Блуждающие токи что это такое

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.

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

Причина попадания электрических токов в почву?

В основном электрические токи, или как их еще называют «блуждающие», появляются в больших городах, причинами попадания в почву являются:

— городской транспорт (трамваи, метро);

— заводы и предприятия, которые используют на своем производстве электросварочные аппараты, электролизные ванны.

В общем можно сказать, что блуждающие токи появляются там, где используют установки постоянного тока.

Находящиеся под землей кабельные сети, трубопроводы и разные металлические сооружения, подвергаются сильной коррозии, в районах расположения электротяговых устройств постоянного тока, поскольку в таких случаях в качестве обратного провода используют рельсы, зачастую не имеющие достаточной электрической изоляции относительно земли. Таким образом ток оказывается в почве.

Несмотря на то, что в почве находятся растворы солей, она оказывает хорошее сопротивление блуждающим токам. В случае же наличия металлических проводников, какими будут являться трубы, блуждающий ток устремляется в трубы. Ток не вызывает разрушении при входе в металлическую конструкцию под землей, а при выходе из нее, он разрушает металл.

Тенденции в развитии ЭХЗ подземных сооружений

В настоящий момент, в городских условиях, преобладает, тенденция к совместной ЭХЗ всех подземных сооружений с применением сосредоточенных глубинных анодных заземлителей (АЗ) и мощных станций катодной защиты (СКЗ) с целью охвата максимально возможной зоны защиты.

Геометрические размеры сосредоточенных анодных заземлителей, как правило, много меньше, чем заданная зона защиты.

При этом максимальный потенциал имеет точка сооружения, наиболее близкая к анодному заземлению, в периферийных же точках потенциал снижается по экспоненциальному закону (рис. 6).

Рисунок 6. Распределение потенциала защиты сосредоточенного анодного заземления: 1- трубопровод;2- СКЗ; 3 – АЗ; 4 – грунт; 5 – график распределения потенциала.

В связи с этим, для обеспечения необходимого уровня защитных потенциалов на концевых участках зоны защиты, смещение потенциала в пункте подключения к трубопроводу катодной станции в 2-3 раза должно превышать минимально допустимое его значение в 0,85 В для стали.

Это положение наиболее чётко прослеживается при ЭХЗ теплопроводов, где зона защиты от одной установки ЭХЗ составляет всего несколько десятков метров и тепловые сети оказываются наименее защищёнными в связи с присущими им особенностями:

• отсутствием на теплопроводах электроизоляции опорных конструкций;

• низким качеством антикоррозионного покрытия;

• недостаточной «долей» защитного тока от его общего значения в связи с большим количеством неучтённых точек заземлений;

• разбросанность участков теплопроводов.

Из этого следует, что для ЭХЗ тепловых сетей, наиболее целесообразно применение локальной защиты в границах известных опасных зон:

• участков тепловых сетей с заносом каналов грунтом или затопленные водой;

• участков с отсутствующей или повреждённой изоляцией;

• участков вблизи известных источников блуждающих токов.

Электрохимическая коррозия в доме

Эффекты электрохимической коррозии в быту чаще всего проявляются в системах обогрева. Свою роль тут играет то, что теплоносителем в таких системах служит горячая вода, проводимость которой быстро увеличивается по мере роста температуры. Блуждающие токи в полотенцесушителе приводят к накапливанию заряда на его поверхности. При интенсивной прокачке воды разность потенциалов и ток стекания достигают больших величин, что сопровождается интенсивным ржавлением.

Аналогичные процессы происходят в радиаторах водяного отопления при неправильно спроектированном или дефектном заземлении. Однако, за счет нахождения полотенцесушителя на виду и его постоянного контакта с влажной тканью его ржавление начинается быстрее и, кроме того, сразу же бросается в глаза.

Оборудовать санузлы квартир и индивидуальных домов станцией катодной защиты нецелесообразно. Поэтому основным средством защиты от коррозии блуждающими токами в данной ситуации становится реализованное по всем правилам выравнивание потенциалов между металлическими поверхностями и их заземление. При выполнении такого заземления заземляющий провод по возможности целесообразно подключать непосредственно на шину электрического щитка.

В жилом секторе большую популярность начинает приобретать разводка пластиковыми трубами. В этой ситуации можно не производить заземление и ограничиться выравниванием потенциалов. Для реализации этой процедуры используется соединение со стояком отдельных элементов водопроводной и отопительной арматуры (полотенцесушитель, смеситель и т.д.). Для такого подключения применяется обычный заземляющий провод.

Электромобили

Некоторые электрокары уже активно продвигаются в России: 1. Mitsubishi i-MiEV, мощность 49 кВт (67 л.с.), запас хода — 160 км, цена в России: 1 799 000 руб.; 2. Renault Kangoo Z.E., мощность 44 кВт (60 л.с.), запас хода — 170 км; 3. Renault TWIZY, мощность 4–13 кВт (5–18 л.с.), запас хода — 100 км Некоторые электрокары уже активно продвигаются в России: 1. Mitsubishi i-MiEV, мощность 49 кВт (67 л.с.), запас хода — 160 км, цена в России: 1 799 000 руб.; 2. Renault Kangoo Z.E., мощность 44 кВт (60 л.с.), запас хода — 170 км; 3. Renault TWIZY, мощность 4–13 кВт (5–18 л.с.), запас хода — 100 км

Поводом поговорить об электромобилях стал 60-й международный пресс-брифинг Bosch, где они были одной из главных тем. Предполагается, что мировое производство электрокаров к 2020 году не превысит трех миллионов штук, то есть в масштабах планеты питание от розетки даже через десять лет останется экзотикой. Тем не менее, титаны автомобильного мира уже сегодня вкладывают огромные средства в разработку и стандартизацию компонентов электромобилей.

В прошлом году в южнокорейском городе Ульсан стартовало предприятие SB LiMotive (организованное в партнерстве компаниями Bosch и Samsung SDI) по производству литий-ионных АКБ (их получат электрический Fiat 500 и перспективный BMW i3), а в немецком Хильдесхайме Bosch совместно с Daimler AG открывает предприятие по разработке и производству электродвигателей.

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.

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:

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 — основана на отводе блуждающих токов от защищаемых магистралей. Может быть выполнена несколькими способами. Считается наиболее эффективным решением.

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.

Можно ли обезопасить полотенцесушитель?

Преимуществом нержавеющих полотенцесушителей является неограниченный срок использования. Их блеск спровоцирован полировкой при изготовлении. Особенности полотенцесушителей:

• они устойчивы перед механическим воздействием, в отличие от устройств из меди и латуни;
• любые повреждения в виде царапин можно устранить мастикой и тряпочкой из войлока;
• противостоять токам могут бесшовные устройства, гарантия которых дается на 20 лет.

Полотенцесушитель устойчив к механическим воздействиям

Чтобы устранить блуждающие токи, надо заняться обеспечением надежной металлической связи труб стояка и металлических конечных устройств. Простыми словами, процесс называется заземление полотенцесушителя. Все, что требуется от вас – заземлить ваше устройство на трубы из металла. Заземление избавит от блуждающих токов сразу же: произойдет выравнивание потенциала, и ток не сможет «просочиться».

Когда все трубопроводы были выполнены из стали – проблема заземления батарей никогда не возникала. Это объясняется заземлением каждого трубопровода, как протяженного элемента, в двух участках подвала. К тому же ранее происходило заземление ванной с помощью отдельных проводников, которые обеспечивали электрическую связь с водопроводом.

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

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.

Рисунок 5. Варианты реализации катодной защиты

Обозначения:

Применение жертвенного анода.

Метод поляризации.

Проложенная в земле металлоконструкция.

Закладка в грунте жертвенного анода.

Источник постоянного тока.

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.

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».

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.

Разрушение металла в зависимости от почвы. Подземная коррозия трубопроводов

Металлические изделия служат нам не только в атмосферных условиях, но часто находятся в земле. Трубопроводы, по которым текут вода, газ, нефть, очень часто делают из металла и прокладывают под землей. Под землей также размещают кабели, по которым подают электрический ток или осуществляют телеграфно-телефонную связь. Почва, как вам известно, представляет собой смесь различных веществ. В ее состав входят минералы и различные органические вещества, являющиеся продуктами гниения. Почвенная вода всегда содержит растворы солей и кислот, т. е. она электролит. Вот почему так тщательно покрывают изоляционными материалами металлические трубы, прежде чем они будут зарыты в почву. Правда, по своим свойствам почва может быть различна. При раскопке трубопроводов в окрестностях Батуми, проложенных в 1878 г., т. е. труб, которые пролежали в почве около ста лет, выяснилась интересная картина. На отдельных участках не осталось и следа от металлических труб, так как они полностью были разрушены. В то же время в тех местах, где трубы проходили по глинистой почве, они полностью сохранились. Вид их был такой, как будто бы они только что были зарыты в землю. Следовательно, в глинистой почве не было доступа к металлу электролитов и кислорода, способствующих разрушению металла. Трубы здесь были изолированы самой почвой. Вот такую же роль играет покрытие труб различного рода смолами. Однако в больших городах такого рода покрытия не всегда сохраняют металл от разрушения. Коварную роль здесь играет электрический ток.

Это интересно: Низкое напряжение в сети – что делать и куда жаловаться

Блуждающие токи, защита трубопровода и газопровода от блуждающих токов: поиск и проверка

автор Администратор Главный

Электрические токи, время и место появления которых пока не поддается предварительному прогнозу, называются блуждающими. В отличие от тех электрических токов, которые действуют стационарно и влияние которых на объект можно скомпенсировать с помощью тех или иных мер, блуждающие токи появляются непредсказуемо в непредсказуемом месте.

От их направления зависит какой процесс происходит в объекте, через который протекает электрический ток. Если объект имеет положительный потенциал относительно другого объекта или среды, при контакте с которой возникают электрические токи, то наблюдается коррозия (окисление).

Если объект имеет отрицательный потенциал, то на нем происходит восстановление параметров того вещества, которое имеется в жидкости, входящей в состав среды, через которую протекает электрический ток. Так как химическая активность элементов, находящихся в контакте с жидкой средой, представляющей электролит, обычно неизвестна, то неизвестно время и место появления блуждающего тока.

Как считается сейчас, наличие его приводит к коррозии того объекта, который имеет положительный потенциал относительно жидкой среды, по которой протекает ток ионов. 

В качестве основной меры, обеспечивающей устранение коррозии в протяженных трубопроводах, применяют их катодную защиту. Для этого на трубу подается достаточно высокое значение отрицательного потенциала, который гарантирует отрицательный потенциал на трубе при любых значениях параметров, которые вызывают блуждающие токи в трубопроводах.

В известных технических решениях на трубу подается потенциал 6 кВ. Считается, что при любых реальных значениях среды и электролита в цепи отсутствует положительный ток, который вызывает коррозию.

Происходит, так называемая защита трубопровода от блуждающих токов, которая достаточно эффективна, но имеет недостаток: компоненты, входящие в состав прокачиваемой среды, осаждаются на ее внутренней поверхности.

Единственно эффективной мерой защиты трубы от коррозии блуждающими токами, является сведение к нулевому значению токов, которые протекают по ней на различных участках. Для этого труба разбивается на участки, на которые подаются напряжения, обеспечивающие «нулевые» (малые) токи между трубой и окружающей ее средой.

«Уравнительный» ток между участками будет протекать по трубе, и не будет вызывать коррозию. Причем нулевое значение тока между трубой и окружающей средой можно поддерживать автоматически, с помощью, специальных средств аналоговой электроники.

Значение выходного напряжения у операционных усилителей будет зависеть от значений блуждающих токов и расстояния, на котором они размещены. При большом количестве источников блуждающего тока, количество участков между усилителями их компенсации будет существенно больше и больше динамический диапазон изменений их выходных напряжений.

Усилители должны быть охвачены стопроцентной отрицательной обратной связью и иметь малый собственный дрейф нуля.

При динамическом диапазоне усилителей, выходное напряжение которых может достигать десятков вольт, возможен случай, когда коррозия от электрических токов и осаждение на стенку перекачиваемого продукта будут практически отсутствовать (при использовании усилителей мало чувствительных к синфазному сигналу). Уравнительный ток между участками будет протекать по трубе и по «земле», не вызывая коррозии у трубы.

Уровень блуждающих токов зависит:

• от электрохимического потенциала объектов, между которыми протекает электрический ток;
• от состава среды (электролита) между объектами;
• от расстояния, по которому протекает электрический ток;
• от наличия электромагнитных полей, пронизывающих объекты и электролит, которые могут создавать выделение радианной энергии (феномен Тесла).

Последнее — особенно опасно, если электромагнитные поля изменяются достаточно быстро.