Exista două
sisteme de protecţie catodică a conductelor:
- sistemul cu anozi
galvanici ataşaţi conductei;
- sistemul cu staţie de injecţie de curent în conductă.
Potenţialele electrochimice ale
conductelor subterane:
Potenţialele conductei subterane
din oţel se măsoară folosind electrodul nepolarizabil Cu/CuSO4 şi toate
valorile potenţialelor din sunt indicate în raport cu acest electrod.
Potenţialul OFF al conductei îngropate trebuie să fie stabilit la valorile
următoare:
- în soluri lipsite de bacterii sulfat-reducătoare: -850 şi -1200 mV;
- în soluri bogate în bacterii sulfat-reducătoare: -900 şi -1100 mV.
Aplicarea protecţiei catodice la o conductă veche trebuie făcută pe baza
unor rapoarte de evaluare a stării tehnice a izolaţiei şi a materialului
tubular.
La conductele, care în prezent nu sunt protejate catodic şi au un potenţial
natural mai pozitiv de -550 mV, se impune aplicarea cu prioritate a protecţiei
catodice.
Prin măsurarea
potenţialului conductă–sol pe toată lungimea conductei se obţine diagrama de
potenţial, care reprezintă o metodă simplă de verificare a stării izolaţiei
exterioare a conductei. Măsurarea potenţialului
se efectuează în
toate punctele accesibile de la suprafaţa solului la materialul metalic al
conductei, cum ar fi: prize de potenţial, părţi componente supraterane
(robinete, separatoare de lichide, refulatoare, traversări aeriene a
diferitelor obstacole).
Potenţialul conductei trebuie măsurat în două regimuri de funcţionare a
protecţiei catodice:
- în regim ON, când staţiile de protecţie catodică de pe traseul
tronsonului de conductă sunt pornite;
- în regim OFF, când toate staţiile de protecţie catodică de pe traseul
conductei, sunt oprite în mod simultan.
Continuitatea electrică şi restricţii la aplicarea protecţiei catodice:
Aplicarea protecţiei catodice presupune să fie asigurată continuitatea
electrică pe
întreaga lungime a tronsonului subteran de conductă, protejat Îmbinările
demontabile de pe traseul conductei protejată catodic trebuie prevăzute cu
cabluri izolate de ocolire având:
- un cablu cu secţiunea de minimum 10 mm2 pentru conducta cu
Dn ≤ 200 mm;
- doua cabluri cu secţiunea de minimum 10 mm2 pentru conducta cu
Dn > 200 mm.
La aplicarea
protecţiei catodice cu staţie de curent, potenţialul OFF al conductei în
oricare punct nu trebuie să depăşească valoarea de -1200 mV.
Aplicarea
protecţiei catodice cu staţie de curent nu trebuie să conducă la modificarea cu
mai mult de 100 mV a potenţialului conductei sau al oricărei structuri metalice
subterane vecine.
Pe durata
controlului periodic al stării protecţiei catodice se fac măsurători
referitoare la influenţa potenţialului conductei proprii şi a celor vecine. Un
asemenea control trebuie să permită stabilirea sursei de influenţare şi
evaluarea riscului de coroziune conform normelor în vigoare. Neutralizarea prin
drenare a curentului de influenţă trebuie realizată în termen de max. 3 luni de
la constatare.
Protecţia catodică cu anozi galvanici:
Potenţialul anozilor galvanici măsurat faţă de electrodul Cu/CuSO4 este
cuprins între -1100 şi -1700 mV, în funcţie de material.
Materialul, construcţia, numărul şi amplasamentul anozilor trebuie să
asigure potenţialul de -850 mV în conducta sau în structura protejată.
Rezistivitatea solului în care se amplasează anozii se măsoară şi trebuie
să fie pentru anozii galvanici din zinc sub 20 Ω.m şi pentru anozii din magneziu, sub 60 Ω.m.
Rezistenţa de
dispersie a grupului de anozi galvanici trebuie să fi de max. 10 Ω.
Protecţia catodică cu staţie de curent:
Protecţia catodică cu staţie de curent se aplică la conductele subterane
acoperite cu materiale electroizolante adezive.
Staţia de protecţie catodică (SPC) cu reglare manuală are următoarele părţi
componente:
- Transformatorul de curent;
- Redresorul, care
poate fi:
- cu reglare manuală al curentului de injecţie, construit cu diode;
- cu reglare automată, continuă a curentului de
injecţie, cu tiristori;
- Priza anodică
constituită din unul sau mai mulţi anozi;
- Priza de punere la
pământ pentru protecţia cabinei redresorului şi a altor elemente metalice
interioare acesteia;
- Blocul de măsură şi
protecţie (BMP);
- Priza de potenţial;
- Cabluri şi conductori de legătură.
Legenda:
1 – Contor electric monofazat.
2 – Priză pentru măsurarea tensiunii de
alimentare.
3 – Conductor din cupru tip Cyy 1x6 mm2.
4 – Electrod de referinţă Cu/CuSO4 permanent. Este un electrodul
nepolarizabil Cu/CuSO4 îngropat
în apropierea conductei faţă de care se reglează un timp îndelungat parametrii
funcţionali ai staţiei de protecţie catodică. Este o semipila galvanică al cărui
potenţial rămâne stabil în timp.
5 – Ansamblul transformator-redresor.
6 – Priză pentru măsurarea tensiunii
redresate.
7 – Priză pentru măsurarea intensităţii
curentului de protecţie.
8 – Conductor de legare la pământ.
9 – Întrerupător
ciclic.
10 – Cablu electric pentru
conexiunea la conducta metalică îngropată, tip CyAby.
11 - Cablu electric pentru
conexiune la priza anodică, tip CyAby sa Cyy.
12 – Priză de potential
Staţia de protecţie
catodică cu reglare automată a potenţialului conductei şi cu posibilitatea
supravegherii de la distanţă, are în plus:
- electrodul de referinţă Cu/CuSO4 permanent, plasat
cât mai aproape de conductă, care trebuie verificat anual;
- sistemul automat de înregistrare şi reglare a
potenţialului şi curentului de protecţie;
- întreruptorul sincronizat plasat pe cablul ce
face legătura cu conducta, acţionat de la distanţă pentru măsurarea
potenţialelor ON şi OFF;
- blocul de reglare de la distanţă şi de teletransmitere a parametrilor
funcţionali, precum şi de anunţare a funcţionării staţiei în regim de avarie
sau a scoaterii din funcţiune.
Transformatorul electric al ambelor tipuri de staţii de protecţie
catodică este prevăzut pe secundar cu mai multe prize de tensiune pentru
alimentarea redresorului.
Protecţia transformatorului este asigurată prin siguranţe lente sau
inerte şi de un dispozitiv de protecţie la supratensiuni.
Redresorul staţiei de protecţie catodică este alimentat de la
transformatorul coborâtor de tensiune. Tensiunea curentului continuu la bornele de ieşire din blocul redresor are
valori cuprinse între 50 ÷ 80 Vcc. Cerinţele de securitate ale redresorului
staţiei de protecţie catodică sunt precizate standardele în vigoare.
Borna negativă (-) a redresorului este legată direct la suprafaţa metalică
a conductei de protejat, iar borna pozitivă (+) la priza anodică.
Aparatura de măsurare şi reglare a potenţialului conductei se află pe
panoul rabatabil al cabinei şi este specifică tipului staţiei de protecţie
catodică, cu reglare manuală sau cu reglare automată.
Toata aparatura
mentionata se monteaza intr-o cabina metalica, protejata impotriva coroziunii
prin vopsire, iar pe uşa acesteia trebuie să fie montat un sistem de blocare cu
încuietoare. Intrările şi ieşirile cablurilor se recomandă a fi plasate la
partea inferioară a cabinei şi să fie prevăzute cu presetupe electroizolante.
Pe interiorul uşii exterioare se recomandă a fi lipită schema bloc a staţiei de
protecţie catodică.
Cablurile de alimentare cu energie electrică ale staţiei se pozeaza
subteran astfel incat sa respecte toate normele tehnice in vigoare.
Priza anodică a staţiei de protecţie catodică poate fi:
- de suprafaţă, cu
anozii auxiliari în poziţie orizontală sau verticală;
- de adâncime, cu
anozii auxiliari dispuşi vertical.
Anozii auxiliari sunt executaţi din aliaje Fe - Si şi numai în situaţii
provizorii sunt realizaţi din deşeuri din oţel carbon sau slab aliat, rezultate
la construcţia conductei sau aduse special (prăjini grele de foraj, şine uzate
de cale ferată etc.), ambele materiale fiind plasate în pat de cocs mărunţit.
În funcţie de densitatea de curent acceptată de materialul anodului
auxiliar şi de necesarul de curent pentru asigurarea protecţiei conductei, priza
anodică este formată dintr-un singur anod sau un anod multiplu.
Rezistenţa de
dispersie a unei noi prize anodice trebuie să fie mai mică de 1 Ω. La amplasarea prizei anodice se verifică
să se respecte distanţele de securitate în raport cu dispozitivele de punere la
pământ ale instalaţiilor de înaltă tensiune şi influenţa de o manieră
inadmisibilă pe care o poate avea faţă de alte conducte sau structuri metalice
subterane.
Cablurile ce fac legătura între redresorul staţiei şi anodul
auxiliar/anozii auxiliari şi cu conducta subterană trebuie să fie izolate şi să
aibă o secţiune de min. 16 mm2.
Priza de potenţial a staţiei de protecţie catodică se execută conform
standardelor în vigoare şi are cablurile sudate sau lipite pe conducta
subterană şi pe alte structuri subterane.
Prizele de potenţial de pe traseul conductei permit măsurarea potenţialelor
pe întreaga durată de viaţă a conductei şi stabilirea eficacităţii protecţiei
catodice în zonele lor de amplasare.
Prizele de potenţial trebuie sa fie amplasate:
- la distanţe de câte 500 – 1000 m de-a lungul
traseului conductei;
- la încrucişarea cu alte conducte sau structuri
metalice;
- de o parte şi de alta a traversărilor aeriene şi
subterane ale conductei;
- la tuburile de protecţie protejate catodic;
- de o parte şi de alta a îmbinărilor
electroizolante;
- lângă staţia de protecţie catodică, având legături
la conductă şi la priza anodică;
- la fiecare al treilea nod galvanic;
- în punctele critice
ale reliefului etc.
Priza de legare la pământ a staţiei de protecţie catodică are rolul de a
evita punerea în pericol a personalului de deservire şi a distrugerii
echipamentelor SPC ca urmare a unui defect de izolaţie.
Electrozii prizei de punere la pământ se execută fie din ţevi şi platbande
din oţel zincat, fie din anozi galvanici speciali pentru aceasta.
Rezistenţa de dispersie a prizei de legare la pământ trebuie să fie mai
mică de 4 .
Dispozitivele de protecţie cu eclator fac parte din sistemele de
protecţie la trăsnet ale conductelor aeriene şi staţiilor de protecţie
catodică.
Dispozitive de drenare a curenţilor
de dispersie se instalează în zonele de maximă intensitate anodică.
