Spínané a regulované elektrické polarizované drenáže

Spínané a regulované elektrické polarizované drenáže
Jan íp
ATEKO, s.r.o., P emyslovc 29, 709 00 Ostrava 9
Klí ová slova : katodická ochrana, elektrická polarizovaná drenáž, bludné proudy
Anotace
lánek popisuje použití spínaných a regulovaných elektrických polarizovaných drenáží v obtížných
podmínkách a rozebírá problematiku jejich napájení.
Pro nasazení do t žších technologických podmínek, byly vyvinuty elektrické polarizované drenáže
pod obchodními názvy :
Spínaná drenáž
Spínaná regulovaná drenáž
Ob jsou ur eny pro trvalé drenážní proudy 400 A.
NerDren09
RegDren09
Spínané elektrické polarizované drenáže byly nap íklad nasazeny a jsou provozovány ke katodické
ochran vysokotlakého plynového dálkovodu p ed ú inky bludných proud od železni ní
elektrizované stejnosm rné trakce.
Elektrická polarizovaná drenáž odolává špi kovým, náhodným a opakujícím se proud m až
nam eným 1140A, p emžna koleji se opakovan objevuje nap tí okolo 3,6 kV.
Plynovod vede po ur itou dobu celý trak ní proud do m nírny.
K ešení problému , zejména s ohledem na p iny vzniku této abnormální situace, byla ustavena
pracovní skupina, v níž jsou jak zástupci provozovatele plynovodu tak zástupci provozovatele
železnice.
Do doby identifikace p in tohoto anomálního stavu rozhodl provozovatel o za azení odporník ke
snížení velikosti drenážních proud .
Na jednom z míst nasazení má trvalý drenážní proud hodnotu okolo 150 A, což p edstavuje
výkonovou ztrátu na odporníku zhruba 3,4 kW. V jiném míst nasazení elektrické polarizované
drenáže se b hem m ení drenážní proudy pohybovaly i okolo 400 A, cožp edstavuje výkonovou
ztrátu na odporníku zhruba 32 kW. Pro špi kový proud 1140 A vychází výkonová ztráta tém
260kW.
ešit zadaný problém zp sobem vkládání odporník se nejeví jako správná cesta.
Jak je vid t z obrázku, použitý odporník byl zni en elektrickým obloukem, který roztavil svorník
M16 odporníku. Oblouk musel ho et nejmén n kolik minut. K jeho zapálení došlo vysokým
nap tím, kterému neodolala izolace, ur ená z hlediska elektrické pevnosti pro nap tí 750V.
Pokud provozovatel bude trvat na provozu elektrických polarizovaných drenáží s odporníkama,
pak dojde ke zni ení odporník a bude nutno rozhodnout, zda stanice elektrické polarizované
drenáže neprovozovat nebo provozovat bez odporník . Je možné, že samotná elektrická
polarizovaná drenážnedozná elektrického poškození, bude však pravd podobn zni ena teplem.
V místech nasazení elektrických polarizovaných drenáží byla provedena korela ní m ení.
Následující korela ní graf zobrazuje situaci p i vypnuté stanici elektrické polarizované drenáže.
Sklon zm n ukazuje na to, že dochází k elektrochemickému ovliv ování bludných proud na
plynovod. Nedochází však k anodické polarizaci plynovodu v mí e škodlivé.
Vlivem p sobení bludných proud dochází k výrazné zm
0,8V, ale stále v oblasti katodické ochrany.
potenciálu potrubí –p da z –1,8V k –
Plynovod je totižz obou stran katodicky chrán n stanicemi katodické ochrany.
Návrh na odpojení elektrických polarizovaných drenáží provozovatel odmítl, i když navrhované
ešení je nejlevn jší a p edevším nezávislé od situace na železnici.
Zd vodn ní provozovatele plynovodu spo ívá v obav , že vysokotlaké plynové potrubí nemusí být
dostate
katodicky chrán no v místech, kde není fyzický p ístup k provedení korozního m ení a
mohou tedy existovat vady v izolaci potrubí, o nichž se neví. Odpojením elektrické polarizované
drenáže by tak mohlo dojít k úplnému prokorodování potrubí, vezmou-li se v úvahu obrovské
drenážní proudy odsávané nyní z potrubí elektrickou polarizovanou drenáží.
Jinou instalací elektrických polarizovaných drenáží je jejich nasazení ve m st ke katodické ochran
nízkotlakých plynovod p ed ú inky bludných proud generovaných stejnosm rnou elektrickou
trakcí tramvají.
Vedle spínaných elektrických polarizovaných drenáží, které propoušt jí drenážní proud p i nap tí
+0 V na potrubí v i koleji, byly zprovozn ny také regulované drenáže, napájené kv li chlazení ze
st ídavé sít , ve funkci, kdy elektronicky omezují velikost drenážního proudu na p edem nastavenou
úrove a nepropouští drenážní proudy nad zvolenou hodnotu.
Z následujícího grafického pr
hodnoty :
hu proudu tekoucího mezi potrubím a kolejí lze vy íst tyto
Maximální drenážní proud
Pr
rný drenážní proud
Záporný proud
392 A
31 A
- 35 A
ení bylo provedeno ješt na stávající styka ové elektrické polarizované drenáži zapojené mezi
nízkotlaký plynovod a tramvajové koleje a to p ed vým nou za novou elektrickou polarizovanou
drenáž.
Krom mimo ádn vysoké úrovn drenážních proud stojí za pozornost nam ené mimo ádn
vysoké hodnoty proud , které umožní styka ová elektrická polarizovaná drenáž protéct mezi
potrubím a kolejí p i polarit plus na koleji.
V daném p ípad se jedná o pomalou reakci styka na rychlé zm ny nap tí mezi potrubím a kolejí.
V této souvislosti je zapot ebí upozornit na skute nost, že k obdobným p ípad m dochází i u
kterých typ spínaných elektrických polarizovaných drenáží, využívajících k dobíjení bludné
proudy s polaritou plus na koleji.
i dokonalém spínání elektrické polarizované drenáže je p i polarit nap tí plus na potrubí
k dispozici zpravidla nedosta ující energie pro napájení i p i extrémních hodnotách drenážních
proud . Není-li taková elektrická polarizovaná drenáž napájena ze stálého zdroje energie, jako je
sí ová p ípojka, nebo nevyužívá-li elektrická polarizovaná drenážn jaký alternativní zdroj energie,
jako je nap íklad slune ní lánek, m že být odb r proudu z nežádoucího sm ru tak vysoký, jaký se
v jiných p ípadech jiždrenážuje.
Jiným d vodem pro pr tok drenážního proudu v nežádoucím sm ru od koleje do potrubí m že být
trvalá nebo p íliš astá innost p ep ových ochran.
i m ení nap tí mezi potrubím a kolejí ve vypnutém stavu elektrické polarizované drenáže byl
totiž nam en také st ídavý periodický signál o amplitud okolo 7,5V s frekvencí okolo 300 Hz,
eno v blízkosti tramvajové m nírny.
Frekvence signálu se pon kud m ní p i pr jezdu tramvaje, jsou krátké intervaly, kdy frekvence
zmizí zcela.
ením obvyklými servisními p ístroji na st ídavé nap tí (na o ekávané frekvenci 50 Hz) je
zaznamenána hodnota okolo 1,0 –2,5 V.
ep ové ochrany elektrické polarizované drenáže na tuto rušivou frekvenci, doprovázenou
impulsními p ep ovými špi kami, správn reagují a chrání tak polovodi ové výkonové spínací prvky
proti zni ení p ep tím.
Lokálním vzdálením dalších stanic elektrické polarizované drenáže podél trasy od místa m nírny, se
vliv tohoto jevu zmenšuje. Klesá amplituda na cca 2 V a spojitý pr h je siln deformován.
Spínané elektrické polarizované drenáže NerDren a RegDren byly nastaveny a jsou provozovány
tak, aby na uvedené frekven ní rušení reagovaly správn . Provád jí drenážování kladných p lvln, kdy
drenážní proud m že protékat elektrickou polarizovanou drenáží sm rem od potrubí a nepropouští
proud p i opa né polarit p lvln. I p i absenci stejnosm rné složky bludných proud , dochází tak
k ochran potrubí i p ed st ídavými proudy.
Uvedenými p íklady je nazna eno, jak náro né podmínky jsou kladeny na výrobce za ízení aktivní
katodické ochrany. Otázkou je, zda jsou takové požadavky technicky zd vodnitelné a zda by se
ešení extrémních problém s bludnými proudy nem lo soust edit do vlastní technologie a
neodstra ovat p iny t chto nežádoucích jev , nežjejich následky.