Устройство защиты катодной станции магистрального трубопровода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 221 А 1 СПУБЛИК 2 Н 9/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Л ЬСТВ К АВТОРСКОМУ СВИ Изобретени магистральных быть использов ных станций отИзвестно ус станции, содерж и выходной цепе рых имеет огран ся к строительству роводов и может защиты его катод- перенапряжений, защиты катодной ы защиты входной и, каждый из кото- напряжения. е относит трубоп ано для розовых тройство ащее узл й станци ичительГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательскийинститут по строительству магистральныхтрубопроводов и Московский энергетический институт(56) Руководство по эксплуатации средствпротивокоррозионной защиты подзем ных;газопроводов - ВНИИ природных газов, М1986, т, 1, с. 86.Преобразователь катодной защиты типа ПТА. Паспорт, Миннефтепром. Рязанский опытный электромеханический завод,1987,(54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ КАТОДНОЙСТАНЦИИ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА Надежность такого устройства недостаточно высока, так как из-за низкого быстродействия разрядников и включения ограничителей напряжения (варисторов) параллельно входным и выходным цепям происходит выход из строя катодной станции при воздействии значительных по величине импульсов тока грозового происхождения.(57) Использование: в строительстве магистральных трубопроводов для защиты его катодных станций от грозовых перенапряжений, Цель - повышение надежности. Сущность изобретения: на управляющие входы управляемых вентилей преобразователя 2 катодной станции 1 подают сигналы с управляемого коммутатора 7, на который воздействует блокуправления 3, Грозоотметчик 5 через блок формирования отключающего сигнала б воздействует на блок 3. При появлении на выходе грозоотметчика, улавливающего акустические или электромагнитные сигналы при приближении грозы, появляется сигнал заданной интенсивности, на выходе блока 6 появляется сигнал заданной длительности, который отключает управляемые вентили преобразователя 2 во время грозы. Ток молнии протекает через ограничитель напряжения 4. 7 3.и. ф-л ы, 6 ил. Наиболее близким к предложенному является устройство для грозозащиты катодной станции, выполненное в виде полууп равляемого статического и реобразователя, содержащее ограничитель напряжения; включенный на выходе катодной станции.Недостатком его является низкая надежность, так как при ударе. молнии отрицательной полярности в линию, соединяющую анодное заземление с анодным выводом катодной станции при открытых преобразовательных элементах катодной станции (что возможно в 50 ОО случаев удара молнии в анодное заземление) происходит выход из строя преобразовательных элементов катодной станции, так как падение напряже 1741221ния на этих элементах в открытом состоянии мало и воздействие тока молнии, протекающего через них, не может быть ослаблено известными ограничителями напряжений, имеющими высокую пропускную способность,Целью изобретения является повышение надежности.Цель достигается тем, что в устройство защиты катодной станции магистрального трубопровода, содержащее катодную станцию, выполненную в виде полууправляемого статического преобразователя с двумя управляемыми и двумя неуправляемыми вентилями, блок управления, ограничитель перенапряжения, включенный на выходе катодной станции, дополнительно введены грозоотметчик, блок формирования отключающего сигнала, в котором при появлении на входе сигнала заданной интенсивности, на выходе появляется сигнал заданной длительности, управляемый коммутатор, имеющий два входа, один из которых- управляющий, один выход, сигнал на котором исчезает при появлении сигнала на управляющем входе, вход коммутатора подключен к выходу блока управления, выход - к управляющим входам управляемых вентилей статического преобразователя, а управляющий вход - к выходу блока формирования отключающего сигнала, вход которого подключен к выходу грозоотметчика,Кроме того, грозоотметчик содержит последовательно соединенные датчик акустических сигналов, полосовой фильтр, компаратор, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения, выход которого является выходом грозоотметчика; грозоотметчик содержит последовательно соединенные датчик электромагнитных волн, паласовой фильтр, компаратор, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения, выход которого является выходом грозоотметчика; полосовой фильтр грозоотметчика выполнен с регулируемой полосойпропускания; блок формирования отключающего сигнала выполнен в виде реле времени, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом блока,С целью повышения помехозащищенности блок формирования отключающего сигнала содержит одновибратор, выход которого соединен со входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен со входом одновибратора, а выход - через реле времени - образует выход блока; последовательно соединенные одновибратор, интегратор, компаратор, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения, а в интеграторе параллельно интегрирующейемкости включен разрядный резистор; последовательно соединенные интегратор,компаратор, ко второму входу которого под 5 ключен источник опорного напряжения, а винтеграторе параллельно интегрирующейемкости включен разрядный резистор,На фиг. 1 представлена блок-схема устройств; на фиг. 2 - возможное исполнение10 грозоотметчика с датчиком акустическихсигналов; на фиг, 3 - вариант выполненияблока формирования отключающего сигнала в виде реле времени; на фиг. 4 - вариантвыполнения блока формирования отключа 15 ющего сигнала на цифровых элементах; нафиг,5- вариант выполнения блока формирования отключающего сигнала на аналоговых элементах; на фиг, 6 - временныедиаграммы работы устройства, где индексы20 при О и относятся к напряжению и токамна выходах соответствующих элементовсхемы.Устройство содержит катодную станцию 1, выполненную в виде полууправляе 25 мого статического преобразователя 2 сдвумя управляемыми и двумя неуправляемыми вентилями. Для управления вентилями катодная станция имеет блокуправления 3. Ограничитель напряжения 430 включен на выходе катодной станции 1. Выход грозоотметчика 5 подключен ко входублока 6 формирования отключающего сигнала. Выход блока 6 соединен с управляющим входом управляемого коммутатора 7,35 Вход коммутатора 7 подключен к выходублока управления 3, Выход коммутатора 7соединен с управляющими входами управляемых вентилей преобразователя 2.Грозоотметчик 5 может быть выполнен40 (фиг. 2) в виде датчика акустических сигналов 8, выход которого связан с входом полосового пропускающего фильтра 9, выходкоторого соединен с первым входом компаратора 10, на второй вход которого подается45 опорное напряжение Оопп, а его выход служит выходом грозоотметчика, Вместо датчика акустических сигналов 8 вгрозоотметчике может быть использовандатчик электромагнитных волн.50 Блок бможет быть выполнен, например,в виде реле времени 11, вход и выход которого являются входом и выходом блока 6соответственно (фиг. 3),Для повышения помехозащищенности55 блок 6 может быть выполнен в виде одновибратора 12, вход которого связан со счетным входом счетчика 13 и является входомблока 6, выход одновибратора 12 соединенс входом сброса счетчика 13, выход которогосоединен с входом реле времени 11 (фиг. 4).При выполнении блока б на аналоговых элементах он может быть выполнен в виде одновибратора 14, выход которого соединен со входом интегратора 15, выход которого соединен с одним входом компаратора 16, на другой вход которого подается опорное напряжение Ооп 2, а выход является выходом блока б (фиг. 5),Устройство работает следующим образом.При приближении грозы на выходе грозоотметчика 5 появляются сигналы, соответствующие ударам молнии в заданном районе (О 5, с 1, с 2, фиг. 6). Блок б, пример реализации которого изображен на фиг. 3, вырабатывает сигналы (О 6, фиг. 6), которые подаются на коммутатор 7 и запрещают подачу отпирающих сигналов на управляющие входы управляемых вентилей преобразователя 2 на время сззд, определяемое блоком 6. При ударе молнии в линию анод- ного заземления (сз, фиг. 6) управляемые вентили преобразователя 2 находятся в закрытом состоянии и ток молнии протекает через ограничитель напряжения 4 (О 4, сплошная линия на фиг. 6), Ток через управляемые вентили в этом случае практически отсутствует(сплошная линия 2, фиг. 6).Для сравнения на фиг. б пунктиром показаны напряжение на ограничителе напряжения 4 - О 4 и ток через вентили преобразователя 2 - 2 при ударе молнии отрицательной полярности в линию анодного заземления в том случае, если управляемые ключи в момент удара молнии находятся в открытом состоянии. Видно, что ограничитель напряжения 1 не может выполнять защитные функции, так как напряжение на ключах в этом случае значительно меньше остаточного напряжения Ооот на ограничителе напряжения 4. Причем сзад выбирается не меньшим максимальной длительности паузы между ударами молнии при грозовой деятельности в районе установки станции катодной защиты. Практическая величина сзад выбирается равной 1 - 2 мин.Блок б, пример реализации которого представлен на фиг, 4, служит для защиты устройства от случайных помех. При поступлении сигнала на вход блока 6 происходит срабатывание одновибратора 12, В том случае, если за время работы одновибратора 12 сигналы на его вход больше не поступают, отсутствует и сигнал на выходе счетчика 13. Если на вход блока б поступают сигналы с достаточной частотой (й раз за время работы одновибратора), на выходе счетчика 13 появляются сигналы, включающие реле времени 11, в результате чего преобразователь 2 временно прекращает свою работу,При выполнении блока 6, как показанона фиг, 5, также достигается высокая помехозащищенность устройства, так как срабатывание компаратора 16 возможно только5 при поступлении на вход интегратора 15импульсов с одновибратора 14 с достаточной частотой, Отключение блока 6 в этомслучае обеспечивается за счет включениярезистора параллельно интегрирующей ем 10 кости интегратора 15,Формула изобретения1. Устройство защиты като,дной станции магистрального трубопровода, содержащее катодную станцию, выполненную в15 виде полууправляемого статического преобразователя с двумя управляемыми и двумянеуправляемыми вентилями, блок управления, ограничитель перенапряжения, включенный на выходе катодной станции, о т л и 20 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышениянадежности, дополнительно введены грозоотметчик, блок формирования отключающего сигнала, в котором при появлении навходе сигнала заданной интенсивности, на25 выходе появляется сигнал заданной длительности, управляемой коммутатор, имеющий два входа, один из которых -управляющий, один выход, сигнал на котором исчезает при появлении сигнала на уп 30 равляющем входе, вход коммутатораподключен к выходу блока управления, выход - к управляющим входам управляемыхвентилей статического преобразователя, ауправляющий вход - к выходу блока форми 35 рования отключающего сигнала, вход которого покдлючен к выходу грозоотметчика.2, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что гроэоотметчик содержит последовательно соединенные датчик акустических40 сигналов, полосовой фильтр, компаратор, ковторому входу которого подключен источникопорного напряжения, выход которого является выходом грозоотметчика,3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е 45 с я тем, что гроэоотметчик содержит последовательно соединенные датчик электромагнитных волн, полосовой фильтр,компаратор, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения, вы 50 ход которого является выходомгрозоотметчика,4, Устройство по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что полосовой фильтр грозоотметчика выполнен с регулируемой полосой пропу 55 скания.5. Устройство по пп, 1 - 4, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что блок формирования отключающего сигнала выполнен в виде реле времени,вход и выход которого являются соответственно входом и выходом блока.6. Устройство по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, блок формирования отключающего сигнала содержит одновибратор, выход которого соединен со входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен со входомодновибратора, а выход через реле времени образует выход блока.7;Устройство по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, блок формирования отключающего сигнала содержит последовательно соединенные одновибратор, интегратор; компаратор, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения, а в интеграторе параллельно интегрирующей емкости включен разрядный резистор.5 8. Устройство по пп, 1 - 4, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, блок формирования откл ючающего сигнала содержит последовательно соединенные интегратор, компаратор, ко вто рому входу которого подключен источникопорного напряжения, а в интеграторе параллельно интегрирующей емкости включен разрядный резистор.1741221 Редактор Н.Каменск Пр акээ 209 ВНИИ оставитель В,Базуткинехред М,Моргентал Корректор С.Ч Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101