Пример расчета гальванической защиты
Пусть требуется рассчитать систему ГЗ для защиты двух почти параллельных новых построенных отводов от действующей газопроводной сети, электрически отсеченных от нее и от вводов в доме изолирующими фланцами. Диаметр каждого отвода D = 0,057 м, толщина стенки 8 = 3,5 мм, длина 30 м, глубина прокладки hT = 1,5 м. Расстояние между отводами 20 м, удельное сопротивление грунта рг = 10 Ом. м. Необходимый суммарный начальный ток защиты обоих отводов, определенный по данным опытного включения передвижной катодной станции, равен JH = 0,2 А.
Для устройства ГЗ доступны типовые комплектные Mg - аноды ПМ-10У длиной Ь=0,7 м, диаметрами засыпки (активатора) dj=0,2 м и стержня da = 0,13 м, массой G = 30 кг. Удельное сопротивление
РД 153-39.4-091-01
засыпки р3= 2 Ом. м, необходимый срок эксплуатации Т не менее 10 лет. Глубина установки анода h = 1,85 м.
Для иллюстрации сравним значения R в формуле (У.1), вычисляемые по формулам (У. 13) и (У.2).
По формуле (У. 13) для ПМ-10У
Для расчетов по формуле (У.2) необходимо вычислить все 3 слагаемых ее правой части.
Сопротивление растеканию тока вертикального анода вычисляем по формуле (У. 10):
Сопротивление соединительного медного провода длиной Ц,, = 10 м (ГА размещен в середине между отводами) и сечением S = 5 мм2 вычисляем по формуле (У.7):
Для вычисления переходного сопротивления трубопровода Rnep, входящего в уравнение (У.5), необходимо рассчитать продольное сопротивление трубы Rnpw. Приняв по справочным данным удельное сопротивление трубной стали рм = 0,25 Ом.мм2/м, по формуле (У 
.4) получаем:
Пусть начальное сопротивление изоляции R'H3, определенное из данных опытного включения катодной станции, равно 200 Ом.м2. Тогда сопротивление изоляции на единицу длины трубы по формуле (У. 6) равно
Используя формулу (У.5) для начального переходного сопротивления 
труба/земля RneD, получаем уравнение:
Решая это уравнение с помощью подходящей компьютерной программы (например, Еигеса) или «ручным» методом последовательных приближений, получим Rnep = 1147 Ом. м По формуле
РД 153-39.4-091-01
(У.З) вычисляем начальное входное сопротивление каждого трубопровода:
Таким образом, вычисляемое по уравнению (У.2) сопротивление цепи ГА-труба равно (с учетом того, что соединительных проводов и трубопроводов по 2):
Как видно, эта величина почти не отличается от вычисленной по простейшей формуле (У. 13) для ПМ-10У (4,88 Ом). Видно также, что основной вклад в R вносит сопротивление растеканию тока ГА (96%).
Оценим необходимый защитный ток к концу планируемого периода эксплуатации ГЗ (Т не менее 10 лет), исходя из падения во времени входного'сопротивления трубопровода RT по формуле:
(У. 18)
где RTK и Rra - конечное и начальное входное сопротивление трубопровода;
у - коэффициент старения изоляции.
Приняв 
у = 0,08, из (У. 18) получим при Т = 10 лет:
Поэтому можно принять, что необходимый защитный ток для обоих отводов через 10 лет эксплуатации ГЗ составит 1/0,67 = 1,5 начального, т.е.
На сопротивлении же цепи ГА-труба указанное снижение RT практически не скажется.
Ток, генерируемый одним анодом (формула (У.1)), равен
меньше требуемого для защиты обоих отводов (JH= 0,20, JK = 0,3 А), поэтому необходимо устройство группы ГА. Используя формулу (У. 16) при ηср = 0,85, получим предварительное число анодов в группе:
РД 153-39.4-091-01
Принимаем ηгр = 3. При расстоянии между анодами а = 2 м отношение а/lаз = 2 / 0,7 = 2,86 ≈ 3. По графику рис. У1 при данном а/1аз и пф = 3 находим коэффициент использования анодов η « 0,82, мало отличающийся от предварительно принятого. Поэтому окончательно принимаем число ГА в грунте nгр = 3, и максимальная сила тока ГЗ должна быть равна (формула (У. 17)):
т.е. практически совпадает с необходимой конечной (через 10 лет) силой тока ГЗ JK = 0,3 А. Для уменьшения этого тока до необходимой начальной величины 0,2 А в цепь ГА-трубопроводы необходимо включить регулируемый резистор; после его полного вывода через 10 лет сила тока и станет равной 0,3 А.
Теперь можно оценить, будет ли приемлемой потеря массы ГА за 10 лет. Так как начальный и конечный токи защиты на 1 анод равны соответственно 0,2/ 3 = 0,067 А и 0,3 / 3 = 0,1 А, то средний ток за 10 лет равен J, ср = 0,067 + [(0,1 - 0,067) /10] х5 = 0,084 А
Потеря массы анода AG за 10 лет эксплуатации по формуле (У.14) равна: 10 = (AG х 2330х 0,6 хО,9) / (8760 х 0,084), отсюда AG = 5,85 кг. Таким образом масса анода уменьшится всего на 20%. Однако ввиду необходимости дальнейшего (после 10 лет) увеличения защитного тока в результате старения изоляции защита трубопроводов данной группой ГА уже не будет обеспечиваться, так как сила тока от нее не может превысить указанного максимального значения:
РД 153-39.4-091-01
Приложение Ф
(Информационное)
Расчет дренажной защиты
Ф.1Расчет усиленной дренажной защиты в городских условиях сводится к вычислению тока дренажа, радиуса действия одного усиленного дренажа и сечения дренажного кабеля.
Ф.2 Средний ток дренажа 1др может быть вычислен так же, как защитный ток при катодной защите - из расчетной защитной плотности тока j (формулы (П.11, П. 12) Приложения 77):
(Ф-1)
Ф.З Радиус действия дренажа R (м) вычисляется так же, как радиус действия катодной станции (формула (П. 13) Приложения 77):
(Ф.2)
где К (м2/га) - удельная плотность поверхности защищаемых трубопроводов на единицу площади территории их размещения.
Ф.4 Сопротивление дренажного кабеля RKa6. (Ом) вычисляется по формуле:
(Ф.З)
где идр - номинальное напряжение на выходе дренажа (для выпускаемых усиленных дренажей идр = 6 или 12 В). Ф.5 Сечение дренажного кабеля равно:
(Ф.4)
где ркаб - удельное сопротивление металла кабеля (для меди Ркаб = 0,0175 Ом.мм2/м), 1каб (м) - полная длина кабеля.
РД 153-39.4-091-01
Приложение X
(Рекомендуемое)