image

...

Влияние контуров защитных заземлений на уровень защищенности и ресурс системы ЭХЗ площадных объектов

В настоящее время существуют проблемы ввода в эксплуатацию объектов по причине несоответствия требуемых защитных потенциалов или отсутствия необходимого запаса по току и мощности УКЗ на объектах ПАО «Газпром». Данная проблема приобрела системный характер. Это связано в первую очередь с экранированием тока катодной защиты контурами защитных заземлений и избыточностью принятых по ним решений, что приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.

ООО «Газпром центрремонт» сталкивается с данной проблемой практически на каждой площадке, на компрессорной и ГРС. Из последних проблемных площадок, на которых приходилось решать вопрос недостаточной защищенности коммуникаций были: Реконструкция цеха №4 КС-13 Урдома, узел подключения КЦ-3 КС «Писаревка», КЦ-3 КС «Писаревка» и КС-8 «Георгиевск».

В каждом случае проблемой недостаточной защищенности подземных сооружений является отсутствие гальванической развязки между газопроводами и металлоконструкциями площадки (через контур защитного заземления).

Анализ сложившейся ситуации показывает, что в процессе проектно-изыскательских работ, при выполнении проектирования систем ЭХЗ и контуров защитных заземлений в отдельности, технических ошибок, не выявлено.

Расчетами параметров электрохимической защиты, в соответствии с методикой ПАО «Газпром» (СТО Газпром 9.2-003-2009), определяется защитная плотность тока подземных коммуникаций площадки, количество и мощность УКЗ (с учетом понижающего коэффициента 0,7), количество и тип АЗ (с учетом характеристик защищаемых сооружений и удельным электрическим сопротивлением грунта и т. д). Расчетами предусматривается большой запас по мощности УКЗ на весь срок службы газопроводов.

Проблема возникает по нескольким причинам:

1. Избыточность принятых решений при реализации Электромагнитной совместимости объекта, а именно применение большого количества вертикальных и горизонтальных контуров защитных заземлений оказывающих вредное (экранирующее) влияние на систему ЭХЗ. Расположение контуров ЗЗ между анодными заземлениями и газопроводами, приводит к не возможности эффективно выполнить оптимизацию режимов СКЗ.

При изменении режимов СКЗ на защитных заземлениях потенциалы изменяются синхронно с потенциалами коммуникациями. С четом увеличения металлоемкости (ЗЗ), стекания катодного тока в грунт и экранирования, не удается обеспечить требуемую защищенность коммуникаций и не обеспечивается запас по току СКЗ.

2. Некачественный технический контроль эксплуатирующими организациями и Заказчиком за выполнением СМР средств ЭХЗ: некачественный монтаж анодных заземлений (отсутствие коксо-минеральной засыпки или глинистого раствора пространства скважины), не проектное присоединение контуров защитных заземлений к подземным сооружениям, наличие низкоомных контактов между защищаемыми коммуникациями и другими токопроводящими сооружениями.

3. Отсутствие достаточного опыта и квалификации организаций, выполняющих пусконаладочные работы.

На указанных выше площадках при ПНР было выполнено:

- установка режимов работы УКЗ;
- измерение потенциалов труба-земля.

При этом не было выполнено:

- не определяется коэффициент влияния тока каждой группы АЗ на уровень защитного потенциала коммуникаций,
- не производится расчет оптимальных параметров СКЗ в соответствии с требованиями Р Газпром 9.4-006.
- не выполняются работы по оптимизации режимов средств ЭХЗ.

Проведенная работа сдается Заказчику с представлением неверных выводов о причине недозащиты коммуникаций, абсолютно не информативного характера, не отражающие реальную картину работы системы ЭХЗ.

Проблемы недозащиты на указанных площадках были решены с привлечением представителей АО «Гипрогазцентр», которые фактически выполнили комплекс работ по оптимизации режимов работы средств ЭХЗ и подготовили рекомендации.

Наличие данных проблем приводит к увеличению затрат Инвестора вызванные необходимостью разработки дополнительных мероприятий по обеспечению требуемой защиты трубопровода от подземной коррозии, а именно дополнительные затраты на корректировку проектной документации, на закупку оборудования и выполнение дополнительных СМР.

Повышенные значения силы тока и мощность СКЗ значительно снижает расчетный ресурс анодных заземлений. Во сколько раз увеличивается сила тока от расчетных значений, во столько раз сокращается срок службы АЗ. На данных площадках значения силы тока увеличивались от расчетной в несколько раз. Также повышение режимов работы УКЗ ведет к увеличению расходов на потребление электроэнергии. Тем самым повышая эксплуатационные затраты газотранспортных предприятий по выполнению капитальных ремонтов относительно новых объектов.

Причины присоединения технологической части к контуру защитного заземления:

1. Для предотвращения неконтролируемого растекания тока молнии.
При молниевых разрядах в элементы молниезащиты все токопроводящие коммуникации, трубы, в которых выполняется прокладка кабелей, и металлическая броня кабелей питания присоединяется к контуру защитного заземления, для защиты электронной аппаратурой внутри помещений.

2. Для защиты от заноса высоких потенциалов.
Поскольку в заземляемую коммуникацию может ответвиться значительная доля тока молнии (при наличие больших объемов микроэлектронных устройств в объеме защищаемого объекта) все токоотводы объекта присоединяются к контуру технологического заземления. Металлические коммуникации на входе в защищаемый объект должны быть связаны с заземлителем объекта.

3. Требования к сопротивлению заземления объектов (ПУЭ).
Согласно ПУЭ значение сопротивления растеканию не должно превышать 4 Ом для защитного контура заземления, чтобы достичь требуемых значений увеличивают количество заземлителей (также выполняют присоединение к ограждению).

4. Для уравнивания потенциалов.
В момент удара молнии все активные и пассивные металлические элементы оборудования защищаемого устройства оказываются электрически объединенными, т.е образуют эквипотенциальную систему, в которой не возникает разности потенциалов.

5. Для защиты от напряжения прикосновения и от статического электричества.

Рассмотрев разделы рабочей документации по ЭМС техническими решениями предусматривается присоединение к ЗЗ:

- выпуски внутренних заземляющих устройств зданий и сооружений, в том числе площадок технологических модулей (ТХМ), АДЭС.
- рамы технологических блок-контейнеров, технологические емкости, металлоконструкции установки очистки газа.
- на БМК: металлоконструкцию БМК (раму), дымовую трубу, выпуск от ГЗШ.
- опоры технологической эстакады при вводах кабельных сетей в ПЭБ, газоперекачивающих агрегатов (ГПА), АВО газа, в подземные трассы.
- металлоконструкции антенной опоры у основания, опоры волноводного моста.
- металлоконструкции переходных и мостиков обслуживания.
- металлоконструкции для установки оборудования КИПиА на площадки КС.
- металлические трубы, в которых прокладываются кабели, перед вводом в здания (сооружения).

Анализ разделов ЭМС показывает отсутствие требований по присоединению технологических трубопроводов к контуру защитного заземления. По факту мы обнаруживаем объединение технологических трубопроводов с ограждением площадки, с контуром защитного заземления площадки, с заземлением молниеприемных мачт, с металлоконструкциями оборудования и эстакад, посредством присоединения контуров защитных заземлений принятых в проекте и выполненных в нарушение проекта (низкоомные контакты).

Наличие необоснованных (завышенных) мероприятий по организации контуров защитных заземлений приводит к существенному удорожанию реализации объекта в целом.

Проектом предусматривается установка электроизолирующих вставок на узле подогрева топливного и импульсного газа (УПТИГ) и газоперекачивающем агрегате (ГПА). Участки трубопроводов при надземной прокладке электрически изолируем от опор п. 2.5 ГОСТ Р 51164 и при этом электрически объединяем с другими металлоконструкциями через контур защитного заземления, тем самым делая бесполезными все усилия по исключению утечки катодного тока.

С целью выполнения Приказа о мерах по оптимизации затрат Общества необходимо разработать Мероприятия, обеспечивающие безопасную эксплуатацию объекта и надежную работу системы ЭХЗ. К ним можно отнести:

1. Исключение заноса высоких потенциалов возникающих в следствии молниевых разрядов путем максимально возможного удаления контуров заземлений молниеприемных мачт от любых токопроводящих конструкций. Исключить объединение контуров заземлений молниеприемных мачт с защитным заземлением площадки.

2. Разделение потенциалов между внутренними и наружными токовыми контурами системы защиты. Для уравнивания очень большой разницы потенциалов возникающих при ударе молнии в систему, между двумя независимыми заземляющими устройствами (защитным и функциональным) может устанавливаться специальный потенциаловыравнивающий разрядник, который в исходным состоянии обеспечивает гальваническую развязку между этими заземляющими устройствами, а при возникновении перенапряжений кратковременно соединяет их, уравнивая потенциалы.

3. Усиление технического контроля эксплуатирующими организациями и заказчиком в процессе строительно-монтажных работ по выполнению защитного заземления системы молниезащиты из оцинкованной стали, недопущения не проектных решений, контроль по исключению прямых электрических контактов различными коммуникациями, ограждением площадки, металлоконструкциями зданий и сооружений, а также заземлением молниеприемных мачт с подземными коммуникациями.

4. Все присоединения заземления к технологическим коммуникациям делать болтовыми соединениями или металлическими хомутами наружного исполнения с выделением цветом (соответствует нормам ПУЭ). При проектировании защитных заземлений места присоединения согласовывать со службами защиты от коррозии.

5. Поручить проектному институту АО «Гипрогазцентр» (на базе которого создана рабочая группа по решению данного вопроса) проработать технические решения по исключению экранирующего влияния контуров защитных заземлений технологического оборудования, расположенного на КС, ГРС, НПС и других аналогичных площадках, на систему электрохимической защиты подземных коммуникаций.

Автор: Коротяев Алексей Геннадьевич, ООО «Газпром центрремонт»