КТП для систем обогрева трубопроводов

Комплектные трансформаторные подстанции являются неотъемлемой частью системы обогрева протяженных трубопроводов, которая работает на основе скин-эффекта (индукционно-резистивный обогрев).

Система индукционно-резистивного обогрева состоит из следующих основных элементов:

• нагревательные индукционно-резистивные элементы с соответствующим крепежом т тепловой изоляцией,
• система питания - комплектные трансформаторные подстанции,
• система контроля и управления.

Нагревательный элемент скин-системы обогрева трубопроводов

Индуктивно-резистивный нагреватель представляет собой короткозамкнутую коаксиальную линию, внутренний изолированный проводник которой свободно помещен в ферромагнитную трубку. Внутренний проводник в конце плеча обогрева электрически соединяется с внешней трубкой, а в начале плеча подается переменное напряжение от источника питания. При протекании электрического тока создается электромагнитное поле в зазоре и на внутренней поверхности трубки. Протекающий по жиле проводника ток индуцирует магнитное поле, взаимодействующее с током обратного направления, протекающего по трубке. Переменный ток течет по всему сечению внутреннего проводника, поскольку на промышленной частоте в немагнитном материале с хорошей проводимостью заметного поверхностного эффекта не возникает. В ферромагнитном внешнем проводнике (стальной трубе) скин-эффект ярко выражен и весь ток течет по внутреннему слою трубы тощиной около 1 мм, а потенциал наружной поверхности трубы остается практически нулевым. В силу малой толщины скин-слоя, основное тепловыделение (до 80%) происходит в стальной трубе.

Достоинства скин-системы:

• электробезопасность – внешняя часть элемента имеет нулевой потенциал, а кроме того заземлена,
• возможность использования в трубопроводах большой длины – до 30 километров,
• не требует наличия сопроводительной сети, позволяет осуществлять питание с одного конца и имеет высокую энергоэффективность.

Для обеспечения надежности источника питания и создания необходимых условий для персонала при его обслуживании ЗАО "ЧЭМЗ" предлагает комплектные трансформаторные подстанции для питания систем обогрева трубопроводов.

Назначение КТП:

• гальваническая развязка первичной цепи трехфазного высоковольтного напряжения от вторичных цепей;
• преобразование трехфазного напряжения в необходимые по уровню двухфазное или однофазное;
• защита первичных и вторичных трехфазных и двухфазных цепей от перегрузок, перенапряжений и аварийных режимов работы;
• контроль и управление режимами электрообогрева.

Конструктивно КТП представляет собой блок-контейнер, состоящий из трех отсеков:

• отсек высокого напряжения;
• отсек трансформатора;
• отсек низшего напряжения.

Блок-контейнер КТП снабжен системой обогрева, освещения, вентиляции, охранно-пожарной сигнализации.

В отсеке высокого напряжения устанавливается распределительное устройство 6-10 кВ на базе камер КСО, включающее в себя в общем случае ячейки ввода, ТСН и защиты трансформатора. По требованию заказчика в РУВН может предусматриваться учет и измерение.

Отсек трансформатора представляет собой изолированное помещение с маслоприемником и защитным сетчатым ограждением.

В отсек РУНН предусматривается распределительное устройство на базе НКУ или КСО в зависимости от уровня требуемого напряжения питания скин-системы.

В качестве силовых трансформаторов применяются трансформаторы масляного типа ТМГ (герметичные) либо сухие со специальной схемой соединения обмоток по схеме Скотта. Применение данной схемы обусловлено необходимостью обеспечения симметрии токов на трехфазной стороне РУВН при подключении однофазной ( при одном плече нагрева) или двухфазной нагрузки ( при двух плечах нагрева). Обязательным условием применения трансформатора Скотта является симметрирующее устройство на базе группы конденсаторов. Каждый трансформатор выполняется по индивидуальному проекту, так как имеет нестандартное выходное напряжение, которое определяется длиной обогреваемого трубопровода.

Специальный трансформатор

Контроль и управление за системой обогрева выполняется шкафом управления с микропроцессорным устройством , которое отвечает за поддержание температурного режима трубопровода, тестирование и ведение протокола основных параметров системы ( температура трубы и нагревателя, напряжение и ток в нагрузке, режим работы системы.

Типовые варианты принципиальной схемы КТП для скин-систем

Однотрансформаторная КТП

Двухтрансформаторная КТП (с резервным трансформатором)