

Защита от импульсных перенапряжений воздействия грозового разряда, а также защиты от кратковременных перенапряжений, возникающих, при замыкании линии электропередачи на грунт, обеспечивается газовым искровым разрядником 3, соединяющим трубопровод с заземляющей клеммой 1.Protection against impulse overvoltages of the impact of a lightning discharge, as well as protection against short-term overvoltages arising when the power line is closed to the ground, is provided by a gas spark gap 3, which connects the pipeline to the grounding terminal 1.

Для измерения отводимого тока используется измерительный трансформатор 4 тока с коэффициентом трансформации 10:1, включенного в электрическую цепь последовательного резонансного контура. Измерение величины отводимого от трубопровода наведенного переменного тока осуществляется на контактах измерительного трансформатора 4 тока.To measure the drained current, a measuring current transformer 4 with a transformation ratio of 10: 1 is used, which is included in the electric circuit of the series resonant circuit. The measurement of the magnitude of the induced alternating current withdrawn from the pipeline is carried out at the contacts of the measuring current transformer 4.

Таким образом, в устройстве достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении эффективности его применения, поскольку обеспечивается надежная защита от утечки постоянного тока электрохимической защиты на заземляющее устройство, и повышение надежности эксплуатации при одновременном его упрощении, поскольку исключаются диоды, как самые ненадежные элементы устройств, а дроссель используется одновременно для двух резонансных контуров. Дополнительно к этому устройство обеспечивает расширение арсенала технических средств, которые могут быть использованы в станциях дренажной защиты подземных трубопроводов.Thus, the device achieves the required technical result, which consists in increasing the efficiency of its application, since it provides reliable protection against DC leakage of electrochemical protection to the grounding device, and increases the reliability of operation, while simplifying it, since diodes are excluded as the most unreliable elements of devices , and the choke is used simultaneously for two resonant circuits. In addition to this, the device provides an expansion of the arsenal of technical means that can be used in stations for drainage protection of underground pipelines.

Claims

1. A device for drainage protection of pipelines from induced alternating current, containing a grounding terminal configured to connect to a grounding device, an input terminal configured to connect to an underground pipeline, a lightning protection unit, a measuring transformer configured to be connected to measuring instruments discharged from the pipeline of the induced alternating current of the electrometric equipment of the drainage protection station, and a frequency filter for preventing the leakage of alternating current of a fixed frequency used in the electrometric equipment of the drainage protection station, characterized in that it contains a choke, the first terminal of which is connected to the first terminal of the induced alternating current discharge unit made in the form of parallel connected non-polar capacitors and the second terminal of which is connected to the input terminal, and the second terminal of the choke is connected to the first terminal of the measuring transformer, the second terminal is cat orogo is connected to the ground terminal and through the lightning protection unit, made in the form of a gas spark gap, to the second terminal of the induced alternating current discharge unit, as well as a capacitor connected in parallel with the inductor and forming a parallel circuit with it, tuned to the frequency used in the electrometric equipment of the drainage station protection.

2. The device according to claim 1, characterized in that the parallel circuit formed by a capacitor connected in parallel with the inductor is tuned to a frequency of 1100 Hz.

3. The device according to claim. 1, characterized in that the unit of the induced alternating current, made in the form of parallel connected non-polar capacitors, and the choke form a series circuit tuned to a frequency of 50 Hz.

4. The device according to claim 1, characterized in that the induced alternating current derivation unit contains four non-polar capacitors connected in parallel.