Метод определения блуждающих токов

Метод определения блуждающих токов

Электрический ток возникает в сети между двумя точками, когда они имеют разность потенциалов. Блуждающие токи возникают в грунте по той же причине, только проводником в такой ситуации выступает земля. Источник появления напряжения — устройства, работающие на электрической энергии. Чаще всего это — рельсовый электротранспорт (поезда, трамваи), работающий на постоянном токе.

Из-за слабого контакта между стыками, недостаточной изоляции рельсов от земли, происходит утечка электротока в землю (рельсы выступают в качестве нулевого проводника).

Возможны и другие причины. В практике наших специалистов встречалось:

• нарушение изоляции у действующей системы электроснабжения;
• некорректное подключение электрических устройств;
• преднамеренное заземление электроприборов на металлический трубопровод (водоснабжения, отопления, канализации), что является преступным действием, способным повлечь весьма серьезные последствия.

Необходимость измерения блуждающих токов

Опасность блуждающих токов состоит в том, что, распространяясь в грунте, они могут сталкиваться с препятствиями: трубами, оболочками кабелей, подземными и стоящими на поверхности земли металлоконструкциями. У металла удельное сопротивление ниже, чем у грунта, поэтому ток, проходя сквозь элементы конструкций вызывает образование катодной и анодной зон на входе и выходе, соответственно. Возникает процесс электролиза: металл в анодной зоне начинает окисляться и разрушаться. Также страдают и поверхностные металлоконструкции, например, рельсы. Но они получают повреждения в катодной зоне – месте выхода тока в грунт. Таким образом, грунт, в котором присутствуют блуждающие токи является агрессивным по отношению к подземным коммуникациям, элементам зданий и сооружений.

Фото 1. Измерение блуждающих токов специалистом .

Измерение блуждающих токов проводится в комплексе исследований для определения коррозионной агрессивности грунтов по отношению к подземным частям зданий и сооружений. Помимо блуждающих токов для точного расчета уровня опасности измеряют также сопротивление грунта.

Основные объекты, при проектировании и строительстве которых требуется проводить измерение блуждающих токов: трубопроводы, газопроводов, другие подземные коммуникации.

Как проводится измерение интенсивности блуждающих токов в грунтах?

Чтоб определить радиус действия блуждающих токов на интересующем участке, наши сотрудники выполняют измерение интенсивности блуждающих токов в грунтах. Если замеры производятся перед прокладкой линейных сооружений большой протяженности (трубопроводов), порядок действий наших специалистов следующий:

1. Вдоль будущей трассы через каждые 1000 метров устанавливаются медно-сульфатные электроды (разносят их на 100 м перпендикулярно оси сооружения).
2. Снятие показаний с вольтметра производится через каждые 10 секунд в течение 10 минут в каждой точке на всей протяженности объекта.

Если напряжение превышает 0,040 В, то регистрируется наличие блуждающих токов. Снятие параметров выполняется нашими специалистами в часы наибольшей нагрузки на источник появления блуждающих токов (актуально для участков вблизи железной дороги, трамвайной линии) с целью определить максимальные значения, которых достигают в данном районе блуждающие токи в грунтах.

Сотрудники нашего предприятия «СГИ» в зависимости от условий местности (например, наличие дорожного покрытия) выбирают оптимальный способ установки электродов. По окончании работ наши специалисты готовят отчетную документацию, к которой прикладывают схему трассы с указанием мест замеров, указывают погодные условия, при которых проводились измерения, прилагают результаты замеров.

Способы устранения

Единственный способ предотвращения появления блуждающих токов — убрать возможность утечки из проводников, в качестве которых выступают те же рельсы, в землю. Для этого и устраивают насыпи из щебня, устанавливают деревянные шпалы, которые нужны не только для получения прочного основания под рельсовый путь, но и повышают сопротивление между ним и грунтом.

Дополнительно практикуется монтаж прокладок из диэлектрических материалов. Но все эти способы больше подходят для ЖД магистралей, трамвайные пути изолировать таким способом сложно, так как это приводит к увеличению уровня рельсов, что в городских условиях нежелательно.

Также читайте: Методы защиты от электромагнитного излучения

В случае с распределительными пунктами и подстанциями, ЛЭП, ситуацию можно исправить применением более совершённых систем автоматического отключения. Но возможности такого оборудования ограничены, да и постоянное отключение электроснабжения, особенно в промышленных условиях, нежелательно.

Поэтому в большинстве случаев прибегают к защите трубопроводов, бронированных кабелей и металлических конструкций, расположенных в зоне действия блуждающих токов.

Активная и пассивная защита

Существует два основных способа защиты:

1. Пассивная — предупреждает контакт металла за счёт применения покрытий из диэлектрических материалов. Именно для этой цели применяют обмазку битумными мастиками, обмотку диэлектрическими изолентами, комбинацию этих способов. Но такие трубы стоят дороже, а проблема полностью не решается, потому что при глубоких повреждениях подобных покрытий защита практически не работает.

Пассивная защита

Активная защита

В различных условиях применяют отличающиеся способы защиты от электрохимической коррозии. Рассмотрим несколько основных примеров.

Защита полотенцесушителей

Главное отличие — находятся на открытом воздухе, поэтому изоляция не поможет, а отвести блуждающие токи некуда. Поэтому единственно допустимый вариант — выравнивание потенциалов.

Для решения этой проблемы применяют простое заземление. То есть восстанавливают те условия, которые были до разрыва цепи при помощи полимерных труб. При этом требуется заземление каждого полотенцесушителя или радиатора отопления.

Защита водопроводных труб

В этом случае больше подходит протекторная защита с применением дополнительного анода. Такой способ применяется и для предотвращения образования накипи в электрических водонагревательных баках.

Анод, чаще всего магниевый, соединяется с металлической поверхностью трубы, образуя гальваническую пару. При этом блуждающие токи выходят не через сталь, а через такой жертвенный анод, постепенно разрушая его. Металлическая труба при этом остаётся целой. Следует понимать, что время от времени требуется замена защитного анода.

Защита газопроводов

Для защиты этих объектов применяют два способа:

• Катодная защита, при которой трубе придают отрицательный потенциал за счёт применения дополнительного источника питания.
• Электродренажная защита предполагает соединение газопровода с источником проблем проводником. При этом предотвращается образование гальванической пары с окружающим магистраль грунтом.

Отметим, что ощутимый ущерб, наносимый металлическим конструкциям, требует применения комплексных мер. Они включают защиту и предотвращение появления опасных факторов.

Блуждающие токи. Зачем определяют их величину?

Разовое прохождение тока через металлические конструкции не оказывает большого вреда. Электролитическую коррозию вызывают постоянно действующие блуждающие токи определенных параметров.

Если появление блуждающих токов вызвано нарушением изоляции в энергосистеме или неправильным подключением электроустановок, то наиболее грамотным решением будет детальное обследование всей электрической схемы, устранение источника утечки. В случае выявления напряжений в грунтах вблизи электротранспортных магистралей, необходимо принять меры по защите металлоконструкций (трубопроводов) от их влияния (установка дренажа, изоляция металла специальными защитными покрытиями).

Конструкция прибора

Прибор изготовлен в металлическом корпусе, герметичен, предназначен для работы при температуре окружающей среды от — 30 до+60 °С при относительной влажности 100 %. Масса прибора не более 300 г, габаритный размеры 190х83х35 мм. На передней панели имеются кнопка включения-отключения прибора, три клеммы для подключения источников сигналов, кнопка ручного запуска измерений, герметичный разъем RS-232, двухцветный светодиод для индицирования ждущего режима работы прибора.

При включении кнопки питания, прибор самотестируется и проверяет заложена ли в него программ измерений.

Кнопка ручного запуска измерений заблокирована от случайного нажатия при переносе прибора. Прибор начинает производить измерения, если кнопку «Ручной пуск» держать включенной не менее 4-5 с.

Программное обеспечение «ДАР» позволяет установить автоматический или заданный диапазон измерения напряжения, блуждающих токов, катодной защиты трубопроводов на каждый канал, интервал между измерениями, количество каналов измерения 1-2, дату включения прибора и время.

Это интересно: Какие пункты включает в себя должностная инструкция бухгалтера по материалам?

Подключенный прибор может ждать дату включения день, неделю, месяц. Просмотр результатов измерений блуждающих токов трубопровода может быть в виде графиков, таблиц. Имеется масштабирование по осям «амплитуда», ‘время», электронная лупа, вывод на печать. Случайное выключение прибора не приводит к потере измеренных данных и установленного режима.

Защита от блуждающих токов

Требования к защите сооружений от коррозии установлены ГОСТ 9.602-2005. Согласно этому документу при наличии в грунте блуждающих токов для безопасной и долговременной эксплуатации применяют:

Фото 4. Универсальный мультимер АММ-1009, Медно-сульфатный переносной электрод сравнения ЭМС — 0,4 и соединительный изолированный гибкий провод длиной не менее 100 м.
Работы по определению опасности блуждающих токов и коррозионной агрессивности грунтов проводятся специалистами на высоком профессиональном уровне с использованием новейшего оборудования. Материалы исследований позволяют заранее предусмотреть необходимые меры защиты и обеспечить соответствие проектной документации всем нормативным требованиям.

Способы выявления блуждающих токов

Выявить наличие в грунте блуждающих токов позволяет специальная аппаратура. В используются надежные современные приборы, предназначенные для электрохимической защиты.

В комплект приборов для определения блуждающих токов входят:

Фото 2. Универсальный мультимер АММ-1009.

С помощью такого набора можно определить наличие постоянных токов в земле, опасное влияние переменного и блуждающего тока.

Если прокладка коммуникаций только планируется, то на стадии проектирования по трассе через каждую 1000 м измеряют разность потенциалов между точками. При обследовании действующих объектов измеряют сопротивление металла под воздействием стационарного и блуждающего токов.

Фото 3. Медно-сульфатный переносной электрод сравнения ЭМС — 0,4 и соединительный изолированный гибкий провод длиной не менее 100 м.

Блуждающие токи и полотенцесушитель

Вы заметили, что полотенцесушитель из нержавейки в ванной комнате начинает покрываться пятнами ржавчины размером с 2-3 спичечные головки. А если это пятно вытереть, то за ним стоит маленькая еле заметная точечка, которая и ржавеет, и распространяется по поверхности. Это — коррозия металла. И рок здесь ни при чем. Находящиеся в воде и земле металлические конструкции подвергаются двум типам коррозии: гальванической и так называемой «коррозии от блуждающих токов».

Блуждающие токи — токи, возникающие в земле при её использовании в качестве токопроводящей среды. Вызывают коррозию металлических предметов, полностью или частично находящихся под землёй, а иногда и лишь соприкасающихся с поверхностью земли. Характерны, в частности, для трамвайных и железнодорожных путей электрифицированных железных дорог, не обслуживаемых должным образом. В ряде случаев блуждающие токи являются следствием аварийной утечки с линий электропередачи. Очень часто «блуждающими токами» называют нулевые токи, существующие в металлических незаземленных (необнуленных) конструкциях. Неправильность употребления термина никак не уменьшает разрушительных способностей таких электро токов.

Гальваническая коррозия представляет собой электрохимическую реакцию между двумя и более различными (или разнородными) металлами. Различными, потому что для того, чтобы началась реакция, один должен быть более химически активным (или менее стабильным), чем другой или другие. Когда же речь идет о гальванической коррозии, то имеется в виду электрообмен. Все металлы обладают электрическим потенциалом, поскольку у всех атомов есть электроны, движение которых и есть электричество.

Гальваническая коррозия более активного металла начинается в тот момент, когда две или более детали из разнородных металлов, имеющие взаимный контакт (благодаря обычному соприкосновению или же посредством проводника) помещаются в жидкость, проводящую электричество (электролит). Электролитом может быть что угодно, за исключением химически чистой воды. Не только соленая морская, но и обычная вода из-под крана благодаря наличию минеральных веществ является превосходным электролитом, и с ростом температуры электропроводность ее только растет (по этой причине корпуса судов, эксплуатирующихся в жарком климате, заметно больше подвержены коррозии, чем в северных морях). Это же справедливо и по отношению к полотенцесушителям для ванной.

На примере морских судов, первый признак гальванической коррозии — вздутие краски на поверхностях, расположенных ниже ватерлинии, начинающееся обычно на острых гранях, и образование на обнажившемся металле белесого порошкообразного налета. Потом на поверхности металла начинают образовываться заметные углубления — словно кто-то выгрызает из него кусочек за кусочком. Гальваническую коррозию подводных частей подвесных моторов и угловых колонок — или любых алюминиевых частей лодки — значительно ускоряет наличие деталей из нержавеющей стали, таких, как гребные винты, триммеры (особенно если они «заземлены» на двигатель), узлы дистанционного управления. Именно на них и уходят электроны алюминиевых деталей.

Другая причина, способная ускорить процесс гальванической коррозии — это уменьшение полезной площади анодных протекторов. Но и без наличия нержавеющей стали расположенные под водой алюминиевые детали все равно подвергаются воздействию гальванической коррозии — хотя и не столь интенсивной, как при контакте с иным металлом. При наличии электролита на большинстве однородных, вроде бы, металлических поверхностях все равно образуются крошечные аноды и катоды — в тех местах, где состав сплава неоднороден или имеются посторонние вкрапления или примеси — например, частицы металла с форм или штампов.

Другая причина гальванической коррозии — подключение к береговой электросети. При этом алюминиевая подводная часть мотора посредством заземляющего вывода подключается к подводным частям других лодок и становится частью огромной гальванической батареи, связанной с погруженным в воду береговым металлом. При этом не только на одной лодке, но и на соседних коррозия значительно ускоряется.

Коррозии от блуждающих токов

Вы узнали, на что способная гальваническая коррозия при использовании электрического потенциала самих металлов. Представьте что будет, если добавить еще электричества! Произойти подобное может в том случае, если металл, по которому течет электрический ток, поместить в любой заземленный водоем (в реку, озеро, море, океан — без разницы, не в счет разве что стеклянный аквариум). Ток через воду устремится в землю. Следствием этого явится интенсивная коррозия в том месте, где произошел «пробой». В наихудшем случае та же алюминиевая подводная часть мотора может разрушиться буквально за несколько дней.

Данная разновидность коррозии отличается от гальванической, хотя природа у них одна. Гальваническая коррозия вызывается соединением двух разнородных металлов и происходит за счет разности их электрических потенциалов. Один металл выступает в роли анода, другой — в роли катода. Здесь же электрический ток попадает на подводную часть лодки из внешнего источника и через воду уходит в землю. Блуждающие токи могут вызываться не только внешними, но и внутренними источниками — коротким замыканием в сети лодки, плохой изоляцией проводки, подмокшим контактом или неправильным подключением какого-либо элемента электрооборудования.

Наиболее распространенный внешний источник блуждающих токов — береговая сеть электроснабжения. Лодка с внутренним источником блуждающих токов (например, по причине повреждения изоляции одного из проводов) может стать причиной усиленной коррозии множества соседних лодок, подключенных к той же береговой электросети, если они обеспечивают лучшее заземление. Ток при этом передается на другие лодки посредством все того же «третьего» заземляющего провода. Гораздо более неуловимый — но потенциально более опасный — случай коррозии блуждающих токов может происходить безо всяких проблем с электрооборудованием (и вашей лодки, и соседних).

Предположим, что вы возвращаетесь на стоянку после выходных на воде, подсоединяетесь к береговому источнику, чтобы подзарядить аккумулятор, и спокойно уходите домой — автоматическое зарядное устройство само отключит зарядившуюся батарею. В понедельник по соседству с вашей лодкой причаливает большой стальной катер (с ободранной и поцарапанной краской). Владелец его тоже подключается к береговой сети и тоже оставляет свою посудину на несколько дней. Электрическая батарея готова — большой стальной корпус и небольшая подводная часть вашего мотора, соединенные заземляющим проводом. В зависимости от разделяющего их расстояния, разницы размеров и времени, которое ваш сосед решил провести на берегу, в следующие выходные вы можете обнаружить, что подводная часть вашего мотора либо просто покрыта белесым налетом, либо разрушилась чуть ли не полностью.

Природа блуждающих токов кроется в разности потенциалов заземленных констукций в разных частях здания. Т.к. все металлические конструкции, должны иметь гальванический контакт с нулевым проводником во ВРУ (вводно распределительном уст-ве) или ГРШ (главном распределительном шкафу). Это называется системой уравнивания потенциалов. Для чего это делается — для того что бы взявшись за трубу и заземленное оборудование не получить удар током. Труба будет где то далеко иметь свое заземление, а, скажем, кухонная плита, в подвале дома свое и между этими 2 «землями» будет небольшая разница потенциалов, скажем 4-6В.

При расчетах сопротивление человеческого тела принимается 1000 Ом. Таким образом получается ток 5мА, что чувствительно. При 50мА наступает фибриляция сердца, а 100мА убивает. Опасно не напряжение, а ток. Описаны случаи, когда в ванной убила разность потенциалов в 4В.

Теоретически, при правильном строительстве, разности потенциалов быть не должно. Но на практике по-другому. Где-то сварное соединение заменяют на сгоны и вносят дополнительное сопротивление, а где то вставляют кусок из металлопласта. Все это приводит к возникновению разности потенциалов в разных концах или этажах трубы, которая в конце и приводит к электрохимической коррозии. Электрохимическая коррозия особо злостно ведет себя с подземными коммуникациями, проходящими через грунты с разной кислотностью, или если где то рядом есть трамваи и поезда.

Проблема коррозии смесителей и полотенцесушителей именно в том и состоит, что к ним подходят пластиковые трубы. Стояк, конечно же, из металлических труб. Металлические трубы все заземлены, в новых домах через систему уравнивания потенциалов, в старых — в подвале к контуру заземления. При использовании пластиковых труб разрывается металлосвязь между трубами стояка и металлическим полотенцесушителем. Следовательно разрывается потенциал: на стояке у вас один — земля, на смесителе (полотенцесушителе) — другой.

Такое явление называется — разность потенциалов (физика за 8 класс). Между разными потенциалами появляется электро ток, при условии появления между ними проводника. Таким проводником и является текущая вода. При движении воды по трубам происхоит микротрение различных сред: воды и металла, а при трении возникает — напряжение! Т.е потенциал, тот что в стояке равен потенциалу земли (заземлено), а тот что в полотенцесушителе — сам по себе, а через воду между разными потенциалами и возникают «блуждающие токи», и, как следствие — коррозия. Вода обладает отличной токопроводимостью.

Всё что вам необходимо сделать, — это обеспечить надежную металлическую связь между трубами стояка и металлическими оконечными устройствами (смесителем, полотенцесушителем). Проще говоря — заземлите свой полотенцесушитель на металлические трубы стояка и все блуждающие неприятности вас покинут тотчас, потенциал выравняется и току неоткуда и некуда будет течь. Пока трубопроводы холодной и горячей воды, а также отопления выполнялись из стальных труб — вопрос о заземлении каждой батареи просто не мог возникнуть: в подвале каждый трубопровод заземлялся в двух местах (как протяженный элемент). Обратите внимание: каждая ванна также заземлялась (на трубопровод) отдельным проводником, т.к. иначе у нее нет электрической связи с водопроводной трубой.

Когда начали повсеместно использовать пластиковые или металлопластиковые трубы — о заземлении как-то мало кто задумывается. Казалось бы, металлопластиковая труба — сродни стальной (по проводимости). Но — вы где-нибудь видели соединительные елементы, которые обеспечивали бы электрический контакт с алюминием внутри стенки металлопластиковой трубки? И получается так: вода — достаточно проводима, чтобы подвести опасное напряжение в ненужное место, но недостаточно проводима, чтобы защитить человека от удара током. Плюс при движении вода за счет трения о стенки (диэлектрик) электризуется, и статический заряд накапливается на металлических элементах (своего рода Лейденская банка).

При прикосновении — бьет ощутимо. Человека с больным сердцем может и убить. Есть еще одна опасность: среди соседей может найтись не совсем «умный человек», который с целью экономии решит установить жучок, чтобы счетчик в обратную сторону крутился. И не придумает ничего лучшего, чем подключиться к системе отопления. Тогда к батарее лучше не прикасаться (даже если трубы стальные). В ПУЭ (Правилах устройства электроустановок), глава 1.7 (дополнительная система уравнивания потенциалов), говорится: «. Все металлические элементы должны быть заземлены».

Вывод

При применении пластиковых и металлопластиковых труб ВСЕ металлические элементы системы (батареи отопления, полотенцесушители, металлические мойки, ванны, смесители, и даже чугунные бачки унитазов) необходимо заземлять. В остальном, каждый вправе решать сам: продолжать лабораторные исследования на тему «заземление как мера борьбы с электрокоррозией» или плюнуть и купить электрический полотенцесушитель.

Катодная защита днищ и бортов катеров, яхт, лодок, водного транспорта

В портах иногда еще используют централизованные системы снабжения (питания) постоянным током, например для сварочных установок на верфях, передвижных кранов, работающих на постоянном токе, агрегатов подвода постоянного тока в бортовые сети находящихся в порту судов и т. п. В нормали VDE0150 имеются предложения по предотвращению блуждающих токов, причем в основном предлагаются раздельные устройства для питания постоянным током. При распределительных сетях переменного тока, подключенная за которыми сеть постоянного тока заземлена только в одной точке, появление постоянных токов в качестве блуждающих невозможно.

Значительные блуждающие токи могут быть впрочем вызваны кранами, работающими на постоянном токе и предназначенными для погрузки и разгрузки судов; подкрановые пути используются для отвода обратного тока. Подкрановые пути проходят параллельно бассейну порта, железобетонным стенам причалов и металлическим шпунтовым стенкам. Эти сооружения воспринимают значительную часть блуждающих токов и благодаря своему малому продольному сопротивлению пропускают их дальше. Однако заметное влияние блуждающих токов на суда может ожидаться лишь в исключительных случаях. Напротив, трубопроводы и кабели, проложенные в земле на берегу, подвергаются сильной опасности коррозии. Здесь имеется возможность применить для защиты этих сооружений дренажи или усиленные дренажи блуждающих токов.

Хотя в настоящее время на верфях сварочный ток во многих случаях вырабатывается уже индивидуальными преобразователями, влияние блуждающего тока на суда чаще всего обусловливается централизованными сварочными установками. На рис. 16.11 схематично показано влияние блуждающего тока на два судна, стоящих у строительного причала и снабженных постоянным током от центрального сварочного умформера.

Рис. 16.11. Влияние блуждающего тока на суда 1 и 2 у причала дока при выполнении сварочных работ с применением центрального сварочного преобразователя: э — сварочный электрод; стрелками показано направление тока

Оба судна 1 и 2 постоянно соединены со сборным кабелем обратного провода и плюсовым полюсом сварочного умформера. На судне 1 ведется сварка минусовым полюсом сварочного электрода. Этот сварочный ток течет по общему сборному кабелю сопротивлением R и вызывает падение напряжения U=1R&2 В. Таким образом, между судами 1 и 2 получается разность напряжений около 2 В, что вызывает блуждающие токи через дефекты в покрытии судна. При этом потенциал судна 2, с которого стекает блуждающий ток, смещается в сторону более положительных значений. Здесь возникает значительная опасность анодной коррозии. Если сварка ведется на судне 2, то напряжение, вызывающее блуждающий ток, зависит от соответствующих соотношений сопротивлений или токов, причем в конечном счете на обоих судах могут появиться коррозионные повреждения. Для защиты от этого при небольших разностях напряжений могут быть применены цинковые пластины достаточно большого размера, а при большей разности напряжений — анодные заземлители с наложением тока от защитных установок с регулируемым потенциалом. В обоих случаях аноды должны иметь возможно меньшее сопротивление растеканию тока в воде.

для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- "Фаворит К" и "Фаворит Щ", внутренняя и наружная замывка вагонов.

Рельсовые пути трамваев — Блуждающие токи и электрические соединения рельсовых цепей

Рельсы и некоторые другие элементы верхнего строения трамвайных путей, а также электрифицированных участков железных дорог, в том числе внутризаводских, как известно, являются проводниками обратного тягового тока. Как правило, рельсы не изолированы от балластного слоя и, следовательно, от земли. Поэтому в землю и через нее в находящиеся в земле металлические сооружения (трубопроводы, кабели и др.) проникают токи утечки. Эти токи утечки называются блуждающими токами.
В земле, как бы в растворе электролита, находятся два электрода: рельсы и подземные сооружения, между которыми при определенных условиях возникает разность потенциалов. Когда по этой цепи проходит ток, то отдающий электрод — анод (в данном случае это может быть кабель или трубопровод) отдает частицы металла в электролит (землю). В местах выхода тока из подземных металлических сооружений в землю эти сооружения постепенно разрушаются. Электрохимический процесс, который является причиной разрушений, называется электрокоррозией. Такая коррозия дополняет и усиливает влияние почвенной коррозии, вызванной химическим действием среды. Понятен вред, который блуждающие токи могут принести кабельным линиям, водопроводу, газовому хозяйству. Ведь постоянный ток силой в 1 А за год непрерывного действия может разрушить до 3 кг алюминия, до 9— 10 кг меди и стали, более 33 кг свинца. При этом повреждения могут носить как местный, так и общий характер. Действительная величина блуждающего тока переменна. Она зависит от степени электропроводности пути, т. е. от его конструкции, материалов и состояния; от влажности и электрических характеристик грунта, от числа и сечения кабелей, по которым тяговый электрический ток возвращается на подстанцию. Под влиянием непрерывных изменений тяговой нагрузки величина потенциала постоянно меняется.
Вредное воздействие блуждающих токов может быть снижено с помощью специально разрабатываемых и осуществляемых мер защиты подземных металлических сооружений. Большое значение имеют и активные меры, направленные на предотвращение возникновения токов утечки.
Как защитные, так и активные меры борьбы с блуждающими токами предусматривают:
по сооружениям — удаление их от рельсовых путей, устройство различных изолирующих сопряжений (муфт, фланцев, переходников), прокладку кабелей или трубопроводов в изолирующих каналах, желобах, гильзах, защиту сооружений изолирующими покрытиями;
по пути — увеличение переходного сопротивления от рельсов к основанию, осушение балластной призмы, уменьшение сопротивления рельсовых стыков, равномерное распределение электрической нагрузки на все рельсовые нити;
по электрическим цепям — уменьшение потенциала рельсов относительно земли за счет устройства специальных отсасывающих фидеров, уменьшение расстояния между подключениями питающих, а также отсасывающих фидеров, позволяющее уменьшить величину обратного тока в рельсовой цепи, устройство так называемого электрического дренажа.
Электрическим дренажем называется присоединение подземного сооружения к отсасывающему кабелю, рельсам или непосредственно к минусовой шине подстанции в местах наибольшего положительного потенциала. В этом случае токи из сооружений переходят в обратную сеть, почти не попадая в грунт.
Для обеспечения необходимой электропроводности рельсовых цепей и равномерного распределения электрической нагрузки на все четыре нитки пути (на двухпутном участке) применяются электрические соединения рельсов. При высоком сопротивлении
сборного стыка электрический ток как бы находит «путь наименьшего сопротивления» и уходит в землю. Поэтому на каждом сборном рельсовом стыке должен быть установлен стыковой соединитель (рис. 54). Применение такого соединителя должно обеспечить электрическое сопротивление стыка на уровне, не превышающем сопротивление целого рельса длиной 2,5 м. Соединитель выполняется из медного провода (пучка медных проволок) или медной пластины сечением не менее 70 мм 2 . Медь можно заменить сталью, но сечение соединителя должно быть эквивалентно медному по сопротивлению. Сопротивление стали примерно в шесть раз больше сопротивления меди, следовательно, сечение стального стыкового соединителя должно быть не менее 420 мм 2 (70X6).
Медные соединители по концам имеют прочно закрепленные стальные обоймы, которые и привариваются к нерабочей боковой поверхности железнодорожного рельса или к лубке трамвайного рельса. Поверхность контакта с рельсом при этом должна быть не менее 500 мм 2 . Длина соединителя должна обеспечивать его устойчивость при температурных изменениях длины рельсов. Для этого устраивается компенсирующий изгиб соединителя — провисание не менее 30 мм.
Кроме стыковых соединителей устанавливаются путевые, междупутные и обводные (рис. 55). Путевые соединители — через каждые 150 м на трамвайных путях и через 300 м на внутризаводских, междупутные — через каждые 300 м на трамвайных путях и через 600 м на внутризаводских, обводные — в спецчастях в обход стрелок и сборных крестовин.

Рис. 54. Стыковой медный соединитель

Рис. 55. Схема электрических соединений рельсов:
а — на перегоне; б — на стрелочном переводе; 1 — междупутные соединители; 2 — путевые соединители; 3 — обводные соединители

Все эти соединители должны выполняться из медных проволок или пластин общим сечением не менее 35 мм 2 . Допускается применение стальных соединителей с эквивалентным по сопротивлению сечением. Соединители привариваются к рельсу в месте перехода шейки в наклонную полку подошвы рельса. Поверхность контакта при этом должна быть не менее 250 мм 2 .
В пунктах присоединения отсасывающих фидеров между всеми нитями рельсовых путей также устанавливаются электрические соединения из медных проволок или пластин сечением не менее 70 мм 2 или из стальных с соответствующим эквивалентным сечением. Поверхность контакта соединений с рельсом в местах приварки должна быть не менее 500 мм 2 .

Защита трубопроводов от блуждающих токов

Как защитить дом от блуждающего тока

Защита от блуждающих токов трубопроводов. Как и время, ток не лежит на месте, а старается постоянно течь по пути наименьшего сопротивления. Как известно, в замкнутых цепях он движется от фазы к нулю или от плюса к минусу, а блуждающий сам выбирает направление своего движения. Возникает этот эффект при использовании поверхности земли в качестве проводника (токопроводящей среды) в системах электросвязи, системах электрификации железнодорожного транспорта и электроснабжения . Но если рядом проложен кабель, трубопровод или любая строительная конструкция, он начинает течь через эти конструкции, вызывая их коррозию и повреждение. От этого может возникнуть такая проблема как блуждающий или непрогнозируемый ток – опасное явление.

Существуют три источника проблемы:

1. неудовлетворител ьная изоляция электрокабелей,

2. использование поверхности земли в качестве проводника,

3. мощный радиосигнал, например, от вышки.

Ток блуждающий мало потенциален, практически не представляют опасности для здоровья человека, но очень опасны для любых металлических конструкций, находящихся в земле. Наибольший вред наносит постоянный ток, который ускоряет процесс коррозии.

Нулевой провод к электрической подстанции подводится прямо с земли, в обычной ситуации в замкнутой цепи ток по фазному проводу стремится к нулевому, закопанному у подстанции. Но если рядом проложена, теплотрасса, электрокабель, тогда начинает проникать не в землю, а выбирает другой путь, а именно через кабель, по трубопроводу. Наибольшие повреждения возникнут там, где ток опять устремляется в земную часть.

Защита от блуждающих токов

Самый распространенный вид борьбы – заземление электроприборов. Правильно выполненное выровняет потенциалы и исключает их образование. Исключение составляют все металлическое и водяное, вода является хорошим проводником с низким удельным сопротивлением. Заземление не даст результат, даже если будут применены трубы из пластика, напрашивается вывод, надо заземлять смеситель и кран. Нет, этого делать не нужно. Токи блуждающие в быту встречаются при попытке использовать трубы водопровода или отопления в качестве заземления, при отматывании электросчетчика соседями.

Радиовышка излучает ток непрогнозируемый высокой частоты, и снять его можно не простым заземлением, а высокочастотным кабелем.

В промышленности эта проблема решена научным способом, созданием определенного электрического потенциала в месте появления блуждающего тока, чтобы принудительно увеличить сопротивление этому току. Другой существенный способ для магистральных трубопроводов – создать препятствие диэлектрической изоляцией. Особое внимание заземлению и изоляции уделяют на заправочных станциях, поскольку даже протекание жидкости по трубопроводу создает на поверхности трубы статическое электричество. Разность потенциалов является источником искры, а она следствием пожара или взрыва.