script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Блуждающие токи в грунтах как определить

Измерение блуждающих токов

Наличие аттестата подтверждает точность и надёжность результатов измерений и означает, что выданные протоколы принимаются государственными инстанциями.

Внимательные специалисты с суммарным опытом работы более 50 лет профессионально проконсультируют по любому вопросу.

Весь комплекс работ «Под ключ»

Выполним весь комплекс работ без вашего участия и подготовим полный комплект документов для прохождения согласований.

Работаем с 2001 года

на всей территории РФ, а также в ближнем и дальнем зарубежье.

более
2 300
томов

проектных и
изыскательских работ
оформленно

более
10 млн
тонн

лимитов на
размещение отходов
установлено

более
700
объектов

промышленного и
гражданского
строительства

более
900 000
м3

подземных вод разведано
и поставлено
на баланс

Среди наших клиентов:

Российская академия наук

Российская
академия наук

ООО «Газпром авиа»

ООО
«Газпром авиа»

ФСБ России

ПАО «Компания Сухой»

ПАО
«Компания Сухой»

ОАО «Знаменский сахарный завод»

ОАО «Знаменский сахарный
завод»

ГУП «МосжилНИИпроект»

ОАО «ГИПРОИВ»

ООО «Строительный Альянс»

ООО
«Строительный Альянс»

Как мы работаем

  • Отзывы

    Литвинов А.В.

    Генеральный директор ООО «ТЕХНОКОМ»

    От лица ООО «ТЕХНОКОМ» выражаю благодарность лично Вам и всему коллективу «ЭкоЭксперт» за качественное и добросовестное выполнение Инженерно-экологических и Инженерно-геологических изысканий, технических регламентов.

    Саркисов К.В.

    Генеральный директор ООО «ПТФ «ОБИНС»

    Все работы были выполнены на высоком профессиональном уровне, в соответствии с требованиями СНиП и ГОСТ. Хочется отметить ответственность коллектива ООО «ЭкоЭксперт», высокое качество выполняемых работ и грамотность составления технических отчётов.

    Волков В.Б.

    Генеральный директор ООО «ЭКОГРАД»

    Экологическая компания ООО «ЭкоЭксперт» при выполнении работ по предпроектной документации и проектированию в сфере экологии и природопользования (ИЭИ, ИГИ, ИГДИ, ИГДРИ) для нашей организации проявила себя как надёжный подрядчик. Работы были выполнены с хорошим качеством и в сроки, соответствующие договору.

    Гришин Д.А.

    Генеральный директор ООО «СИГНАЛ-НТ»

    Располагая квалифицированными специалистами в данной области, экологическая компания ООО «ЭкоЭксперт» обеспечивает качество и сроки выполнения работ в строгом соответствии с требованиями заказчика.

    Измерение блуждающих токов

    ✚ Измерение блуждающих токов для определения коррозионной агрессивности грунтов специалистами компании «ЭкоЭксперт».

    Блуждающие токи встречаются в грунте, когда происходит их утечка из объектов на поверхности земли: электростанций, трамвайных и железнодорожных рельсов, других объектов, где установлены заземляющие устройства. В норме ток, проходящий сквозь землю, должен выводиться, например, через тяговую подстанцию. Но при отсутствии качественной изоляции токоведущих элементов от земли возникают утечки. Земля – отличный проводник, поэтому ток распространяется в хаотичных направлениях с неровной амплитудой и может удалиться от источника на большое расстояние. Поэтому его и называют «блуждающим».

    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.

    Измерение блуждающих токов специалистом компании ЭкоЭксперт Фото 1. Измерение блуждающих токов специалистом компании «ЭкоЭксперт».

    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.

    Способы выявления блуждающих токов

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

    В комплект приборов для определения блуждающих токов входят:

    Универсальный мультимер АММ-1009 Фото 2. Универсальный мультимер АММ-1009.

  • электрод сравнения медно-сульфатный переносной;
  • соединительный изолированный гибкий провод длиной не менее 100 м.
  • 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.

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

    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:

    • электрохимическую защиту (катодная поляризация с помощью катодных установок, гальванических анодов, поляризованных и усиленных дренажей);
    • защитные покрытия;
    • ограничение утечек тока из источника (изоляция блуждающих токов).

    Универсальный мультимер АММ-1009, Медно-сульфатный переносной электрод сравнения ЭМС - 0,4 и соединительный изолированный гибкий провод длиной не менее 100 м 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 компании «ЭкоЭксперт» на высоком профессиональном уровне с использованием новейшего оборудования. Материалы исследований позволяют заранее предусмотреть необходимые меры защиты и обеспечить соответствие проектной документации всем нормативным требованиям.

    Источник

    Блуждающие токи в грунтах

    Экономим ваши деньги.
    Постоянным клиентам — скидки.

    Качественное исполнение
    и грамотное оформление.

    Мы очень внимательно относимся
    к каждому клиенту.

    Цена договорная

    При прокладке инженерных коммуникаций, специалисты закладывают определенный ресурс их эксплуатации. Период службы рассчитан на работу в нормальных условиях. Реальная ситуация такова, что металлические трубы, конструкции, изоляция разрушаются в разы раньше ожидаемого срока. После детального исследования была найдена причина преждевременной коррозии — блуждающие токи в грунтах. Кроме того, специалистами определены основные источники их появления, обозначены зависимости между величиной протекающих токов и скоростью коррозийных процессов.

    Квалифицированные специалисты нашей компании «СГИ» по заявке предприятий, частных лиц Москвы и Московской области выполняют измерение интенсивности блуждающих токов в грунтах сертифицированным оборудованием, готовят подробный отчет о проведенных работах в соответствии с действующими ГОСТами.

    Блуждающие токи в грунтах. Причины возникновения

    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.

    Блуждающие токи в грунтах

    Измерение интенсивности блуждающих токов в грунтах

    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.
    Читайте также:  Ток заторможенного ротора двигателя

    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.

    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).

    Источник

    

    Что такое блуждающие токи и как от них избавиться?

    Последние 10-20 лет во многих мегаполисах наблюдается резкое снижение срока службы подземных металлических сооружений (трубопроводов горячего и холодного водоснабжения, системы отопления и т.д.). После проведения ряда экспертиз было установлено, что основная причина разрушения металла — электрохимическая коррозия, которую вызывают блуждающие токи. Из данной статьи Вы узнаете о природе этого явления, а также получите представление о способах защиты подземных сооружений и инженерных коммуникаций от гальванической коррозии.

    Что такое блуждающий ток?

    Как известно, земля является проводником электрического тока, что позволяет применять это свойство для создания заземляющих устройств. Но в тоже время, когда почва выступает в качестве токопроводящей среды, в ней образуются утечки. Поскольку нельзя спрогнозировать в какое время начнется процесс, и где он будет протекать, то такие проявления получили термин «блуждающие».

    Причины и источники возникновения

    Как мы помним из школьного курса физики, для образования электрического тока необходимо, чтобы возникла разность потенциалов между двумя участками цепи. Принцип возникновения блуждающих токов – аналогичный. Только роль проводника в данном случае исполняет земля.

    На территории современных городов и населенных пунктов находится множество электрифицированных объектов, начиная от ЛЭП и заканчивая рельсовым транспортом, включая оборудование тяговых подстанций. Их объединяет один фактор – расположение на земле. Это приводит к довольно специфичному взаимодействию с последней, проявляющемуся в виде появления блуждающих токов. Ниже представлена таблица, которой приводятся их потенциальные источники и условия образования электросвязи связи с почвой.

    Таблица 1. Потенциальные источники.

    Название объекта Взаимосвязь с землей
    Различные виды распределительных устройств, оборудование подстанций, ВЛ с нулевым проводником (глухозаземленная нейтраль), подключенным к повторным заземлителям. При наличии на объекте ЗУ.
    ВЛ сетей с изолированной нейтралью, кабельные магистрали. Возникает при повреждении изоляционного покрытия токонесущих элементов кабелей.
    Рельсовый электротранспорт, системы с заземленной нейтралью. Наличие технологической связи между одним из проводников и землей.

    Механизм образования блуждающих токов

    В таблице мы привели в качестве примера несколько источников, теперь рассмотрим подробно, как в них образуется интересующий нас процесс. Как уже упоминалось выше, чтобы он появился, между двумя точками на земле должно произойти возникновение разности потенциалов. Такие условия создаются контурами ЗУ систем с глухоизолированной нейтралью.

    Нулевой провод (PEN) одним концом соединен с ЗУ электроподстанции, а вторым подключен к шине PEN потребителя, которая соединена с заземляющим устройством объекта. Соответственно, разница электрических потенциалов между выводами нулевого проводника будет передаваться ЗУ, что создаст условия для образования цепи. Величина утечки будет незначительной, поскольку основная нагрузка пойдет по пути наименьшего сопротивления (нулевому проводнику), но, тем не менее, часть ее пойдет по земле.

    Образование блуждающих токов между ЗУ нулевого провода

    Образование блуждающих токов между ЗУ нулевого провода

    Практически аналогичные условия образуются, когда возникают проблемы с изоляцией проводов (разрушение оболочек) кабельных магистралей или ВЛ. При возникновении КЗ на землю, в этой точке потенциал равный или близкий к фазе. Это вызывает образование тока утечки к ближайшему ЗУ с потенциалом PEN-провода.

    В приведенном примере о постоянной утечке переменных токов речь не идет, поскольку согласно действующим нормам на поиск и устранение повреждения отводится два часа. При этом, в большинстве случаев, отключение поврежденной линии или локализация участка с КЗ производится автоматически. Процесс может существенно затянуться, если сила тока КЗ ниже аварийного порога.

    Как показывает практика, наибольшая доля источников токов постоянной утечки приходится на городской и пригородный рельсовый электротранспорт. Механизм их образования продемонстрирован ниже.

    Рельсовый электротранспорт в качестве источника блуждающих токов

    Рельсовый электротранспорт в качестве источника блуждающих токов

    Обозначения:

    1. Контактный провод, от которого получает питание силовая установка электротранспорта.
    2. Питающий фидер (подключен к контактному проводу).
    3. Одна из тяговых подстанций, питающая сети трамваев.
    4. Дренажный фидер (подключен к рельсам).
    5. Рельсы.
    6. Трубопровод на пути прохождения блуждающих токов.
    7. Анодная зона (положительные потенциалы).
    8. Катодная зона (отрицательные потенциалы).

    Как видно из рисунка, постоянное напряжение в тяговую сеть поступает с подстанции и по рельсам возвращается обратно. При недостаточном сопротивлении рельсовых путей относительно земли, в грунте возникают электрические блуждающие токи. Если на пути распространения утечки блуждающих токов находится трубопровод или другая металлическая конструкция, то она становится проводником электричества.

    Это связано с тем, что ток распространяется по пути наименьшего сопротивления. Соответственно, как только появляется проводник, ток будет распространяться по металлу, поскольку его электрическое сопротивление меньше, чем у земли. В результате участок трубопровода, через который проходит электроток, будет в большей степени подвержен коррозии металла. О причинах этого рассказано ниже.

    Связь блуждающего тока и коррозии на металле

    Ввиду наличия в земле воды и растворенных в ней солей любая металлическая конструкция в почве подвержена коррозии. Но если металл помимо этого подвергается воздействию блуждающих токов, то процесс приобретает электролитическую природу. Согласно закону Фарадея скорость электрохимической реакции напрямую зависит от тока, протекающего между анодом и катодом. Следовательно, на скорость коррозии металлической трубы (уложенной в грунте) будет влиять электрическое сопротивление почвы, а также сложная природа процессов, протекающих в катодной и анодной зоне.

    В результате металлическая конструкция помимо обычной коррозии подвергается воздействию токов утечки. Это может стать причиной образования гальванической пары, что существенно ускорит процесс коррозии. На практике отмечались случаи, когда участок трубопровода системы водоснабжения, подвергавшийся гальванической коррозии выходил из строя через два года, при расчетном сроке эксплуатации 20 лет. Пример такого воздействия представлен ниже.

    Читайте также:  Электрический ток в цепи возможен при условии если

    Труба после воздействия блуждающих токов

    Труба после воздействия блуждающих токов

    Способы защиты от блуждающих токов

    Для предотвращения пагубного воздействия электрохимического потенциала применяются методы защиты, которые могут отличаться в зависимости от особенностей металлических конструкций. Рассмотрим в качестве примера способы защиты водопроводных труб, полотенцесушителей и газопроводов, начнем в порядке данной очередности.

    Видео про различные защиты от блуждающих токов

    Защита водопроводных труб

    Для проложенных в земле металлоконструкций, в частности водопроводных труб, применяются две методики защиты: пассивная и активная. Подробно опишем каждую из них.

    Пассивная защита

    Данная методика предусматривает нанесение на поверхность металлоконструкций специального изолирующего слоя, образующего защитный барьер между землей и металлической оболочкой. В качестве изоляционного материала используются полимеры, различные виды эпоксидных смол, битумное покрытие и т.д.

    Пример защитного покрытия трубы для подземной укладки

    Пример защитного покрытия трубы для подземной укладки

    К сожалению, современная технология не позволяет создать защитный барьер, обеспечивающий полную изоляцию. Любое покрытие обладает определенной диффузионной проницаемостью, поэтому при данном способе возможна только частичная изоляция от грунта. Помимо этого следует учитывать, что в процессе транспортировки и монтажа может быть нанесено повреждение защитному слою. В результате на нем образуются различные дефекты изоляции в виде микротрещин, царапин, вмятин и сквозных повреждений.

    Поскольку рассмотренный метод не обладает достаточной эффективностью, он применяется в качестве дополнения активной защиты, о которой пойдет речь далее.

    Активная защита

    Под данным термином подразумевается управление механизмами электрохимических процессов, которые протекают в местах контакта металлических конструкций с образующимся в грунте электролитом. Для этой цели применяется катодная поляризация, при которой отрицательный потенциал смещает естественный.

    Реализовать такую защиту можно гальваническим методом или используя источник постоянного тока. В первом случае применяется эффект гальванической пары, в которой анод, подвергается разрушению (жертвенный анод), защищая при этом металлоконструкцию, у которой потенциал несколько ниже (см. 1 на рис.5). Описанный способ эффективен для грунтов с низким сопротивлением (не более 50,0 Ом*м), при более низком уровне проводимости данный метод не применяется.

    Применение источника постоянного тока в катодной защите позволяет не зависеть от сопротивления грунта. Как правило, источник изготовлен на базе преобразователя, запитанного от электрической цепи переменного тока. Конструктивное исполнение источника позволяет задать уровень защитных токов в соответствии со сложившимися условиями.

    Варианты реализации катодной защиты

    Рисунок 5. Варианты реализации катодной защиты

    Обозначения:

    1. Применение жертвенного анода.
    2. Метод поляризации.
    3. Проложенная в земле металлоконструкция.
    4. Закладка в грунте жертвенного анода.
    5. Источник постоянного тока.
    6. Подключение к источнику малорастворимого анода.

    Защита полотенцесушителей

    Полотенцесушителям и другим оконечным металлическим устройствам на водопроводных трубах (смесителям) коррозия, вызванная блуждающими токами, не угрожала до тех пор, пока в быту не стали широко применяться пластиковые трубы. Даже, если в Вашем стояке установлены металлические трубы, не факт, что у соседа снизу они не пластиковые, да и для отводов в ванную и кухню наверняка используется пластик.

    Чтобы обеспечить защиту от аварийных утечек тока и не допустить электрокоррозии, необходимо выровнять потенциалы, заземлив полотенцесушитель, водопроводные трубы в стояке, а также батарею отопления.

    Защита газопроводов

    Защита подземных газопроводов от блуждающих токов, которые вызывают коррозию, осуществляется точно так же, как и для водопроводных труб. То есть применяется один из двух вариантов активной катодной защиты, принцип работы которой рассматривался выше.

    Как измерить блуждающие токи?

    Для оценки опасности от токов утечки производится комплекс измерительных работ, куда входит:

    • Измерение уровня тока и направление его движения по оболочкам кабелей магистральной линии.
    • Измерение разности потенциалов между контактных рельсов (рельсовой сетью) и проложенными в земле металлическими конструкциями.
    • Измерение изоляции рельсов от грунта на контрольных участках рельсового полотна.
    • Оценка плотности тока утечки с оболочки кабельных линий в грунт.

    Измерения величины блуждающих токов производятся специальными приборами. При этом выбирается время, на которое приходится максимальный трафик рельсового электротранспорта.

    Набор инструментов для измерения блуждающих токов

    Набор инструментов для измерения блуждающих токов

    Процесс измерения блуждающих токов выполняется в трансформаторных и тяговых подстанциях расположенных рядом с рельсовыми путями. При этом один из электродов, подключенных к измерительному прибору, соединяют с ЗУ, а второй, втыкается в землю в 10-и метрах от тяговой подстанции. Если между потенциалами на электродах появляется разность, она фиксируется прибором.

    Рекомендуем также почитать:

    Источник

    Блуждающие токи и способы борьбы с ними

    Всем знакомо понятие электрического тока. Есть проводник, по нем движутся заряженный частицы, на противоположных концах (или в двух произвольных точках) возникает разность потенциалов. Использование этого физического явления для организации электропитания — безусловное благо цивилизации. Появляется возможность передавать электроэнергию на значительные расстояния, приводить в движение механизмы, получать тепло, изображение, звук, преобразовывать электрическую энергию в механическую.

    А если движение заряженных частиц возникает в естественном проводнике, например — в грунте? Это явление называется «блуждающие токи». Их появление не сулит ничего хорошего: возникает опасность поражения электротоком, разрушаются элементы металлических конструкций, расположенных в земле. Кроме того, на «обеспечение» блуждающих токов тратится определенное количество энергии. То есть, возникает незапланированный перерасход.

    Как возникает это явление

    Рассмотрим блуждающие токи на примере электрифицированной железной дороги, под которой проложен трубопровод.

    Блуждающие токи 1

    Питание электропоезда осуществляется с помощью двух контактных линий: фазный провод — это контактная сеть, расположенная на опорах-столбах и подвешенная на массивных изоляторах. А нулевой «провод» — это рельсы. На всем пути следования располагаются тяговые подстанции, которые работают по одинаковому принципу: нулевой потенциал соединен с физической «землей» в качестве заземления (зануления).

    Блуждающие токи 2

    Поскольку рабочее заземление в любом случае имеет физический контакт с грунтом, это абсолютно безопасно.

    Для информации:

    Не следует путать прохождение виртуальной линии проводника заземления с шаговым напряжением, возникающим из-за разности потенциалов на небольшом участке. Точки разности потенциалов в ситуации с блуждающими токами разнесены на сотни метров, а то и километры.

    Между нулевым и фазным проводниками (рельсы и контактный провод) протекает рабочий электрический ток. Он штатно возникает при соединении колес с рельсами и пантографа электровоза с контактной линией. Поскольку рельсы непосредственно связаны с грунтом, можно предположить, что в земле также возникает потенциал, равный потенциалу нулевого проводника. Если он одинаковый на всем протяжении рельсового пути – нет проблем, это нормальная и безопасная ситуация. Но железная дорога редко прокладывается по прямой. Кроме того, электрическая связь между физической землей и металлом ж/д пути не всегда стабильна. Получается, что от одной тяговой подстанции до рядом стоящей (несколько десятков километров) электрический ток может протекать как по рельсу, так и по грунту. То есть, электроны могут блуждать по кратчайшему пути.

    Вспоминаем про кривизну ж/д пути, и получаем те самые блуждающие токи, протекающие в толще грунта.

    Читайте также:  Физика егэ законы постоянного тока

    Блуждающие токи 3

    А если в этом месте проложены коммуникации (например, стальной трубопровод), то электроны протекают по его стенкам (смотреть иллюстрацию).

    Где проблема

    По аналогии с обычными электрическими процессами, возникает электрохимическая реакция. Блуждающий ток стремится по пути наименьшего сопротивления (мы же понимаем, что грунт в сравнение с металлической трубой является худшим проводником). В том месте, где проводимость между рельсами и трубопроводом самая высокая (мокрая земля, железистый грунт, и другие причины), возникает так называемая катодная зона с точки зрения трубопровода. Электрический ток как бы «затекает» в трубу. Пока еще это не опасно: трубопровод расположен в грунте, разницы потенциалов нет, у вас из крана не потечет вода под напряжением 3000 вольт.

    Пройдя по трубе до благоприятного места перетекания в рельсы, электроны устремляются по грунту в сторону «штатного» проводника. Возникает анодная зона, электроток «вытекает» из трубы, прихватывая за собой частички металла (на молекулярном уровне).

    По всем законам протекания электрохимических процессов, на этом участке интенсивно развивается коррозия. Водопроводчики недоумевают: труба из качественной стали, прошла все возможные антикоррозийные обработки, уложена согласно техническим условиям, срок эксплуатации минимум 50 лет. И вдруг прорыв и проржавевшая дыра размером с ладонь. И это все за каких-то пару лет. Причем электрохимической коррозии подвергается любой металл, будь то сталь, медь или алюминий.

    Блуждающие токи 4

    Никакой связи с влажностью почвы нет, разве что блуждающие токи выбирают «мокрое место» для формирования анодной и катодной зоны. Это страшный сон аварийных бригад водоканала. Если не согласовывать проекты между отраслевыми ведомствами — проблема становится неконтролируемой.

    Побочный эффект, усугубляющий потери

    Напротив катодной зоны «жертвы», то есть трубопровода, возникает анодная зона рельсового пути. Это логично: если электроток куда-то входит, он должен откуда-то выходить, точнее вытекать. Это ближайшее с точки зрения электропроводности грунта место, где рельс имеет электрический контакт с физической землей (грунтом). В этой точке происходят аналогичные электрохимические разрушения металла железнодорожного полотна. А вот это уже проблема, связанная с безопасностью людей.

    Блуждающие токи 5

    Кстати, эта ситуация характерна не только для магистральных железных дорог и трубопроводов. Да и прокладываются они не всегда параллельно друг другу. А вот в городе, где рядом с многочисленными подземными коммуникациями проходят трамвайные пути, возникает такое количество разнонаправленных блуждающих токов, что впору задуматься о комплексных мерах защиты.

    Блуждающие токи 6

    На примере железной дороги, мы разобрали принцип негативного влияния паразитных токов. Эти процессы запрограммированы (если можно так сказать) самой конструкцией,

    А где еще существует «блуждающая» проблема

    Там, где генерируется электрическая энергия (что довольно логично). Разумеется, в эту «группу риска» входят не только электростанции. Там более, что на таких объектах подобных проблем практически не существует. Блуждающие токи возникают на пути следования электроэнергии к потребителю. Точнее, в точках преобразования напряжения: в зонах действия трансформаторных подстанций.

    Блуждающие токи 7

    Нам уже понятно, что для появления этих самых паразитных токов необходима разность потенциалов. Представим типовую трансформаторную подстанцию, в которой применяется система заземления TN-C. При изолированной нейтрали, заземляющие контуры соединены между собой нулевым проводником, обозначаемым аббревиатурой PEN.

    Блуждающие токи 8

    Получается, что по этому проводнику протекает рабочий ток всех потребителей на линии, с одновременным их заземлением. Эта линия (PEN) имеет собственное сопротивление, соответственно в разных ее точках происходит падение напряжения.

    PEN (он же заземляющий проводник) получает банальную разность потенциалов между ближайшими контурами заземления. Возникает «неучтенный» ток, который по описанному выше принципу протекает и по физической земле, то есть в грунте. Если на его пути появляется попутный металлический проводник, блуждающий ток ведет себя так же точно, как в трубе под железнодорожным полотном. То есть, в анодной зоне разрушает металл проводника (трубопровод, арматура железобетонных конструкций, оболочка кабеля), а в катодной зоне уничтожает PEN-проводник.

    Пробой изоляции

    Ситуация с нарушением изолирующей оболочки кабеля может возникнуть где угодно. Вопрос в том, какие будут последствия.

    Предположим утечку фазы в грунт на значительном расстоянии от рабочего контура заземления. Если сила тока достаточно большая (точка пробоя большой площади), созданы «благоприятные» условия: влажный грунт, и прочее — достаточно быстро сработает защитная автоматика, и линия будет отключена. А если сила тока меньше, чем ток «отсечки» автомата? Тогда между «пятном» утечки и «землей» возникают долгоиграющие блуждающие токи. А дальше вы знаете: попутный трубопровод, кабель в металлической оболочке, анодная зона, электрохимическая коррозия…

    Собственно, группа риска определена:

    • Трубопроводы с металлическими стенками. Это может быть вода, канализация, нефте- или газопроводы.
    • Кабельные линии (силовые, сигнальные, информационные) с металлической оболочкой.
    • Металлическая арматура в конструкциях дорог или зданий.
    • Габаритные цельнометаллические сооружения. Например, емкость (танк) для хранения нефтепродуктов.

    Защита от блуждающих токов

    На самом деле, полноценной защиты от этой проблемы нет. Ее просто не может быть с точки зрения физики. Единственный действенный метод — подсунуть всепожирающим блуждающим токам иную жертву, которую не так жалко. Мало того, у этого приспособления и название соответствующее: «жертвенный анод». А методика именуется катодной защитой.

    Принцип работы в исключении анодных зон на защищаемом объекте. Вместо них используются те самые жертвенные аноды, которые меняют по мере их электрохимического разрушения. А вокруг объекта формируются лишь безопасные для него катодные зоны.

    Для того, чтобы система функционировала, требуется дополнительная энергия. В критических местах устанавливаются так называемые станции катодной защиты, которые запитаны от линий электропередач.

    Блуждающие токи 9

    Это связано с некоторыми затратами, которые несравнимы с потерями на ремонт и восстановление испорченных объектов (трубопровода, кабеля и прочего).

    А если защищаемый объект относится к опасной категории (например, нефтехранилище, в котором в результате электрохимической коррозии может произойти утечка продукта), то стоимость защитных устройств вообще не берется во внимание.

    Блуждающие токи 10

    Недостатки систем катодной защиты

    Методика отнюдь не универсальна, необходимо строить каждый объект под конкретные условия эксплуатации. При неправильных расчетах силы защитного тока, происходит так называемая «перезащита», и уже катодная станция является источником блуждающих токов. Поэтому, даже после монтажа и введения в строй, катодные системы постоянно контролируются. Для этого в разных точках монтируются специальные колодцы для замера силы тока защиты.

    Блуждающие токи 11

    Контроль может быть ручным или автоматическим. В последнем случае устанавливается система слежения за параметрами, соединенная с аппаратурой управления катодной станцией.

    Дополнительные способы защиты от блуждающих токов

    • Применение кабельных магистралей с внешней оболочкой, которая является хорошим диэлектриком. Например, из сшитого полиэтилена.
    • При проектировании систем энергоснабжения, использовать только системы заземления типа TN-S. В случае капитального ремонта сетей, заменять устаревшую систему TN-C.
    • При расчете маршрутов железнодорожных путей и подземных коммуникаций, по возможности разносить эти объекты.
    • Использовать под рельсами изолирующие насыпи, из материалов с минимальной электропроводностью.

    Видео по теме

    Источник