Станция катодной защиты в опе. Станции катодной защиты

Известная трансформаторная станция катодной защиты с автоматической регулировкой выходного тока и потенциала. Производится предприятием НПП ”Дон”, г. Ростов на Дону.

Устройство катодной защиты УКЗТ-А предназначено для катодной защиты подземных металлических объектов от электрохимической коррозии.

По своей конструкции, габаритам, энергетическим параметрам устройство УКЗТА аналогично . Отличие только в том, что станция УКЗТ-А работает в режимах автоматического поддержания (стабилизации) выходного тока или потенциала.

Достоинства и недостатки те же, как и у других катодной защиты.

Достоинства – простота схемы и конструкции. Как правило, обслуживающий персонал газовых хозяйств самостоятельно способен ремонтировать эти станции. Максимум, что эксплуатационники требуют от завода-изготовителя, это новые платы управления. Иногда ремонтируют сами и платы управления.
Недостатки – типичные : большой вес, габариты, низкий КПД, низкий коэффициент мощности, высокий уровень пульсаций…

Технические характеристики станций катодной защиты УКЗТ-А.

Параметр	УКЗТ-А ОПЕ (УКЗТ-АУ)
Параметр	0,3	0,6	1,2	3,0	5,0
Выпрямленный ток, 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
Выпрямленное напряжение, 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
Выходная мощность, кВт	0,3 ± 0,03	0,6 ± 0,06	1,2 ± 0,1	3,0 ± 0,3	5,0 ± 0,5
Питание – однофазная сеть переменного тока: напряжение, В частота, Гц	220 ± 22 50 ± 1,25
Потребляемая мощность, кВ●А, не более	0,34	0,86	1,71	4,3	7,14
КПД в номинальном режиме, %, не менее	70
Коэффициент мощности в номинальном режиме, не менее	0,7
Диапазон изменения выпрямленного напряжения, %	5 … 100
Точность стабилизации выходного тока, %	± 2,5
Точность стабилизации защитного потенциала, %	± 2,5
Диапазон стабилизации защитного потенциала, В	- 3,5 … 0
Климатическое исполнение	У1 по ГОСТ 15150
Масса, кг, не более	25	55 (62)	55 (62)	60 (75)	65 (80)
Габаритные размеры, мм, не более	400 x 320 x 500		450 x 380 x 600 (450 x 380 x 830)
Установочные размеры, мм	385 x 270 D 12,5 (4 отв.)

Конструкция устройства.

Станция катодной защиты типа УКЗТ-А состоит из металлического корпуса, внутри которого на откидывающейся панели расположены: силовой трансформатор, плата управления, диодный мост, приборная панель.

Охлаждение устройства – естественное воздушное. Охлаждающий воздух поступает через жалюзи в основании корпуса и выходит через жалюзи на боковых стенках.

Схема устройства катодной защиты УКЗТ-А.

Силовая часть станции катодной защиты УКЗТ-А выполнена по схеме однофазного мостового выпрямителя с двумя регулирующими тиристорами.

Принципиальная схема станции УКЗТ-А.

Плата управления работает по принципу фазоимпульсного тиристорного регулятора со стабилизацией выходного тока и потенциала.

Принципиальная схема платы управления станции УКЗТ-А.

Схема управления состоит из следующих узлов:

генератор опорного напряжения (VT3, VT4);
элемент сравнения (DA1);
генератор импульсов (DD1);
усилитель сравнения (DA2.2);
усилитель сигнала тока (DA2.1);
усилитель сигнала потенциала (DA2.3, DA2.4);
стабилизатор питания платы ± 10 В (VT1, VT2).

Плата управления питается переменным напряжением 2 x 15 В от трансформатора Т2. Напряжение с обмотки трансформатора выпрямляется мостом VD1, сглаживается конденсаторами C1, C2, стабилизируется на стабилитронах VD2, VD4. Для повышения нагрузочной способности используются эммитерные повторители VT1, VT2, на выходе которых формируются напряжения + 10 В и – 10 В, необходимые для питания всей схемы.

Выпрямленное не сглаженное напряжение через делитель R11, R12, R6 поступает на вход инвертора DD1.1. В результате на его выходе формируются короткие импульсы положительной полярности, соответствующие моментам перехода напряжения сети через 0. Импульсы используются для синхронизации устройства управления с питающей сетью.

На транзисторе VT3, светодиоде VD5 и резисторе R8 собран опорный источник тока. Этим током заряжается конденсатор C4. В моменты перехода синусоиды питающей сети через 0, импульсы с выхода элемента DD1.1 открывают разрядный ключ VT4. Таким образом, на конденсаторе C4 образуется пилообразное напряжение амплитудой – 4 В, синхронизированное с фазой питающей сети.

На операционном усилителе DA1 собран компаратор. На один его вход поступает опорное пилообразное напряжение с конденсатора C4. На другой вход подается напряжение с регулятора выхода R5 (в ручном режиме), либо напряжение с выхода усилителя сравнения DA2.2 (в автоматическом режиме). На выходе компаратора DA1 формируются прямоугольные импульсы регулируемой длительности. Начало импульсов совпадает с моментом, когда опорное напряжение становится больше напряжения сравнения, а конец импульса совпадает с концом полупериода сети. При изменении напряжения сравнения от 0 до – 4 В, длительность импульсов меняется от максимальной до минимальной. Для повышения помехозащищенности импульсы с выхода компаратора подаются RS триггер (DD1.2, DD1.3). На другой вход триггера поступают сбрасывающие импульсы с DD1.1. Низкий уровень сигнала на выходе триггера соответствует наличию импульса на входе компаратора.

Низкий уровень сигнала на выходе триггера разрешает работу генератора (DD1.4, DD1.5). Он вырабатывает короткие импульсы 10 мкс с периодом частотой 10 кГц. Импульсы через элемент DD1.6 поступают на базу транзистора VT5, который управляет оптотиристорами VD11, VD12.

Т.к. начало пачки импульсов соответствует моменту, когда опорное напряжение компаратора превышает напряжение сравнения, то от напряжения сравнения зависит фаза включения тиристоров VT1, VT2. А значит и среднее значение напряжения на нагрузке. Изменяя напряжение сравнения резистором R5 можно регулировать напряжение на нагрузке.

В автоматическом режиме для стабилизации тока или потенциала, необходимо устанавливать напряжение сравнения пропорционально разности заданного параметра и реального. Это делается с помощью усилителя сравнения DA2.2. На один вход усилителя поступает заданное напряжение с резистора R5, а на другой – напряжение, пропорциональное параметру стабилизации. Выходное напряжение усилителя сравнения подается на компаратор DA1.

Измерительный усилитель тока DA2.1 усиливает напряжение токового шунта RS и подает его на усилитель сравнения DA2.2.

Усилитель сигнала потенциала выполнен по схеме с компенсацией синфазных помех напряжением до 200 В. Усилитель DA2.4 – усилитель с дифференциальным входом. Усилитель DA2.3 сравнивает напряжение входов измерения с напряжением ”земли” станции и формирует компенсирующее напряжение на входах DA2.4.

Телемеханика для станций УКЗТ-А.

Для работы с устройствами УКЗТ-А в составе системы GSM телеметрии необходимы контроллеры, допускающие подключение непосредственно к выходу и токовому шунту станции. Такие контроллеры выпускает предприятие НПП ”СИЭЛ”, г. Новочеркасск.

Контроллеры позволяют не только передавать на диспетчерский пункт параметры работы станций, но и управлять работой станции.

Паспорт устройства катодной защиты УКЗТ-А.

Выпрямители В-ОПЕ-ТМ предназначены для катодной защиты подземных металлических сооружений от электрохимической коррозии.

Автоматическая стабилизация и поддержание защитного тока и потенциала на заданном уровне. Коэффициент пульсации выходного напряжения не более 3%.

Область применения

Предприятия различных видов деятельности, имеющие подземные металлические сооружения: магистральные трубопроводы (газопроводы, нефтепроводы, продуктопроводы и другие трубопроводы различного назначения), объекты коммунального хозяйства, резервуары-хранилища и другие аналогичные объекты, расположенные в различных грунтах, в т.ч. в грунтах с повышенной агрессивностью, а также в зонах воздействия блуждающих токов от рельсового электротранспорта.

Технические характеристики Выпрямителей В-ОПЕ-ТМ

Наименование параметров	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. Выходная номинальная мощность, кВт	0,6	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0(4,8)
2. Номинальный выпрямленный ток, А	25	42	42/24	63/33	84/42	104(100)/52(50)
3. Номинальное выпрямленное напряжение, В	24	24	48/96	48/96	48/96	48/96
4. Коэффициент полезного действия, в номинальном режиме не менее, %	78	83	87	88	87	90
5. Коэффициент мощности в номинальном режиме, не менее	0,8
6. Напряжение однофазной питающей сети, В	220(-70/+50)
7. Номинальная частота питающей сети, Гц	50±3
8. Число фаз	1
9. Диапазон регулировки выпрямленного тока и напряжения, %	0...100
10. Диапазон регулирования уставки защитного потенциала, В	-0,5...-3,5
11. Пульсация тока на выходе с фильтром, не более, %	3
12. Количество автоматических включений, раз	От 2 до 6
13. Стабильность тока или потенциала, %	±2,5

Конструктивные особенности выпрямителей В-ОПЕ-ТМ

Схемотехническое исполнение выпрямителей В-ОПЕ-ТМ1 и В-ОПЕ-ТМ2 одинаковое. Настоящий вариант конструктивного исполнения выпрямителей предусматривает использование их:
- в качестве самостоятельного изделия
- в системах, оборудованных комплексом телемеханики (адаптированы для работы с различными вариантами телемеханики).
Выпрямитель В-ОПЕ-ТМ-1, климатическое исполнение У категории размещения 1, предназначен для установки на открытом воздухе.
Выпрямитель В-ОПЕ-ТМ-2, климатическое исполнение У категории размещения 2, предназначен для установки в распределительных устройствах для катодной защиты (УКЗВ и УКЗН) и других закрытых помещениях.
Степень защиты от соприкосновения с токоведущими частями и от воздействия окружающей среды IP34, а встроенных электронных узлов IP44 по ГОСТ 14254-96.
Выпрямители имеют возможность подключения к различным системам телемеханики для дистанционного управления и контроля:
- величины измеряемой разности потенциалов, выходного напряжения, выходного тока;
- накопительного учета потребляемой электроэнергии;
- дистанционной установки защитного потенциала (в автоматическом режиме поддержания защитного потенциала);
- дистанционной установки защитного тока (в автоматическом режиме стабилизации защитного тока);
- дистанционной установки выходного напряжения выпрямителя (в ручном режиме установки выходного напряжения);
- несанкционированного доступа внутрь выпрямителя.
Выпрямитель В-ОПЕ адаптирован к основным системам телемеханики: «УНК-ТМ», «Магистраль2», «СТН-3000», «SupeRTU4», «СКАТ», «ЭЛСИ-2000», «ТЕЛУР».
Стабильная работа в климатических зонах в широком диапазоне температур окружающей среды: от минус 45°С до +45°С.
Повышенная защита от механических повреждений. Толщина стального корпуса 2мм.
Порошковое покрытие значительно повышает коррозийную стойкость корпуса.
Специальная, вандалоустойчивая конструкция замков, обеспечивает плотное прилегание наружной двери и защиту от несанкционированного доступа.
Надежная система сигнализации о несанкционированном доступе.
Увеличен технический ресурс до 100000 часов, срок службы до 20 лет.

Дополнительно установлен счетчик времени наработки, указывающий время подачи напряжения питающей сети на выпрямитель и нахождения выпрямителя во включенном состоянии.

Комплект:

Выпрямитель В-ОПЕ поставляется в комплекте с медно-сульфатным электродом сравнения ЭНЕС-1, ЭНЕС-МС-2.

Выпрямители В-ОПЕ-ТМ обеспечивают:

Заданные электрические параметры при изменении напряжения питающей сети от 176В до 242В, а так же работоспособность при изменении напряжения питающей сети от 150В до 270В.
Автоматическое включение в работу в заданном режиме при пропадании и появлении вновь напряжения питающей сети (при перебоях в электроснабжении).
Отвод блуждающих токов с защищаемого сооружения на анодный заземлитель (дренирование токов) при отсутствии напряжения питающей сети.
Стабильную работу при сбросе и набросе нагрузки.
Эффективную защиту от перегрузок и коротких замыканий в цепи нагрузки.
Эффективную защиту от атмосферных (грозовых) перенапряжений со стороны вводов питающего напряжения и нагрузки.
Учет времени наличия на сооружении защитного потенциала, величиной не менее заданного.
Экономичное энергопотребление за счет высоких энергетических показателей и накопительный учет электроэнергии встроенным электронным счетчиком.
Низкий уровень радиопомех, не превышающий значений, установленных ГОСТ Р51522-99.

Выпрямители В-ОПЕ могут работать в следующих режимах:

автоматического поддержания измеряемой разности потенциалов на заданном уровне в диапазоне значений от минус 0,5В до минус 3,5В;
автоматического поддержания защитного тока (стабилизации выходного тока);
ручной установки выходного напряжения (тока);
неуправляемого выпрямителя;
регулируемого выпрямителя;
регулируемого стабилизатора выходного тока (напряжения);
циклического прерывания тока нагрузки, для измерения поляризационного потенциала, по сигналам системы телемеханики или от встроенного таймера.