МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

ВНИИСТ

УКАЗАНИЯ

ПО РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИИ

PM 51-11-75

Мингазпром

ЦНТИ ВНИИСТа

Москву 1975

УДК 621.51:620.197.5

В Указаниях нахожен принцип подхода к реванш вопросов катодной закиты коммуникаций на площадках компрессорных станций. Приведена методика расчета необходимой величины вацитмого тока для площадки с учетом взаимного экранирования подземных коммуникаций. Изложены методики расчета параметров сосредоточенных | глубинных и распределенных анодных заземлений исходя из эквипотенциального влияния анодных заземлений на всв территорш площадки.

В Указаниях приведены формулы для определения защитной разности потенциалов на коммуникациях компрессорных станций. Содержатся графики для определения потенциалов зкранировання коммуникаций.

Указания составлены канд.техн.иаук В.В.Приту-лой и ст.науч.сотрудником Н.П.Сидоровой.

Замечания н предложения по работе направлять по адресу: Москва, В-58, Окружной про -еэд, 19, ВНШСт, лаборатория электрозащиты.

С⁴) Центр научно-технической информации Всесоюзного научно-исследовательского института по строительству магистральных трубопроводов (ЦНТИ ВНИИСТа), 1975

Рис .2. Зависимости потенциала эеилн U, от напряженности поля LP сооружения длиной с в тоннах, удаленных от ^J    сооружения    на    расстоянии у_р

II

где А, Е, С - расчетные твффжцмеяты, определяемые is соот-номаимй    __

А ■ (Zx*L₃)v^t гу -(lx-L_})i(^x~^f+¥ -bxLj Г m²J

(1*_э~ дина экранирующей коммуникация, м);

Е = С² - 2АВ Cm‘J;

в = А

С * jbx^z+Lf+2jf^Z-(2£+/i

Рис.З. Зависимость потенциала веши Ц« от на-прясенвости поля    сооружения    длиной    20    м    в

точке, удаленной от сооружения на расстояния У_р

3.7. Потенциалы земли U₃ в начале, конце н близкой точке каждой коммуникации, вызванные вжиянвем одной вкранмру-вцей коннуннкацнн, определяя в соответствии о ifp по рнс.2;3. Потенциалы немки можно также определить по координатам х и У, пользуясь графиками, приведенными на рис.13-27 приложении.

РисЛ. Пример определения координат зажимаемых коммуникаций относительно зкранирупией коммуникации:

1,2,3-занижаемые коммуникации; 4-вкранирупцая коммуникация: X _и.. ,    - координаты начала заминаемой коммуникации I

отнсгсительшу зкранирупией коммуникации И; £„    ,    и_н    -

то же коммуникации 2; х.£_т. , Ц »т, - координаты бпжней точки коммуникации I относительно коммуникации 4; хвг, ,

- то же коммуникации 2;    £_к, •    9    к,    ~    координаты

конца коммуникации I относительно коммуникации 4; £_к. , и - то же коммуникации 2    *

• ^Kt

3.8. Суммарный потенциал земли в начале U у» . конце

и в каждой близкой точке каждой вацииаемой коммуникации U_3T I вызванный влиянием всех экренирупадх коммуникаций, определят по формулам:

13

3.II. Общую мннимальнув величину защитного тока два во ей площадки компрессорной станцаа о учетом акраннровання У min, з определяют по формуле

ооответотвнн о вехнчааамн их входных сопротнвхенай, рассчиты-вавт путем последовательного обратного вамещвння вквнвалент-ннх сооружений реальными. В втом случав для оастеан ав нескольких коммуникаций;

где С/₀- общий ток заиещавщей коммуникацнн, А;

2 - общее входное оопротавленне аамецавщей коымуни-⁰ кацин, Он;

%- входное оопротавленне замещенной коммуникации. Ом.

3.13. Для выбора фактической величины защитного тока необходимо для каждой коммуникации провести сравнения минимальной величины защитного тока, определенной о учетом экранирования, с расчетной действительной величиной. Перечисленные значения токов сводят в таблицу по форме 3.

3.14.    Ввп для мае коммуникаций соблюдается условие

I ■> imie. * ^{10 игав0} принять общую фактическую величину защитного сова для площадки нояпреосориой станция И_Нс рав-во! общей доВосвясояввоХ величине занятного тока ^ :

'«-yfi, М •

3.15.    Воли дня одной или нескольких коммуникаций имеет

место ооотноиенме с < ^LmCn. » *° необходимо пересчитать фактические величины'заиитного³ тока    для    всех    коммуни

каций таким обравом, чтосы у них выполнялось условие Ср>^тСп.

3.16.    Расчет фактических величин защитно^ тока начинают с коммуникации, у которой относительная недозащята действи -тельной величины тока максимальна:

fgfoj - МАХ .

Принимая ддн^этой коммуникации в качестве фактической величины занятного тока минимальную величину защитного тока с учетом экранирования Ср = *> min. ₉    • рассчитывают распре

деление защитных токов ыекду коммуникациями в соответствии с величинамм их входных сопротивлений по формулам: дня системы из двух коммуникаций

~T_f w i

для системы из нескольких коммуникаций

[А] ,

где 6_а - иавестная фактическая величина защитного тока ^г* одной коммуникации. А;

Cm (i₀ V искомая фактическая величина защитного тока одной ^г*‘ коммуникации. А;

0_Ф - общий фактический ток эквивалентно замещающей ^ге коммуникации, А.

Данине о фактмчеокоы распределении защитного тока иекду коммуникациями площадки компрессорной станции следует Обьединить в общую таблицу по форме 3.

где    номинальный    ток    катодной    станции.    А;

£    -    коэффициент    запаоа    по    соку.

3.23.    Полный расчет токов и определение количества катодных станций следует проводить на начальный и конечный периоды эксплуатации иоынуиикаций компрессорной станции с учетом иа -менения во времени их переходного сопротивления без выполне -ния ремонтных работ.

3.24.    При расчете на конечный период работы коэффициент эапаса по току принимайт равным I, а при расчете на начальный -

1,25.

3.25.    На основании данных расчета количества катодных

станций для площадки на начальный N_н    и конечный Н_к пе

риоды эксплуатации должны быть определены сроки реконструкции системы защиты и ввода дополнительных катодных станций. При этой минимальный срок первой реконструкции должен быть не менее 10 лет после пода системы катодной защиты в эксплуатации.

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ АНОДНЫХ ЗАЗЕМЛЕНИЙ И ВЫБОР КАТОДНЫХ СТАНЦИЙ

4.1. Параметры поверхностных анодных заземлений рассчитывают, исходя из условий:

а)    для достижения эквипотенциального влияния заземлений на всю территорию прямоугольной площадки их размещают по одному прото каждой из четырех сторон площадки, симметрично относительно середины стороны;

б)    если площадка имеет неправильную форму, то для расчета следует эквивалентно заменить ее прямоугольной площадкой таким образом, чтобы реальная площадка полностью вписывалась в эквивалентную при минимальной разности их площадей;

в)    общая максимальная величина сопротивления всех четырех анодных заземлений, параллельно подключенных к катодной станции, не должна превышать I Ом в конечный период их работы;

г)    величины токов, которые стекают с каждого не заявиле-ннй, сосредоточенных против сторон плоцадкн, должны (Ьть равны между собой.

18

4.2.    В случае акшвалентной замены площадка прм раочете параметров анодных заземлений учитывают расотоянне от ннх до сторон эквивалентно вамвмавмей площади.

4.3.    Величину удален» анодных заземлений в зависимости от соотиоиеиня сторон площади определяют по графику рио.З.

Рнс.5. Зависимость величин отнооа сосредоточенных йодных заземлений от ооотноиени оторон площадки:

1-площадка кошреооорной станци; 2-амедное заземление; а-длина площади, м; в-илрнна площадки, м; %, -раоотояняе от более удаленного анодного заземления до границы площадки, м; X, -расстояние от менее удаленного анодного заземления до границы площади, м

4.4. Максимально допустимую плотность анодного тока на каждый за8емлнтель    определяют    по    формуле

Las -—^-[А/анод]    ,

*0 9 *н

где т_АЗ - поденная масса одного навемлителя, кг;

п - злектрохимический нквмвалент материала заземли-⁷ теля, кг/А-год;

К_и - мовффндяент неравномерности растворения зааем-" жителя.

h - 1.3.

4.5.    Расчетное допустимое количество аанемяителей в каждом сосредоточенной анодном заземлении п,р определяют по формуле

п *    ¹    ■ ■    ~    »

где З_и - величина тока на начальный период эксплуатации трубопровода;

- величина тока на конечный период эксплуатации трубопровода.

4.6.    Действительная обман величина сопротивления каждого

анодного эааемления    должна    быть    не    более 4 Ом, т.е.

где Я , Я, , Я, , R, - общие величины сопротивле-^Ji z *3    ния соответственно каждого

из четырех анодных зааемже-ний с учетом сопротивления соединительных проводов. Ом.

4.7. Действительную величину сопротивления собственно группы эаземдителей каждого анодного заземления без учета сопротивления соединительных проводов Я_лз, определяют по формуле    ‘

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Для защиты поднеиных трубопроводов и кабелей (за исключением силовых) от почвенной коррозии на площадках компрессорных станций применяет катодные установки. Силовые кабели защищает протекторными установками.

1.2.    Дня оникения экранирующего влияния контуров защитных заземлений их потенциал относительно земли должен Оль смещен в отрицательную сторону с помощью протекторных установок.

1.3.    Основным принципом катодной защиты на площадках компрессорных станций является достижение эквипотенциального влияния анодных заземлений на всю поверхность площадки. Граничным условием эквипотенциальноетн является наличие разности потенциалов земли, вызванных влиянием анодных заземлений, между двумя любыми точками площадки не более 25 мВ.

1.4.    Для достижения зквипотенциальнооти земли на поверхности площадки компрессорной станции могут быть использованы:

а)    поверхностные сосредоточенные анодные заземления, вынесенные за пределы площадки;

б)    глубинные заземления, размеры которых явияпся точечными по сравнению с глубиной заложения;

в)    глубинные (линейные) заземления, размеры которых оомн-мериин о глубиной заложения;

г)    глубинные заземления скважинного типа;

д)    поверхноотные анодные заземления, распределенные по площади территории компрессорной отанцим.

Внесены |    Утверждены    !    Срок    введения

ВНИИСТом    Минга8промом    в    действие

_|    23    мая    1975    г._;    о    15    января    1976г.

1.5.    Глубинный анодными заземлениями , точечными или линейными, для коммуникаций комлреосорных станций являются зазем-ления, глубина аалосения которых не менее 10 м от его верхнего конца.

1.6.    Глубинным анодным заземлением скважинного типа называется линейное заземление, которое имеет длину не менее

40 м и обеспечивает возможность растекания тока по всей длине, начиная непосредственно от поверхности грунта площадки.

1.7.    Глубинное анодное аааемяенне, которое установлено

от поверхности земли на расстояния, превышающем длину заземления в 10 раз, можно рассчитывать по формулам точечного глубинного заземления.

1.8.    При осуществлении катодной защиты следует объединять электрически в отдельные контуры защити подземные коммуникация, имеющие сходные величины входного сопротивления Z . Эти контуры должны быть параллельно подключены через регулирующие сопротивления к отрицательному полюсу установки катодной защиты.

1.9.    По величине ? подземные коммуникации можно объединять в четыре группы:

а)    Z > 0,25 0м;

б)    Z ■ 0,25 ♦ 0,1 Ом;

в)    Z ■ 0,1 * 0,05 Ом;

г)    К <0,05 Ом.

Подземные трубопроводы, уложенные на площадке компрессорной станции одновременно, можно объединять по группам в зависимости от их диаметра <L :

а)    ct< 299 нм;

б)    dZ= 325 t 620 мм;

в)    720 ♦ 1020 мм;

г)    ^-,>1020 мм.

1.10.    Тип анодного заземления для катодной защиты подземных коммуникаций компрессорных станций выбирают в соответствии со сравнительным экономическим расчетом стоимости сооружения различных вариантов заземления.

Схему подключения катодных станций к защищаемым сооружениям щ размещения анодных заземлений выбирают в соответствия о выбранными контурами защиты и типом анодного заземления.

1.11.    Расчет параметров катодной аащжтн подземных комму-ннкацнй компрессорных станций аакхючаетоя в определены следующих параметров:

входного оопротныены отдельных подземных коммуникаций коипреооорной станцы;

вквнвадватного входного сопротйвлены всех коммуннкацнй компрессорной станцы;

веннчнны ваантного тока для площадки компрессорной ставцы;

параметров сосредоточенных анодных аавемхевий;

параметров глубияшх анодных аааемлений;

параметров распределенных поверхностных анодных заземле-

няй;

аацнтной разности потенциалов "сооружение - земля" всех коммуникаций.

1.12.    Расчет параметров катодной зациты подземных коммуникаций компрессорных станций производят а оладувщем порядке.

A.    При использовании поверхностных сосредоточенных анодных заземлений определяет:

, расстояние от сторон "«“ртдк? компрессорной станцы до анодных заземлений;

количество заземлит елей в каждом анодном заземлены; величину 8ацмтного тока;

величину выходного напряжены катодной станцы.

Б. При использованы глубинных анодных заземлений определяют:

длину точечного или линейного заземлены; глубину заложены заземления; величину защитного тока;

величину выходного напряжены катодной станцы.

B.    При использованы распределенных поверхностных анодных заземлений определяют:

расстояние между заземлителями или центрами групп зазеи-лителей;

суммарный потенциал земли для каждого участка коммуникаций, вызванный влиянием всех параллельных защищаемых коммуникаций;

5

количество ааземлнтелей в группах; величину защитного тока;

величину выходного напряхвння катодной стаицнкс

2. РАСЧЕТ ВЕЛИЧИН ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ И ЭКВИВАЛЕНТНОГО ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ВСЕХ КОММУНИКАЦИЙ ПЛОЩАДКИ

2.1. Входное сопротивление одиночного протяженного подземного сооружения ? определяют по формуле

№

R_n(t - продольное оопротнвленне ооорукення, Ом/м; переходное сопротивление ооорукення, Ом-м,

р - удельное оопротнвленне грунта вокруг соору-^ кеняя, Ом«н;

D - диаметр ооорукення, м;

Л - коэффициент распространения тока, 1/и>

Н - глубина заложения ооорукення до середины оон, н;

L - протяженность ооорукення, н.

2.2. Эквивалентное входное сопротивление двух алектрнче-схн параллельных сооружений 2^    определяет по формуле

(рпс.1)

z_rz₂

Z. , Zд - входные сопротивления, соответственно пер-' ^z    вого    н второго параллельных сооружений. Ом.

2.3. Эквивалентное входное сопротивление двух алектрнче-

оки последовательно расположенных сооружений лявт по формуле (ом.рис.1)

-у /    ^    /

Z. - входные сопротивления соответственно пер-< лого и второго последовательно расположенных сооружений, Он.

Ржо.1. Схема кониунижаций компрессорной станции о обозначением входных сопротивлений параллельно и последовательно расположенных кониунижаций

2.4.    Общее эквивалентное входное сопротивление всех подземных коммуникаций площадки ? _пл определяет путем последовательной замены входных сопротивлений алектрмчеехм пари -дельных или последовательных сооружений каждой на групп акви-вахентнымн аначениями сопротивлений до получения единичной величины, замен нощей эквивалентное сопротивление всех групп сооружений на площадке, параллельно подключенных к отрицательному полюсу катодной станция.

2.5.    Входное сопротивление магистрального трубопровода 2 определяют по формуле

z - -^?r'    N    .

²л*^г-.

7

где z , г - входные сопротивления плеч трубопровода ч    ^тi    по обе стороны от увла подключен»! комп

рессорной станции. Он,

2.6. Общее эквивалентное входное сопротивление ващищаеыой системы подаенных коммуникации компрессорной станции с учетов влияния магистрального трубопровода    2 с    определяют по

формуле

3. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ ВЕЛИЧИНЫ ЗАЩИТНОГО ТОКА ДЛЯ ПЛОЩАДКИ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ

3.1.    Минимальную величину ващитного тока L пип для каждой подземной коммуникации млн ее отрезка о постоянным значением алектрнческих параметров R _пр , А_пер н Z определяют по формуле

w—^ из.

^кпер    у

3.2.    Общую минимальную величину защитного тока '^У/Г,гс^

для всей площадки станции определяют по формуле

где К - количество подземных коммуникаций с постоянными значениями алектрнческих параметров.

3.3.    Дня определения действительной величины защитного тока на площадке компрессорной станции необходимо учитывать взаимное экранирование защищаемых коммуникаций.

Каждую коммуникацию на площадке рассматривают последовательно как защищаемую и как экранирующую. При атоы рассматривается каждый прямолинейный отрезок каждой коммуникации, в

3.4.    Влияющими следует считать также защищаемые коммуникация, которые ивменяют потенциалы земли на величину более 0,0025 В на расстоянии у не менее I и. Коммуникации, оказывающие практически заметное экранирующее влияние, определяют по рис. 2 я 3.

3.5.    Дня всех защищаемых коммуникаций должны быть опре -делены в соетветствии с технологической схемой (рис.4) фактические координаты начала и конца коммуникаций и наиболее приближенной к экранирующей коммуникации точки относительно се -редины каждой прямолинейной экранирующей коммуникации.

Данные о координатах следует объединить в общую таблицу по форме I,

где х и и - координаты начала, конца и наиболее близкой

точки защищаемой коммуникации относительно середины прямолинейной экранирующей коммуникации;

у₀ - расчетная координата, необходимая для определе-^г имя эквивалентного влияющего потенциала земли И₃ , определяемого по рве. 2 и 3.

Форма I

Защищаемые коммуняка- ТГНИ } Экранирующие коммуникации | * I j * 2 j № 3 { К 4 } № ... цил ! Координаты защищаемых коммуникаций 1* 1 У! &!*! У 1 Уа*\ У\ уАА У1 Ул х! У1 Ур

Начало № I Конец Близкая

_точка_______

Начало

№ 2 Конец

Близкая

точка

3.6. По данным фактических координат в каждом случае необходимо определить расчетную величину у _р по формуле