Milano, 25 novembre 2015

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1 Milano, 25 novembre 2015 Gli atti dei convegni e più di contenuti su

2 mct Petrolchimico 2015 Protezione contro le scariche atmosferiche di giunti e flange isolanti per Pipelines con Protezione Catodica

3 Riferimento commerciale: PIERQUINTO BIGLIARDI Ingegnere Direttore Commerciale DEHN ITALIA S.p.A. I BOLZANO BZ VIA G. Di Vittorio, 1/B TEL FAX Cell info@dehn.it P.IVA:

4 Riferimento tecnico: JOCHEN RUNGGALDIER Coordinatore tecnico e marketing Jochen.Runggaldier@dehn.it DEHN ITALIA S.p.A. I BOLZANO BZ VIA G. Di Vittorio, 1/B TEL FAX Cell info@dehn.it P.IVA:

5 Sistema di Protezione Catodica Le tubazioni adibite al trasporto ed alla distribuzione di gas, acqua e di prodotti petroliferi, posate per la maggior parte nel terreno, sono soggette a corrosione. A ciò si può porre rimedio dotando le tubazioni di una protezione catodica. Fonte: APCE [ ] / 9366_D_1

6 Giunti o flange d'isolamento Affinché la Protezione Catodica risulti efficace è però necessario che le condutture: siano dotate di un rivestimento isolante di qualità; non siano a contatto metallico con strutture estranee; siano elettricamente isolate da quelle parti che costituiscono per esse una messa a terra di bassa resistenza, come pure da loro tratti od impianti a cui non si intenda o non si possa estendere la protezione catodica. L isolamento elettrico delle tubazioni si realizza mediante componenti speciali denominati Giunti Isolanti o Flange isolanti Fonte: Schuck, Steinheim: Trans-Austria- Pipeline, DN , PN [ ] / 9366_D_1

7 Problematiche dei giunti e delle flange isolanti A giunti e flange isolanti si richiedono: Una tenuta idraulica ed una resistenza alle sollecitazioni meccaniche e termiche almeno pari a quelle della tubazione in cui essi saranno inseriti La capacità di sopportare senza subire danni eventuali sovratensioni che possono manifestarsi su un tratto della conduttura Interferenze elettromagnetiche Correnti di guasto a terra / corto circuito Correnti vaganti dovute a linee ferroviarie elettriche Conduttura [ ] / 9366_D_1

8 Aree di raccolta A d, A m, A l, A i per fulminazione diretta/indiretta A m Area di raccolta per fulminazione vicino alla struttura A l Area di raccolta per fulminazione su una linea A i Area di raccolta per fulminazione vicino ad una linea A d Area di raccolta per fulminazione su una struttura isolata Lit.: DIN EN (VDE ): , Bild A / 8374_D_4

9 Fulminazione diretta / indiretta Fulminazione diretta del servizio S 3 50 % 50 % S 3 S 4 Conduttura Giunto / Flangia d'isolamento 25 % 50% 100 ka (10/350us) 25 % Fulminazione diretta ed indiretta del servizio Coax-Connection Box / 9268_D_1

10 Fulminazione diretta / indiretta [ ] / 9740_E_1

11 Protezione dei giunti tramite spinterometri

12 Accortezze nell impiego degli spinterometri L R La caduta di tensione U max = U L * + U bo non deve superare la tenuta del Giunto isolante Û: U max < Û

13 Tensione sul giunto di isolamento in caso di fulminazione (schema) spinterometro isolamento U max = U L * + U bo R trascurabile; L = 1 µh / m H=15 cm; L1=L2=35 cm Ltot~1 m U L *= 1m x 10kV/m = 10kV Spinterometro usato: EXFS 100 Ubo = 30V U max = U L * + U bo ~ 10 kv Giunto isolante di Classe 1 (5 kv rms ) Û = 5 kv x Sqr (2) = 7 kv NON è garantita la protezione del giunto/flangia I imp = 100 ka (10/350 µs) *U L = 10 kv/m con Iimp 100kA / 6764_E_22

14 Schematic test set-up lightning current generator 200 ka, 10/350 µs external EXFS 100 spark gap 100 ka T 1 =10 µs connecting cable length l (25 mm 2 ) A I partial A I tot pipeline ins. joint with spark gap International Workshop / 6765_E_2

15 Photos of the test set-up International Workshop / 6765_E_4

16 Oscillograms of the impulse current test 10/350 µs wave form Oscillogram 1: Test 1 - Connecting cable length of 40 cm total current current flowing through EXFS International Workshop µs / 6765_E_6

17 Oscillograms of the impulse current test 10/350 µs wave form Oscillogram 2: Test 2 - Connecting cable length of 60 cm total current current flowing through EXFS International Workshop / 6765_E_7

18 Raccomandazioni di AFK AFK 5 Raccomandazioni Aprile 2010 Protezione contro la corrosione catodica in coordinamento con le zone a rischio di esplosione Il comitato di lavoro DVGW / VDE per i problemi di corrosione (AFK) offre suggerimenti per l'installatore e per il gestore di sistemi di protezione contro la corrosione catodica sulla installazione, il funzionamento e il monitoraggio dei sistemi / 5320_D_2

19 Spinterometri di seazionamento Ex Procedura di scelta secondo AFK Coordinamento col giunto d'isolamento secondo AfK-Raccomandazione Nr. 5 A seconda della massima pendenza dell impulso di corrente, della classe dell LPS e della lunghezza del cavo di collegamento, la rigidità dielettrica del giunto d'isolamento può essere superata a causa della caduta di tensione attraverso il cavo di collegamento. Ciò può già verificarsi (in caso di un Giunto d'isolamento di classe I ed una classe di LPS I) nel caso di un cavo di lunghezza totale pari o superiore a 300 mm (per questo motivo le lunghezze standard dei cavi sono limitate a 300 mm) / 5320_D_1

20 Spinterometri di sezionamento Ex Procedura di scelta secondo AfK AfK-Raccomandazione Nr. 5: Misure da adottare in caso di coordinamento non garantito Se ad es. lo spinterometro è installato fuori terra: Posa in parallelo del cavo di alimentazione e del ritorno (può essere intrecciato). Disposizione coassiale dei cavi (vedi Figura B.1) Spinterometro Guida DIN Morsetti Armatura Rif.: Fig. B.1 Palo di misura Fondamenta in cemento Nota: Si consiglia di effettuare un test di tipo presso un laboratorio con corrente impulsiva di fulmine secondo l LPL. Giunto d'isolamento Cavo coassiale: Schermo Tubo Es. tipo / 6764_D_37

21 Determinazione della caduta di tensione risultante NAK SN 4631 Coax-Connection Box con EXFS 100 integrato Connessione coassiale di spinterometri con bassa tensione di innesco per l equipotenzializzazione secondo la IEC Conduttura Cavo di collegamento coassiale N2XSY 01X35/16 06/10 kv U max L = L = mm mm S = mm Conduttura A Generatore di impulso 100 ka; 10/ ka/µs Giunto / Flangia d'isolamento Coax-Connection Box / 9131_D_1

22 Cavo raccomandato Cavo per media tensione N2XSY sec. VDE Dati tecnici Tipo N2XSY 01X35/16 6/10 kv RT Tens. Nom. U o 6 kv Tens. Nom. U 10 kv Massima tensione continuativa d esercizio in 12 kv sistema trifase Tensione di prova 21 kv Materiale del rame puro conduttore Tipo di conduttore multifilare, classe 2 Isolamento XLPE DIX8 Materiale guaina PVC DMV6 Ritardante la fiamma VDE / IEC Il cavo non è incluso nella fornitura Applicazione: Installazione nel terreno, sotto l'acqua, all'aperto, all'interno di edifici e in canaline per centrali elettriche, impianti industriali e reti di distribuzione. Secondo VDE , i cavi devono essere protetti dalla luce solare diretta. Fonte: Coax-Connection Box / 9129_D_1

23 Misura delle cadute di tensione Comparazione col collegamento convenzionale Länge Lunghezza des Verbindungskabels del cavo di collegamento 1 m1 m2 m2 m3 m3 m 4 4m m 5 m Spannungsfall Caduta di tensione [kv] bei (Umax) 10 in kv ka/µs con 10 ka/µs Spannungsfall [kv] bei 7,5 Caduta ka/µs di tensione (Umax) in kv con 7,5 ka/µs Spannungsfall [kv] bei 5 Caduta ka/µsdi tensione (Umax) in kv con 5 ka/µs Caduta di tensione (Umax) in kv con 3,75 ka/µs Caduta di tensione (Umax) in kv con 2,5 ka/µs Herkömmliche CollegamentoVerbindung convenzionale10,1 10,120,2 20,230,2 30,2 40,3 40,3 -- Koaxial-Anschluss Collegamento coassiale 7,0 7,0 9,2 9,2 11,0 11,0 14,5 14,5 17,9 Herkömmliche Collegamento Verbindung convenzionale 7,6 7,6 15,2 15,2 22,7 22,7 30,3 30,3 - - Koaxial-Anschluss 5,4 7,1 8,3 11,2 13,3 Collegamento coassiale 5,4 7,1 8,3 11,2 13,3 Herkömmliche Verbindung 5,1 10,1 15,1 20,2 - Collegamento Koaxial-Anschluss convenzionale 3,8 5,1 4,9 10,1 5,7 15,1 7,9 20,2 8,6 - Collegamento coassiale 3,8 4,9 5,7 7,9 8,6 Tabelle 2: Messung des Spannungsabfalls an herkömmlicher Verbindung vs. Koaxial-Anschluss Collegamento convenzionale 3,9 7,8 11,7 15,6 - Collegamento coassiale 2,9 3,8 4,3 6,2 6,4 Collegamento convenzionale 2,6 5,2 7,8 10,4 - Collegamento coassiale 2,2 2,7 3,0 4,4 4,6 S = 300 mm Coax-Connection Box / 9133_D_1

24 Misura delle cadute di tensione Comparazione col collegamento convenzionale Vantaggi del collegamento tramite cavo coassiale: L effetto protettivo è fino a tre volte superiore a quello dei sistemi di connessione convenzionali di pari lunghezza Ovvero La lunghezza di collegamento che garantisce pari effetto protettivo è fino a tre volte superiore a quello dei sistemi di connessione convenzionali Coax-Connection Box / 9133_D_1

25 Esempio: valutazione di una installazione Giunto d'isolamento di classe I Classe I U PW = 5 kv Û = 7 kv Tabella 2: U max con 2,5 ka/µs e S = 500 mm; L = 4,0 m 6,3 kv Condizione: U max < Û 6,3 kv < 7,0 kv BSK III 100 ka Conclusione: il giunto è protetto S 3 L = 4,0 m S = 500 mm Conduttura Conduttura Giunto / Flangia d'isolamento Classe I U PW = 5 kv Û = 7 kv 25 ka (10/350 µs) di/dt = 2,5 ka/µs 25 % 50% 25 % Coax-Connection Box / 9268_D_1

26 Collegamento alla conduttura (Es. di applicazione: linea a lunga distanza per Etilene) Conduttura Cavo di collegamento coassiale Giunto d'isolamento Punti di connessione (protetti contro la corrosione) Coax-Connection Box / 9136_D_1

27 Installazione Outdoor in cassetta (Es. di applicazione: linea a lunga distanza per Etilene) Coax-Connection Box / 9135_D_1

28 Protezione di un sistema Protezione Catodica Protezione uscita raddrizzatore Protezione ingresso di misura Spinterometri di sezionamento Cassetta per la protezione del giunto interrato Dispositivo di scarica delle sovratensioni sulla conduttura Scaricatore di corrente di fulmine nel quadro LPS isolato

29 Grazie per l attenzione Protezione contro le scariche atmosferiche di giunti e flange isolanti per Pipelines con Protezione Catodica