Снижение риска коррозии

Page 1
background image

Page 2
background image

16

Январь

февраль

 2017

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

Снижение риска коррозии

Компания CEATI выясняет механизмы развития коррозии 
и определяет условия, при которых она возникает.

Бадия Бэчоур (Badia Bachour)

, AltaLink,

 Даррен Вибе (Darren Wiebe)

, SaskPower, 

Алекс Моги-

левский (Alex Mogilevsky)

, CEATI International Inc., 

Пейман Тахери (Peyman Taheri)

, Matergenics 

Engineering, и 

Мехруз Заманзаде (Mehrooz Zamanzadeh)

, Exova

К

 

оррозия

 

является

 

основной

 

причиной

 

раз

-

рушения

 

стальных

 

опор

 

питающих

 

и

 

распре

-

делительных

 

линий

 

электропередачи

 

в

 

про

-

цессе

 

их

 

функционирования

В

 

зависимости

 

от

 

характера

 

условий

 

эксплуатации

 

опор

 

их

 

повреж

-

дениям

 

также

 

могут

 

способствовать

 

механические

 

и

 

микробиологические

 

воздействия

В

 

настоящее

 

время

 

большинство

 

энергетических

 

компаний

 

обслу

-

живает

 

существенное

 

количество

 

устаревших

 

опор

и

 

коррозия

 

становится

 

серьезной

 

финансовой

 

и

 

тех

-

нической

 

проблемой

.

Недавний

 

отчет

 

компании

 CEATI International 

Inc. «

Руководство

 

по

 

катодной

 

защите

 

опор

 

линии

 

электропередачи

» (

Управление

 

объектами

 

воз

-

душной

 

электропередачи

 3256) 

направлен

 

на

 

по

-

вышение

 

информированности

 

в

 

энергетической

 

отрасли

 

о

 

проблемах

связанных

 

с

 

коррозией

и

 

является

 

инициативой

 

по

 

определению

 

методов

 

оценки

 

коррозии

 

и

 

снижения

 

ее

 

воздействия

 

на

 

объекты

 

передачи

 

электроэнергии

В

 

отчете

 

про

-

водится

 

глубокий

 

анализ

 

механизмов

 

коррозии

ха

-

рактерных

 

для

 

опор

 

питающих

 

и

 

распределитель

-

ных

 

линий

и

 

описываются

 

различные

 

условия

при

 

которых

 

разные

 

виды

 

коррозии

 

могут

 

возникать

 

на

 

отдельных

 

частях

 

опор

находящихся

 

под

 

и

 

над

землей

Также

 

в

 

отчете

 

рассматриваются

 

различные

 

типы

 

фундаментов

 

опор

 

и

 

соответствующие

 

системы

 

ка

-

тодной

 

защиты

 (cathodic protection — CP) 

для

 

каждого

 

из

 

них

.

Оценка

 

риска

 

коррозии

Когда

 

опора

 

корродирует

 

до

 

такой

 

степени

что

 

начи

-

нает

 

проявляться

 

структурная

 

коррозия

  (

значитель

-

ные

 

потери

 

материала

), 

то

 

применение

 

методов

 

сни

-

жения

 

рисков

 

не

 

может

 

быть

 

эффективным

 

и

 

ремонт

 

или

 

замена

 

всей

 

конструкции

 

становится

 

единствен

-

ным

 

возможным

 

вариантом

В

 

связи

 

с

 

этим

 

важной

 

задачей

 

является

 

обнаружение

 

и

 

контроль

 

коррозии

 

на

 

ранних

 

стадиях

когда

 

она

 

еще

 

не

 

приводит

 

к

 

раз

-

рушению

 

опор

 

и

в

 

свою

 

очередь

к

 

перебоям

 

элек

-

троснабжения

 

в

 

системе

экологическому

 

ущербу

травмам

 

или

 

гибели

 

людей

Поскольку

 

осмотр

 

большого

 

числа

 

опор

 

не

 

явля

-

ется

 

практически

 

целесообразным

 

решением

реко

-

мендуется

 

определять

 

порядок

 

приоритетности

 

тех

-

ВОЗДУШНЫЕ 

ЛЭП


Page 3
background image

17

Январь

февраль

 2017

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

Зависимость

 

коррозионной

 

активности

 

почвы

 

от

 

потенциала

 «

опора

-

почва

» 

и

 

удельного

 

сопротивления

 

почвы

.

Принципиальная

 

схема

 

систем

 

катодной

 

защиты

 

с

 

активными

 (

гальваническая

 

за

-

щита

и

 

неактивными

 

анодами

 (

защита

 

с

 

наложенным

 

током

).

нических

 

инспекций

 

для

 

каждой

 

отдельной

 

опоры

 

или

 

участка

 

линии

 

в

 

за

-

висимости

 

от

 

риска

 

воз

-

никновения

 

там

 

коррозии

Для

 

этого

 

необходимо

 

произвести

 

сбор

 

архив

-

ных

 

данных

 

и

 

вычислить

 

показатели

 

значимости

 

следующих

 

факторов

:

• 

важность

 

линии

 (

опре

-

деляется

 

на

 

основании

 

сочетания

 

различных

 

факторов

таких

 

как

 

номинальное

 

напря

-

жение

 

и

 

близость

 

к

 

общественным

 

местам

);

• 

продолжительность

 

эксплуатации

 

опоры

;

• 

тип

 

опоры

 (

конструкция

 

фундамента

);

• 

материал

 

опоры

 (

оцинкованная

 

или

 

неоцинкован

-

ная

 

сталь

);

• 

система

 

заземления

;

• 

географическое

 

положение

  (

с

 

учетом

 

коррозион

-

ной

 

активности

 

в

 

условиях

 

эксплуатации

);

• 

близость

 

к

 

трубопроводам

 

и

 

другим

 

источникам

 

блуждающего

 

тока

;

• 

наличие

 

системы

 

контроля

 

коррозии

  (

защитное

 

покрытие

 

и

 

система

 CP);

• 

данные

 

об

 

осмотрах

 

и

 

техническом

 

обслуживании

.

На

 

основе

 

предварительно

 

определенных

 

крите

-

риев

 

планируется

 

технический

 

осмотр

 

опор

обла

-

дающих

 

наивысшим

 

приоритетом

 

или

 

показателями

 

риска

Технические

 

инспекции

 

могут

 

быть

 

разделены

 

на

 

два

 

уровня

Инспекции

 

первого

 

уровня

 

фокусиру

-

ются

 

на

 

коррозийной

 

активности

 

среды

 

в

 

условиях

 

эксплуатации

 

и

как

 

правило

предполагают

 

проведе

-

ние

 

следующих

 

испытаний

:

• 

измерение

 

потенциала

 «

опора

-

почва

»;

• 

измерение

 

сопротивления

 

почвы

;

• 

определение

 

кислотности

 

почвы

 (

рН

);

• 

измерения

 

толщины

 

материала

 

и

 

защитного

 

покрытия

 

на

 

уровне

 

земли

;

• 

визуальный

 

осмотр

 

опор

 

на

 

уровне

 

земли

 

с

 

целью

 

обнаружения

 

признаков

 

коррозии

.

Основываясь

 

на

 

результатах

 

инспекции

 

первого

 

уровня

на

 

втором

 

уровне

 

технический

 

осмотр

 

может

 

проводиться

 

только

 

для

 

отдельных

 

опор

располо

-

женных

 

в

 

более

 

агрессивных

 

средах

Инспекция

 

вто

-

рого

 

уровня

 

включает

 

в

 

себя

 

следующие

 

шаги

:

• 

выкапывание

 

грунта

 

на

 

глубину

 

от

 0,15 

до

 0,9 

м

 

и

 

очистка

 

ржавых

 

элементов

 

конструкции

;

• 

визуальный

 

осмотр

 

и

 

документальная

 

фотосъем

-

ка

 (

съемка

 

крупным

 

планом

 

участков

 

с

 

признаками

 

коррозии

);

• 

измерение

 

толщины

 

материала

 

и

 

защитного

 

покрытия

 

под

 

землей

;

• 

измерение

 

глубины

 

коррозионных

 

язв

 (ASTM G46).

Катодная

 

защита

Катодная

 

защита

 

представляет

 

собой

 

электрохими

-

ческий

 

метод

 

контроля

 

коррозии

Он

 

доказал

 

свою

 

эффективность

 

и

 

экономическую

 

обоснованность

 

для

 

снижения

 

коррозии

 

стальных

 

опор

 

линий

 

элек

-

тропередачи

При

 

применении

 

системы

 

катодной

 

защиты

коррозийная

 

реакция

 

регулируется

 

путем

 

подачи

 

электронов

 

на

 

опоры

Это

 

до

-

стигается

 

при

 

помощи

 

уста

-

новки

 

анодов

 

у

 

их

 

оснований

Функция

 

анодов

 

заключается

 

в

 

поляризации

 

корродирующих

 

поверхностей

 

конструкций

 

за

-

щитным

 

током

В

 

зависимости

 

от

 

анодных

 

материалов

катод

-

ные

 

защиты

 

системы

 

делятся

 

на

 

две

 

категории

гальвани

-

ческие

 

катодные

 

защиты

 

и

 

ка

-

тодные

 

защиты

 

с

 

наложенным

 

током

.

В

 

гальванических

 

катодных

 

защитах

 

аноды

 

обычно

 

называ

-

ют

 

расходуемыми

поскольку

 

во

 

время

 

защиты

 

опор

 

материал

 

анодов

 

постепенно

 

истощает

-

ся

Анодные

 

реакции

 

переходят

 

на

 

анод

закопанный

 

вблизи

 

от

 

опоры

 

и

 

электрически

 

соеди

-

ненный

 

с

 

ней

для

 

обеспечения

 

подачи

 

электронов

В

 

этих

 

ус

-

ловиях

 

опора

 

становится

 

като

-

ВОЗДУШНЫЕ 

ЛЭП


Page 4
background image

18

Январь

февраль

 2017

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

дом

 

и

 

на

 

ее

 

поверхности

 

не

 

происходит

 

разрушитель

-

ных

 

реакций

.

В

 

отличие

 

от

 

трубопроводов

представляющих

 

из

 

себя

 

длинные

 

конструкции

 

с

 

большой

 

площадью

 

по

-

верхности

фундаменты

 

опор

 

линий

 

электропереда

-

чи

 

расположены

 

дискретно

 

и

 

занимают

 

значительно

 

меньше

 

места

В

 

связи

 

с

 

этим

 

применение

 

гальва

-

нических

 

систем

 

катодной

 

защиты

 

для

 

них

 

является

 

более

 

предпочтительным

 

вариантом

 

по

 

сравнению

 

с

 

защитами

 

с

 

наложенным

 

током

Однако

 

системы

 

защиты

 

с

 

расходуемым

 

анодом

 

имеют

 

существенный

 

недостаток

заключающийся

 

в

 

том

что

 

их

 

примене

-

ние

 

в

 

почвах

 

с

 

высоким

 

сопротивлением

 

является

 

не

-

эффективным

.

Проектирование

 

анодного

 

заземлителя

Из

-

за

 

различий

 

в

 

характеристиках

 

почв

 

конструкция

 

систем

 

катодной

 

защиты

 

варьируется

 

от

 

одной

 

опо

-

ры

 

к

 

другой

даже

 

для

 

опор

 

с

 

одинаковыми

 

геометри

-

ческими

 

параметрами

Тем

 

не

 

менее

сбор

 

эксплуа

-

тационных

 

данных

 

и

 

разработка

 

индивидуальных

 

систем

 

катодной

 

защиты

 

для

 

каждой

 

отдельной

 

Магниевые

 

аноды

 

предпочтительны

 

к

 

использованию

 

в

 

катодных

 

защитах

 

фундаментов

 

питающих

 

и

 

распределительных

 

линий

 

электропередачи

Для

 

анодов

 

в

 

засыпке

 

предполагается

 

применение

 

специального

 

заполнителя

 

в

 

целях

 

повышения

 

их

 

эффективности

.

опоры

 

линии

 

электропередачи

 

представляется

 

эко

-

номически

 

нецелесообразным

 

решением

Вместо

 

этого

 

проводится

 

предварительный

 

анализ

 

с

 

целью

 

выбора

 

нескольких

 

опор

являющихся

  «

представи

-

телями

» 

всех

 

аналогичных

 

опор

 

в

 

линии

и

 

для

 

них

 

уже

 

выполняется

 

полевое

 

обследование

.

Целью

 

проектирования

 

анодного

 

заземлителя

 

является

 

установление

 

оптимального

 

тока

 

защиты

 

для

 

элементов

 

опоры

находящихся

 

в

 

земле

Это

 

требует

 

определения

 

характеристик

 

почвы

 

на

 

месте

 

эксплуатации

оценки

 

текущей

 

коррозии

 

опоры

вы

-

бора

 

материала

 

анода

расчета

 

веса

 

анода

 (

в

 

зави

-

симости

 

от

 

размера

 

опоры

 

и

 

требуемого

 

срока

 

служ

-

бы

 

системы

 

катодной

 

защиты

), 

выбора

 

количества

 

анодов

 

и

 

способа

 

их

 

расстановки

.

Детали

 

проектирования

 

анодного

 

заземлителя

 

для

 

катодной

 

защиты

 

опор

 

линий

 

электропередачи

 

рассматриваются

 

в

 

отчете

  «

Управление

 

объекта

-

ми

 

воздушной

 

электропередачи

 3256». 

Проектный

 

срок

 

службы

 

систем

 

катодной

 

защиты

 

с

 

гальваниче

-

ским

 

анодом

 

в

 

почвенной

 

среде

 

составляет

 

от

 10 

до

 

15 

лет

Расход

 

анодов

 (

скорость

 

истощения

 

матери

-

ала

и

 

их

 

пассивация

  (

образование

 

стойкой

 

оксидной

 

защитной

 

пленки

являются

 

двумя

 

эксплуатационны

-

ми

 

факторами

влияющими

 

на

 

срок

 

службы

 

гальванических

 

систем

 

за

-

щиты

Кроме

 

того

срок

 

службы

 

ано

-

дов

 

зависит

 

от

 

конструктивных

 

па

-

раметров

таких

 

как

 

тип

 

материала

 

и

 

масса

.

Наиболее

 

предпочтительны

-

ми

 

анодными

 

материалами

 

для

 

использования

 

в

 

почве

 

являются

 

магний

 

и

 

сплавы

 

цинка

Для

 

магни

-

евых

 

анодов

 

двумя

 

наиболее

 

рас

-

пространенными

 

сплавами

 

явля

-

ются

 

высокопотенциальный

 

сплав

 

M1 (

согласно

 ASTM B843), 

и

 

сплав

 

А

Z-63, 

называемый

 

также

 H1. 

Среди

 

цинковых

 

сплавов

 

можно

 

выделить

 

три

 

типа

сплавы

 

для

 

сильноточных

 

цинковых

 

анодов

цинковые

 

сплавы

 

на

 

основе

 ASTM B418 

и

 

аноды

 

на

 

основе

 MIL-A-18001K. 

Важно

 

отме

-

тить

что

 

для

 

катодной

 

защиты

 

опор

 

использование

 

цинковых

 

анодов

 

рекомендовано

 

только

 

при

 

значени

-

ях

 

удельного

 

сопротивления

 

почвы

 

менее

 10 000 

Ом

см

.

Большинство

 

магниевых

 

и

 

цин

-

ковых

 

анодов

применяемых

 

в

 

по

-

чвенных

 

средах

требуют

 

использо

-

вания

 

вокруг

 

себя

 

подготовленной

 

засыпки

Аноды

 

с

 

засыпочными

 

ма

-

териалами

представляющими

 

из

 

себя

как

 

правило

сочетание

 

гипса

бентонита

 

и

 

сульфата

 

натрия

на

-

зываются

 

анодами

 

в

 

засыпке

Засы

-

почные

 

материалы

 

помимо

 

ограни

-

чения

 

образования

 

поверхностных

 

пленок

 

и

  

предотвращения

 

электро

-

осмотического

 

обезвоживания

 

по

-

зволяют

 

обеспечить

 

равномерную

 

передачу

 

тока

 

и

 

равномерный

 

рас

-

ход

 

материала

Стандартный

 

за

-

ВОЗДУШНЫЕ 

ЛЭП


Page 5
background image

19

Январь

февраль

 2017

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

Распределение

 

потенциала

 

на

 

поверхностях

 

ряжевых

 

фундаментов

находящихся

 

в

 

земле

проиллюстрировано

 

для

 

различных

 

вариантов

 

размещения

 

анодов

Аноды

 

показаны

 

в

 

виде

 

белых

 

цилиндров

 

вокруг

 

фундамента

.

сыпочный

 

материал

 

должен

 

обеспечивать

 

равно

-

мерное

 

сопротивление

 50 

Ом

см

 

при

 

измерении

 

методом

  «

почвенного

 

ящика

» (soil box test method) 

согласно

 ASTM G187.

Традиционная

 

процедура

 

проектирования

 

катод

-

ной

 

защиты

 

первоначально

 

была

 

разработана

 

для

 

систем

 

трубопроводов

В

 

отчете

  «

Управление

 

объ

-

ектами

 

воздушной

 

электропередачи

 3256» 

она

 

была

 

модифицирована

 

и

 

распространена

 

на

 

опоры

 

линий

 

электропередачи

.

Важной

 

частью

 

проектирования

 

катодной

 

за

-

щиты

 

является

 

определение

 

величины

 

требуемого

 

тока

 

для

 

защиты

 

опоры

Этот

 

ток

 

можно

 

оценить

 

по

 

таблицам

 

и

 

диаграммам

составленным

 

на

 

основа

-

нии

 

опыта

 

эксплуатации

 

или

 

при

 

помощи

 

специаль

-

ного

 

теста

 

с

 

использованием

 

временного

 

анодного

 

заземлителя

Требуемый

 

ток

 

для

 

катодной

 

защиты

 

является

 

функцией

 

характеристик

 

почвы

геоме

-

трии

 

опоры

 

и

 

состояния

 

поверхности

 

конструкции

 

на

 

границе

 

между

 

почвой

 

и

 

опорой

Среди

 

важных

 

влияющих

 

параметров

 

стоит

 

отметить

 

также

 

пло

-

щадь

 

открытой

 

поверхности

 

конструкции

сопротив

-

ление

 

покрытия

ионную

 

проводимость

 

почвы

ее

 

уровень

 

кислотности

  (

рН

), 

температуру

 

и

 

уровень

аэрации

После

 

вычисления

 

минимальной

 

массы

 

матери

-

ала

 

анода

 

должно

 

быть

 

определено

 

расположение

 

анода

  (

анодного

 

заземлителя

), 

закопанного

 

вблизи

 

опоры

Ключевыми

 

вопросами

 

при

 

проектировании

 

анодного

 

заземлителя

 

являются

 

количество

 

анодов

а

 

также

 

их

 

удаленность

 

относительно

 

друг

 

друга

 

и

 

опоры

.

Следует

 

определиться

использовать

 

ли

 

один

 

анод

 

с

 

минимальной

 

расчетной

 

массой

 

или

 

несколь

-

ко

 

анодов

 

с

 

общей

 

массой

эквивалентной

 

расчетно

-

му

 

значению

Выбор

 

большого

 

количества

 

анодов

как

 

правило

повышает

 

эффективность

 

системы

 

катодной

 

защиты

так

 

как

 

приводит

 

к

 

более

 

равно

-

мерному

 

распределению

 

защитного

 

тока

Однако

 

это

 

увеличивает

 

взаимное

 

влияние

 

анодов

 

друг

 

на

 

друга

 

и

 — 

что

 

еще

 

более

 

важ

-

но

 — 

влечет

 

за

 

собой

 

повы

-

шение

 

стоимости

 

установки

 

и

 

обслуживания

 

системы

 

за

-

щиты

.

После

 

того

 

как

 

вопрос

 

о

 

ко

-

личестве

 

анодов

 

решен

воз

-

никает

 

задача

 

распределения

 

анодов

 

вблизи

 

опоры

В

 

слу

-

чае

если

 

расстояние

 

между

 

анодом

 

и

 

опорой

 

достаточно

 

большое

сопротивление

 

по

-

чвы

 

приводит

 

к

 

существен

-

ному

 

падению

 

потенциала

и

 

требуемая

 

поляризация

 

для

 

катодной

 

защиты

 

поверхности

 

конструкции

 

не

 

может

 

быть

 

достигнута

С

 

другой

 

сторо

-

ны

если

 

вышеуказанное

 

рас

-

стояние

 

слишком

 

короткое

нарушается

 

равномерность

 

протекания

 

тока

вследствие

 

чего

 

некоторые

 

поверхности

 

становятся

 

избыточно

 

защи

-

щенными

а

 

некоторые

 — 

за

-

щищенными

 

недостаточно

.

В

 

реальности

 

идеальным

 

случаем

 

для

 

энерге

-

тических

 

компаний

 

является

 

сведение

 

к

 

минимуму

 

затрат

 

на

 

материал

 

анода

 

и

 

расходов

 

на

 

установ

-

ку

 

при

 

обеспечении

 

достаточного

 

уровня

 

защиты

Создание

 

оптимизированных

 

конструкций

 

требует

 

компьютерного

 

моделирования

однако

 

системы

 

ав

-

томатизированного

 

проектирования

 

для

 

катодных

 

защит

 

в

 

основном

 

разработаны

 

для

 

трубопроводов

 

и

 

морских

 

сооружений

.

Разработка

 

компьютерных

 

моделей

 

для

 

систем

 

катодной

 

защиты

 

может

 

учесть

 

ряд

 

конструктив

-

ных

 

особенностей

которым

 

не

 

уделяется

 

внимание

 

в

 

традиционных

 

методах

 

проектирования

Тради

-

ционные

 

методы

которые

 

до

 

сих

 

пор

 

широко

 

при

-

меняются

 

на

 

практике

в

 

основном

 

базируются

 

на

 

эмпирических

 

формулах

 

и

 

непосредственном

 

опы

-

те

 

инженерного

 

состава

Несмотря

 

на

 

свою

 

полез

-

ность

такие

 

методы

 

проектирования

 

не

 

оптимизи

-

рованы

 

и

 

экономически

 

неэффективны

поскольку

 

они

 

не

 

могут

 

учесть

 

геометрические

 

факторы

 

и

 

из

-

меняющиеся

 

параметры

 

проектирования

В

 

резуль

-

тате

 

это

 

приводит

 

к

 

необходимости

 

обеспечения

 

больших

 

запасов

 

надежности

В

 

каких

-

то

 

отдельных

 

случаях

 

могут

 

быть

 

предложены

 

несколько

 

вариан

-

тов

 

расположения

 

анодов

предполагающих

 

обеспе

-

чение

 

их

 

одинаковой

 

эффективности

но

как

 

прави

-

ло

существует

 

только

 

один

 

оптимальный

 

вариант

 

для

 

устройства

 

анодного

 

заземлителя

.

Например

ряжевые

 

фундаменты

 

имеют

 

большое

 

число

 

геометрических

 

неровностей

  (

краев

отвер

-

стий

изгибов

 

и

 

стыков

и

 

проектирование

 

системы

 

катодной

 

защиты

 

для

 

них

 

представляется

 

непро

-

стой

 

задачей

Был

 

рассмотрен

 

вариант

 

установки

 

четырех

 

различных

 

анодных

 

заземлителей

 

с

 

гори

-

зонтальными

 

анодами

  (

белые

 

цилиндры

 

на

 

рисун

-

ке

), 

как

 

показано

 

в

 

каждой

 

из

 

колонок

Результаты

 

в

 

верхнем

 

ряду

 

соответствуют

 

нейтральной

 

почве

 

с

 

удельным

 

сопротивлением

 5000 

Ом

см

.

Для

 

демонстрации

 

влияния

 

удельного

 

сопротив

-

ления

 

грунта

 

на

 

эффективность

 

катодной

 

защиты

 

ВОЗДУШНЫЕ 

ЛЭП


Page 6
background image

20

Январь

февраль

 2017

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

в

 

нижнем

 

ряду

 (

на

 

рисунке

представлены

 

результа

-

ты

 

моделирования

 

при

 

слабокислой

 

почве

 

с

 

удель

-

ным

 

сопротивлением

 2000 

Ом

см

В

 

целях

 

прове

-

дения

 

корректного

 

сравнения

 

двух

 

случаев

 

размер

 

анодов

 

не

 

изменяется

хотя

 

очевидно

что

 

требуе

-

мый

 

ток

 

катодной

 

защиты

 

возрастает

 

по

 

мере

 

уси

-

ления

 

коррозийной

 

активности

 

почвы

а

 

это

в

 

свою

 

очередь

увеличивает

 

необходимую

 

массу

 

анодов

 

для

 

обеспечения

 

заданного

 

срока

 

службы

 

катодной

 

защиты

.

Оценка

 

эффективности

Для

 

оценки

 

эффективности

 

различных

 

конструкций

 

анодного

 

заземлителя

 

было

 

проведено

 

исследо

-

вание

 

распределения

 

потенциала

 

на

 

поверхностях

 

фундамента

 

в

 

земле

В

 

соответствии

 

со

 

стандартом

 

NACE SP0169, 

минимальный

 

потенциал

 

поверхно

-

сти

 

для

 

катодной

 

защиты

 

стальных

 

конструкций

 

со

-

ставляет

 –0,850 

В

По

 

результатам

 

моделирования

 

темно

-

красные

 

области

 (

на

 

рисунке

показывают

 

за

-

щищенные

 

части

 

фундамента

в

 

то

 

время

 

как

 

оран

-

жевые

желтые

зеленые

 

и

 

синие

 

участки

 

указывают

 

на

 

частично

 

защищенные

 

поверхности

 

конструкций

Результаты

 

четко

 

демонстрируют

что

 

анодные

 

за

-

землители

 

обеспечивают

 

лучшую

 

защиту

 

в

 

почвах

 

с

 

более

 

низким

 

удельным

 

сопротивлением

Кроме

 

того

можно

 

заметить

как

 

отдаленные

 

друг

 

от

 

друга

 

анодные

 

заземлители

 

приводят

 

к

 

более

 

равномер

-

ному

 

защитному

 

покрытию

.

Помимо

 

прочего

 

компьютерное

 

моделирование

 

показывает

 

участки

 

с

 

геометрическими

 

особенно

-

стями

  (

различные

 

углы

 

и

 

края

), 

расположенными

 

вблизи

 

анодов

через

 

которые

 

проходит

 

максималь

-

ный

 

ток

 

защиты

в

 

то

 

время

 

как

 

плоские

 

поверхности

 

(

особенно

 

экранированные

остаются

 

наименее

 

по

-

ляризованными

 

и

 

защищенными

В

 

результате

 

таких

 

геометрических

 

сложностей

 

при

 

установке

 

ряжевых

 

фундаментов

 

рекомендуется

 

использовать

 

несколь

-

ко

 

анодов

 

для

 

катодной

 

защиты

.

К

 

сказанному

 

можно

 

добавить

что

 

в

 

почвах

 

с

 

вы

-

сокими

 

значениями

 

удельного

 

сопротивления

 

для

 

обеспечения

 

хорошего

 

уровня

 

защиты

 

необходимо

 

рассматривать

 

вариант

 

установки

 

большого

 

коли

-

чества

 

анодов

причем

 

закапывать

 

их

 

нужно

 

вбли

-

зи

 

опоры

 (

на

 

расстоянии

 

менее

 0,6 

м

). 

Для

 

больших

 

ряжевых

 

фундаментов

 

горизонтально

 

заложенные

 

аноды

 

являются

 

более

 

предпочтительными

 

для

 

за

-

щиты

 

горизонтальных

 

участков

 

решетки

 

фундамен

-

та

При

 

этом

 

для

 

защиты

 

вертикальных

 

участков

 

ре

-

комендуются

 

вертикально

 

заложенные

 

аноды

Тем

 

не

 

менее

для

 

обеспечения

 

полной

 

катодной

 

защиты

 

ключевых

 

элементов

 

фундамента

находящихся

 

под

 

максимальным

 

напряжением

 (

обычно

 — 

вертикаль

-

ных

 

стоек

), 

может

 

потребоваться

 

сочетание

 

верти

-

кальных

 

и

 

горизонтальных

 

анодов

.

Благодарность

Данная

 

статья

 

является

 

результатом

 

работы

 

над

 «

Руководством

 

по

 

катодной

 

защите

 

опор

 

линии

 

электропередачи

» (

Управление

 

объектами

 

воздуш

-

ной

 

электропередачи

 3256), 

финансирование

 

кото

-

рого

 

осуществлялось

 

членами

 

тематических

 

групп

 

компании

 CEATI 

по

 

управлению

 

объектами

 

воздуш

-

ной

 

электропередачи

 (TLAM) 

и

 

проектированию

 

воз

-

душных

 

линий

 

и

 

борьбе

 

с

 

чрезвычайными

 

ситуация

-

ми

 (TODEM).  

Больше

 

информации

 

на

:

CEATI International | www.ceati.com

Бадия

 

Бэчоур

 ([email protected]) — 

ин

-

женер

-

конструктор

 

рабочей

 

группы

 

по

 

техниче

-

скому

 

обслуживанию

 

компании

 AltaLink 

в

 

Калгари

Канада

Является

 

профессиональным

 

инженером

 

Ассоциации

 

профессиональных

 

инженеров

 

и

 

гео

-

физиков

 

Альберты

 

и

 

членом

 

Национальной

 

ассо

-

циации

 

специалистов

 

по

 

коррозии

 (NACE). 

По

 

ре

-

зультатам

 

выполнения

 

академических

 

требований

 

получила

 

технический

 

сертификат

 NACE. 

Занимает

-

ся

 

проектированием

 

и

 

внедрением

 

способов

 

борь

-

бы

 

с

 

коррозией

 

и

 

защитных

 

программ

 

в

 

компании

AltaLink.

Даррен

 

Вибе

 ([email protected]) — 

инже

-

нер

специализирующийся

 

на

 

линиях

 

электропе

-

редачи

Работает

 

в

 SaskPower — 

главной

 

электро

-

энергетической

 

компании

 

Саскачевана

Канада

Является

 

профессиональным

 

инженером

проект

-

ным

 

менеджером

 

и

 

имеет

 

сертификат

 NACE 

в

 

обла

-

сти

 

катодных

 

защит

Проводя

 

экспертные

 

консульта

-

ции

 

по

 

вопросам

 

управления

 

и

 

администрирования

 

проектами

связанными

 

с

 

линиями

 

электропереда

-

чи

Вибе

 

успешно

 

выполнил

 

большое

 

число

 

много

-

миллионных

 

проектов

 

и

 

контрактов

 

в

 

области

 

стро

-

ительства

 

и

 

эксплуатации

 

линий

 

электропередачи

 

72 

кВ

 

и

 

выше

.

Алекс

 

Могилевский

 

([email protected]

закончил

 

Московский

 

государственный

 

технический

 

университет

Обучался

 

по

 

направлению

 

электро

-

техники

Является

 

менеджером

 

в

 

области

 

передачи

 

и

 

распределения

 

электроэнергии

 

компании

 CEATI 

International Inc. 

Отвечает

 

за

 

разработку

 

программы

 

управления

 

активами

 

в

 

области

 

воздушной

 

электро

-

передачи

а

 

также

 

за

 

несколько

 

специальных

 

про

-

грамм

 

энергетических

 

компаний

связанных

 

с

 

защи

-

той

 

и

 

управлением

заземлением

 

и

 

молниезащитой

функционированием

 

энергетической

 

системы

 

и

 

ин

-

теллектуальными

 

сетями

.

Пейман

 

Тахери

 ([email protected]) — 

технический

 

директор

 

компании

 Matergenics 

Engineering. 

Является

 

профессиональным

 

инже

-

нером

 

и

 

членом

 NACE 

и

 ASME. 

Имеет

 

сертификат

 

NACE 

в

 

области

 

катодной

 

защиты

а

 

также

 

опыт

 

ра

-

боты

 

в

 

ее

 

проектировании

 

и

 

монтаже

В

 

различных

 

энергетических

 

компаниях

 

занимался

 

техническими

 

инспекциями

 

коррозии

оценкой

 

коррозионных

 

ри

-

сков

 

и

 

борьбой

 

с

 

ними

.

Мехруз

 

Заманзаде

 ([email protected]) — 

сертифи

-

цированный

 

специалист

 NACE 

в

 

области

 

коррозии

покрытий

выбора

 

материалов

 

и

 

катодной

 

защиты

Имеет

 

множество

 

наград

в

 

том

 

числе

премии

 NACE, 

ASM 

и

 Colonel Cox. 

За

 

время

 

работы

 

производил

 

ис

-

следования

 

в

 

области

 

оценки

 

риска

 

коррозии

 

и

 

ана

-

лизировал

 

связанные

 

с

 

ней

 

разрушения

Занимался

 

коррозией

покрытиями

 

и

 

повреждениями

 

материа

-

лов

 

в

 

строительной

нефтяной

 

и

 

газовой

 

индустрии

а

 

также

 

проблемами

 

устаревающего

 

оборудования

 

энергетических

 

компаний

 

и

 

авиации

.

ВОЗДУШНЫЕ 

ЛЭП


Page 7
background image

21

Январь

февраль

 2017

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

Настоящая

 

статья

написанная

 

на

 

базе

 

от

-

чета

 

компании

 CEATI Internetional Inc., 

дает

 

об

-

щие

 

представления

 

о

 

методике

 

обследования

 

опор

 

ВЛ

 

на

 

предмет

 

оценки

 

их

 

коррозионного

 

по

-

ражения

 

и

 

предлагаемых

 

путях

 

защиты

 

сталь

-

ных

 

элементов

находящихся

 

над

 

и

 

под

 

землей

Обращает

 

на

 

себя

 

внимание

 

задача

которую

 

ставят

 

авторы

 — 

повышение

 

информирован

-

ности

 

специалистов

 

энергетической

 

отрасли

 

о

 

проблемах

связанных

 

с

 

коррозией

 

конструкций

и

 

предлагаемых

 

решениях

 

по

 

снижению

 

рисков

 

разрушения

 

конструкций

 

по

 

этой

 

причине

Вопросы

поднимаемые

 

авторами

 

статьи

акту

-

альны

 

и

 

для

 

нашей

 

страны

так

 

как

 

кроме

 

наличия

 

в

 

энергосистемах

 

большого

 

количества

 

старых

 

опор

в

 

настоящее

 

время

 

широкое

 

распростране

-

ние

 

получили

 

стальные

 

фундаменты

 

различных

 

конструкций

в

 

том

 

числе

 

в

 

виде

 

свай

 — 

оболочек

 

большого

 

диаметра

забивных

 

или

 

винтовых

.

Безусловно

 

важным

 

является

 

общий

 

подход

 

к

 

оценке

 

рисков

 

коррозии

 

систем

 

защиты

 

с

 

уче

-

том

 

их

 

стоимости

 

при

 

установке

 

и

 

при

 

эксплуа

-

тации

В

 

статье

 

указано

что

 

если

 

разрушения

 

от

 

коррозии

 

значительны

то

 

уже

 

поздно

 

думать

 

о

 

способах

 

защиты

 — 

необходимо

 

принимать

 

меры

 

по

 

усилению

 

или

 

замене

 

конструкций

Во

-

прос

 

защиты

 

от

 

коррозии

 

существующих

 

опор

 

должен

 

быть

 

решен

 

на

 

начальной

 

стадии

 

эксплу

-

атации

 

ВЛ

 

с

 

учетом

 

реальных

 

условий

 

в

 

районе

 

прохождения

 

трассы

Авторы

 

экономически

 

обосновывают

 

целесо

-

образность

 

проведения

 

обследований

 

в

 3 

этапа

:

– 

сбор

 

архивных

 

данных

 

для

 

выявления

 

участ

-

ков

 

ВЛ

подверженных

 

наибольшему

 

риску

 

раз

-

рушений

 

от

 

коррозии

;

– 

инспекцию

 

коррозионной

 

активности

 

среды

 (

с

 

про

-

ведением

 

измерений

 

по

-

тенциала

  «

опора

-

почва

», 

сопротивления

 

почвы

 

и

 

ее

 

кислотности

), 

визу

-

альным

 

осмотром

 

опоры

 

на

 

уровне

 

земли

 (

в

 

месте

 

максимальной

 

коррозион

-

ной

 

активности

);

– 

обследование

 

состояния

 

отдельных

 

опор

 

с

 

измере

-

нием

 

коррозионных

 

потерь

 

элементов

находящих

-

ся

 

в

 

наиболее

 

агрессив

-

ных

 

условиях

 

с

 

откопкой

 

грунта

 

в

 

переходной

 

зоне

 

(15 

см

 

выше

 

и

 90 

см

 

ниже

 

уровня

 

грунта

). 

Предлагаемые

 

методи

-

ки

 

обследования

 

конструк

-

ций

 

для

 

принятия

 

решения

 

КОММЕНТАРИЙ

Любовь КАЧАНОВСКАЯ, к.т.н., заведующая НИЛКЭС

ООО «ПО «Энергожелезобетонинвест»

Фундаменты

 

высотных

 

опор

 

ВЛ

 220 

кВ

 

Че

-

репеть

-

Орбита

-

Спутник

-

Калужская

, 2012 

г

.

о

 

путях

 

снижения

 

рисков

 

их

 

разрушения

 

от

 

коррозии

 

ис

-

пользуются

 

в

 

нашей

 

стране

 

достаточно

 

давно

Счита

-

ем

что

 

использование

 

трех

-

этапного

 

подхода

 

к

 

обследо

-

ванию

 

опор

 

позволит

при

 

необходимости

привлекать

 

на

 

каждой

 

стадии

 

специалистов

 

различного

 

профиля

.

В

 

статье

 

предлагается

 

к

 

использованию

 

катод

-

ная

 

защита

 

конструкций

причем

 

предпочтение

 

для

 

опор

 

ВЛ

 

отдается

 

гальваническому

 

варианту

при

 

котором

 

организуется

 

подача

 

электронов

 

от

 

анодов

 

(

расходуемых

 

элементов

), 

закопанных

 

вблизи

 

опоры

 

и

 

электрически

 

соединенных

 

с

 

ней

к

 

основному

 

ме

-

таллу

 

конструкций

Указывается

что

 

для

 

обеспе

-

чения

 

защиты

 

на

 10–15 

лет

 

необходимо

 

учитывать

 

большое

 

количество

 

характеристик

 

почвы

кон

-

структивные

 

решения

 

опор

 

и

 

фундаментов

перепа

-

ды

 

температуры

уровень

 

аэрации

Для

 

определения

 

оптимального

 

места

 

установки

 

и

 

массы

 

анодов

 

тре

-

буется

 

использование

 

компьютерного

 

моделирова

-

ния

приспособления

 

к

 

использованию

 

автоматизиро

-

ванного

 

проектирования

 

катодных

 

защит

которое

 

разработано

 

в

 

настоящее

 

время

 

только

 

для

 

трубо

-

проводов

 

и

 

морских

 

сооружений

.

Вопрос

 

защиты

 

стальных

 

элементов

 

опор

 

в

 

на

-

шей

 

стране

 

решается

 

на

 

стадии

 

проектирования

 

и

 

изготовления

 

конструкций

 

путем

 

нанесения

 

на

 

все

 

элементы

 

опор

 

цинкового

 

покрытия

которое

 

явля

-

ется

 

одним

 

из

 

вариантов

 

систем

  «

катодной

 

защи

-

ты

». 

Гальваническая

 

пара

  «

цинк

-

сталь

» 

работает

 

таким

 

образом

что

 

основной

 

металл

 

конструкции

 

надежно

 

защищен

пока

 

не

 

из

-

расходован

 

весь

 

цинк

 

защитного

 

покрытия

Опыт

 

использования

 

оцинкованных

 

типовых

 

кон

-

струкций

 

с

 

начала

 1970-

х

 

годов

 

подтверждает

 

факт

 

надежной

 

защиты

 

элементов

 

опор

 

в

 

боль

-

шинстве

 

условий

 

эксплуатации

Опыта

 

использования

 

большо

-

го

 

количества

 

металлических

 

фундаментов

 

в

 

районах

 

с

 

повы

-

шенной

 

степенью

 

коррозионной

 

активности

 

пока

 

еще

 

не

 

до

-

статочно

Нет

 

и

 

нормативной

 

методической

 

документации

которая

 

помогала

 

бы

 

при

 

про

-

ектировании

 

принимать

 

эконо

-

мически

 

обоснованные

 

решения

.

Считаем

 

необходимым

 

раз

-

работать

 

на

 

уровне

 

СТО

 

ПАО

 

«

Россети

»  «

Рекомендации

 

по

 

защите

 

стальных

 

фундамен

-

тов

 

опор

 

в

 

зависимости

 

от

 

их

 

конструктивных

 

особенностей

 

и

 

условий

 

их

 

эксплуатации

». 

ВОЗДУШНЫЕ 

ЛЭП


Оригинал статьи: Снижение риска коррозии

Читать онлайн

Компания CEATI выясняет механизмы развития коррозии и определяет условия, при которых она возникает.
Комментарий к статье:
Любовь Качановская, к.т.н., заведующая НИЛКЭС ООО «ПО «Энергожелезобетонинвест».

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(78), май-июнь 2023

Ранговый анализ и ансамблевая модель машинного обучения для прогнозирования нагрузок в узлах центральной энергосистемы Монголии

Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Мировой опыт
Русина А.Г. Осгонбаатар Т. Матренин П.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»