Zabezpieczenie elektryczne gazociągów

Uzupełnieniem pasywnej ochrony podziemnych gazociągów powłokami izolacyjnymi jest ochrona elektryczna. Zadania ochrony elektrycznej są następujące.

1. Usuwanie prądów błądzących z chronionego gazociągu i ich zorganizowany powrót do instalacji elektrycznych i sieci prądu stałego, które są źródłem tych prądów.
2. Tłumienie prądów płynących przez gazociąg w miejscach ich wyjścia do gruntu (stref anodowych) przez prądy ze źródła zewnętrznego oraz prądy powstałe w wyniku korozji elektrochemicznej gleby, poprzez wytworzenie obwodu galwanicznego i ochronnego potencjału elektrycznego na rury gazociągu.
3. Zapobieganie rozprzestrzenianiu się prądów elektrycznych przez gazociągi poprzez odcięcie ich kołnierzami izolacyjnymi.

Problem zmiany kierunku prądów błądzących można rozwiązać tworząc:

1. dodatkowe uziemienie do odprowadzania prądów do ziemi. Wada - możliwość szkodliwego wpływu na sąsiednie rurociągi prądów płynących z chronionego gazociągu;
2. proste lub bezpośrednie zabezpieczenie odwadniające tj. połączenie elektryczne chronionego gazociągu z torami tramwaju lub kolejki elektrycznej w celu odprowadzenia przez nie prądów do ich źródła. Prosty drenaż ma przewodność dwustronną, tj. może przepuszczać prąd tam iz powrotem i dlatego jest stosowany w stabilnych strefach anodowych. Wadą tego zabezpieczenia jest konieczność wyłączenia drenażu w przypadku zmiany polaryzacji prądu lub spadku potencjału na gazociągu niż na szynach;
3. spolaryzowana ochrona drenażowa, tj. drenaż o przewodności jednostronnej, co wyklucza cofanie się prądu z szyn do chronionego gazociągu;
4. wzmocniona ochrona drenażowa, tj. takie zabezpieczenie, w którego obwodzie włączone jest zewnętrzne źródło prądu w celu zwiększenia wydajności. Tak więc ulepszony drenaż jest połączeniem drenażu spolaryzowanego z ochroną katodową.

Zadanie tłumienia prądów płynących przez chroniony gazociąg można rozwiązać za pomocą:

1. Ochrona katodowa prądem zewnętrznym (ochrona elektryczna), tj. poprzez podłączenie chronionego gazociągu do zewnętrznego źródła prądu - do jego bieguna ujemnego jako katody. Dodatni biegun źródła prądu jest połączony z masą - anodą. Powstaje obwód zamknięty, w którym prąd płynie od anody przez ziemię do chronionego gazociągu i dalej do ujemnego bieguna zewnętrznego źródła prądu. W takim przypadku uziemienie anody ulega stopniowemu zniszczeniu, ale ochrona gazociągu jest zapewniona dzięki polaryzacji katodowej i uniemożliwieniu przepływu prądu z rur do gruntu. Jako źródło zewnętrzne można zastosować stacje ochrony katodowej (CPS);
2. Ochrona ochronna, tj. ochrona poprzez zastosowanie w obwodach elektrycznych ochraniaczy wykonanych z metali, które mają bardziej ujemny potencjał w środowisku korozyjnym niż metal rurociągu. W systemie ochrony bieżnika oraz w ogniwie galwanicznym powstaje prąd elektryczny, a gleba zawierająca wilgoć służy jako elektrolit, a gazociąg i metal bieżnika są elektrodami. Powstały prąd ochronny tłumi prądy korozji elektrochemicznej i zapewnia wytworzenie ochronnego potencjału elektrycznego na gazociągu.

Schemat ideowy ochrony katodowej gazociągu podziemnego

1 - uziemienie anody; 2.4 - kable drenażowe; 3 - zewnętrzne źródło prądu elektrycznego; 5 - punkt mocowania kabla drenażowego; 6 - gazociąg chroniony

Schemat ideowy zabezpieczenia bieżnika gazociągu podziemnego

1 - chroniony gazociąg; 2 - kable izolowane; 3 - wyjście sterujące; 4 - ochraniacz; 5 - wypełniacz bieżnika

Problem sekcjonowania elektrycznego rurociągów rozwiązuje się instalując kołnierze izolacyjne z uszczelkami paronitowymi lub tekstolitowymi, tulejami i podkładkami tekstolitowymi. Przykład konstrukcji kołnierzy izolujących pokazano na poniższym rysunku.

Montaż kołnierzy izolujących

1 - izolująca tuleja tekstolitowa lub paronitowa; 2 - podkładka izolacyjna wykonana z tekstolitu, gumy lub chlorku winylu; 3 - podkładka stalowa; 4 - podkładki ołowiane; 5 - tekstolitowa uszczelka pierścieniowa

Głównymi czynnikami charakteryzującymi stopień oddziaływania korozji na stalowe gazociągi podziemne są:

• wielkość i kierunek prądów błądzących w glebie;
• wielkość i polaryzacja potencjału gazociągu w stosunku do innych metalowych podziemnych mediów i szyn zelektryfikowanego transportu;
• kierunek i siła prądów płynących przez gazociąg;
• stan zabezpieczenia antykorozyjnego gazociągów;
• wartość rezystywności elektrycznej funta.

Wszystkie te czynniki podlegają okresowemu monitoringowi.

Częstotliwość pomiarów elektrycznych przedstawia się następująco:

• w rejonach instalacji elektrycznych zabezpieczeń gazociągów i innych obiektów chronionych, a także w pobliżu podstacji trakcyjnych i zajezdni transportu elektrycznego, w pobliżu torów famway i zelektryfikowanych oraz w miejscach krzyżowania się z nimi gazociągów – nie rzadziej niż raz na 3 miesiące , a także przy zmianie trybów instalacji - innowacje w ochronie elektrycznej, chronionych konstrukcjach lub źródłach prądów błądzących;
• w obszarach innych niż niebezpieczne z punktu widzenia ochrony elektrycznej - przynajmniej raz w roku w okresie letnim, a także przy wszelkich zmianach warunków mogących powodować korozję elektryczną.

Do ochrony bieżnika stosuje się ochraniacze z metali nieżelaznych – zwykle magnezu, cynku, aluminium i ich stopów.

Kontrola działania elektrycznych instalacji ochronnych oraz pomiary potencjałów na stykach przeprowadzane są (co najmniej): przy instalacjach odwadniających - 4 razy w miesiącu; na instalacjach katodowych - 2 razy w miesiącu; na instalacjach bieżnika - 1 raz w miesiącu.