Современный человек повсевременно имеет дело с устройствами, в той либо другой форме использующими электрическую энергию в процессе собственного функционирования. С её помощью решается ряд фактически принципиальных задач, в том числе:
- передача и обработка инфы (телефон, компьютер, телек);
- подогрев (электрокамин, электрические печь и духовка);
- создание комфортабельной обстановки (кондюк);
- решение бытовых заморочек (фен, стиральная машина);
- выполнение различной механической работы (электродвигатели).
Всё это делает жизнь человека приметно более комфортабельной. Но, вместе с плюсами внедрение электроприборов сопровождается возникновением определенных заморочек, наличие которых приходится в неотклонимом порядке учесть при выборе тех либо других решений. Электрический ток это:
- электромагнитное поле, значимая напряженность которого оказывает вредное воздействие на здоровье;
- опасность поражения человека и животных;
- возникновение бессчетных проводов и кабелей, которые портят интерьер дома, усложняют строй решения и т.д.
Одним из таких противных причин является блуждающая составляющая. Это токи, протекающие в земле и вызывающие коррозию химического типа на сто процентов либо отчасти находящихся в ней либо хотя бы соприкасающихся с землей железных предметов. Более подвержены ей трубопроводы, защитные и экранирующие железные покровы кабелей, элементы конструкции построек. Появление блуждающих токов в земле безизбежно:
- часть электрического оборудования употребляет землю в качестве второго провода;
- подавляющее большая часть электрических устройств в согласовании с требованиями ПУЭ заземляется;
- нередки случаи утечки на землю за счет повреждения изоляции и неверного включения электроприборов.
В жилом секторе причинами возникновения “блуждающего электричества” становятся:
- внедрение водопроводных труб в качестве шин заземления;
- “отматывание” показаний счетчика.
Все эти эффекты обычно не делают прямой опасности для здоровья. Но, насыщенный нрав вызываемой ими химической коррозии принуждает уделять огромное внимание мероприятиям по защите от блуждающих токов.
Воздействие на систему водоснабжения
При построении системы отопления и водоснабжения в массовом масштабе применяются железные трубы. За счёт приметно более высочайшей проводимости стали по сопоставлению с грунтом такие трубы начинают “притягивать” электрические заряды, а в местах входа и выхода тока (катодная и анодная зоны, соответственно) происходит насыщенная коррозия.
Физика появления явления сразу определяет методы защиты от него. Подавить блуждающие токи в водопроводных трубах можно:
- совершенствованием и поддержанием в исправном состоянии изоляции;
- применением пластмассовых вставок при условии неотклонимого дополнительного выравнивания потенциалов;
- установкой катодной защиты.
Катодная защита
Катодный способ защиты трубопроводов от блуждающих токов считается более действенным в индустрии и на магистральных участках жилых объектов. Сущность этого приема заключается в разработке неизменного тока, за счет которого компенсируется формирование анодной зоны на защищаемом объекте. Для этого отрицательный полюс защитной станции подключается к металлоконструкции, а положительный – к дополнительному электроду. В итоге анодная зона образующейся системы перемещается на этот электрод, а оставшаяся катодная зона корродирует приметно слабее.
По мере разрушения дополнительного электрода его просто меняют на новый.
Эффект “перезащиты” при построении таких систем компенсируется подбором напряжения, генерируемого станцией на основании результатов измерений по специальной методике.
Химическая коррозия в доме
Эффекты химической коррозии в быту в большинстве случаев появляются в системах подогрева. Свою роль здесь играет то, что теплоносителем в таких системах служит жгучая вода, проводимость которой стремительно возрастает по мере роста температуры. Блуждающие токи в полотенцесушителе приводят к накапливанию заряда на его поверхности. При насыщенной прокачке воды разность потенциалов и ток стекания добиваются огромных величин, что сопровождается насыщенным ржавлением.
Подобные процессы происходят в радиаторах водяного отопления при некорректно спроектированном либо дефектном заземлении. Но, за счет нахождения полотенцесушителя на виду и его неизменного контакта с увлажненной тканью его ржавление начинается резвее и, не считая того, сразу оказывается на виду.
Оборудовать санузлы квартир и личных домов станцией катодной защиты нецелесообразно. Потому главным средством защиты от коррозии блуждающими токами в данной ситуации становится реализованное по всем правилам выравнивание потенциалов между металлическими поверхностями и их заземление. При выполнении такового заземления заземляющий провод по способности целенаправлено подключать конкретно на шину электрического щитка.
В жилом секторе огромную популярность начинает получать разводка пластмассовыми трубами. В этой ситуации можно не создавать заземление и ограничиться выравниванием потенциалов. Для реализации этой процедуры применяется соединение со стояком отдельных частей водопроводной и отопительной арматуры (полотенцесушитель, смеситель и т.д.). Для такового подключения применяется обыденный заземляющий провод.
Блуждающие токи и методы борьбы с ними
Всем знакомо понятие электрического тока. Есть проводник, по нем движутся заряженный частички, на обратных концах (либо в 2-ух случайных точках) появляется разность потенциалов. Внедрение этого физического явления для организации электропитания — бесспорное благо цивилизации. Возникает возможность передавать электроэнергию на значимые расстояния, приводить в движение механизмы, получать тепло, изображение, звук, преобразовывать электрическую энергию в механическую.
А если движение заряженных частиц появляется в естественном проводнике, к примеру — в грунте? Это явление именуется «блуждающие токи». Их возникновение не сулит ничего неплохого: появляется опасность поражения электротоком, разрушаются элементы железных конструкций, расположенных в земле. Не считая того, на «обеспечение» блуждающих токов тратится определенное количество энергии. Другими словами, появляется незапланированный перерасход.
Как появляется это явление
Разглядим блуждающие токи на примере электрифицированной стальной дороги, под которой проложен трубопровод.
Питание электропоезда осуществляется при помощи 2-ух контактных линий: фазный провод — это контактная сеть, расположенная на опорах-столбах и подвешенная на мощных изоляторах. А нулевой «провод» — это рельсы. На всем пути следования размещаются тяговые подстанции, которые работают по одинаковому принципу: нулевой потенциал соединен с физической «землей» в качестве заземления (зануления).
Так как рабочее заземление в любом случае имеет физический контакт с грунтом, это полностью неопасно.
Для инфы:
Не следует путать прохождение виртуальной полосы проводника заземления с шаговым напряжением, возникающим из-за разности потенциалов на маленьком участке. Точки разности потенциалов в ситуации с блуждающими токами разнесены на сотки метров, а то и километры.
Между нулевым и фазным проводниками (рельсы и контактный провод) протекает рабочий электрический ток. Он штатно появляется при соединении колес с рельсами и пантографа электровоза с контактной линией. Так как рельсы конкретно связаны с грунтом, можно представить, что в земле также появляется потенциал, равный потенциалу нулевого проводника. Если он однообразный на всем протяжении рельсового пути – нет заморочек, это обычная и неопасная ситуация. Но стальная дорога изредка прокладывается по прямой. Не считая того, электрическая связь между физической землей и металлом ж/д пути не всегда размеренна. Выходит, что от одной тяговой подстанции до вблизи стоящей (несколько 10-ов км) электрический ток может протекать как по рельсу, так и по грунту. Другими словами, электроны могут плутать по кратчайшему пути.
Вспоминаем про кривизну ж/д пути, и получаем те же блуждающие токи, протекающие в толще грунта.
А если в этом месте проложены коммуникации (к примеру, металлической трубопровод), то электроны протекают по его стенам (глядеть иллюстрацию).
Где неувязка
По аналогии с обыкновенными электрическими процессами, появляется химическая реакция. Блуждающий ток стремится по пути меньшего сопротивления (мы же осознаем, что грунт в сопоставление с железной трубой является худшим проводником). В том месте, где проводимость между рельсами и трубопроводом самая высочайшая (влажная земля, железистый грунт, и другие предпосылки), появляется так именуемая катодная зона исходя из убеждений трубопровода. Электрический ток вроде бы «затекает» в трубу. Еще пока это не небезопасно: трубопровод размещен в грунте, различия потенциалов нет, у вас из крана не потечет вода под напряжением 3000 вольт.
Пройдя по трубе до подходящего места перетекания в рельсы, электроны устремляются по грунту в сторону «штатного» проводника. Появляется анодная зона, электроток «вытекает» из трубы, прихватывая за собой частицы металла (на молекулярном уровне).
По всем законам протекания химических процессов, на этом участке активно развивается коррозия. Водопроводчики недоумевают: труба из высококачественной стали, прошла все вероятные противокоррозийные обработки, уложена согласно техническим условиям, срок эксплуатации минимум 50 лет. И вдруг прорыв и проржавевшая дыра размером с ладонь. И это все за каких-либо несколько лет. При этом химической коррозии подвергается хоть какой металл, будь то сталь, медь либо алюминий.
Никакой связи с влажностью земли нет, разве что блуждающие токи выбирают «мокрое место» для формирования анодной и катодной зоны. Это ужасный сон аварийных бригад водоканала. Если не согласовывать проекты между отраслевыми ведомствами — неувязка становится неконтролируемой.
Побочный эффект, усугубляющий утраты
Напротив катодной зоны «жертвы», другими словами трубопровода, появляется анодная зона рельсового пути. Это разумно: если электроток куда-то заходит, он должен откуда-то выходить, поточнее вытекать. Это наиблежайшее исходя из убеждений электропроводности грунта место, где рельс имеет электрический контакт с физической землей (грунтом). В этой точке происходят подобные химические разрушения металла жд полотна. А вот это уже неувязка, связанная с безопасностью людей.
Кстати, эта ситуация свойственна не только лишь для магистральных стальных дорог и трубопроводов. Ну и прокладываются они не всегда параллельно друг дружке. А вот в городке, где вблизи с бессчетными подземными коммуникациями проходят трамвайные пути, появляется такое количество разнонаправленных блуждающих токов, что впору задуматься о всеохватывающих мерах защиты.
На примере стальной дороги, мы разобрали принцип негативного воздействия паразитных токов. Эти процессы запрограммированы (если можно так сказать) самой устройством,
А где еще существует «блуждающая» неувязка
Там, где генерируется электрическая энергия (что достаточно разумно). Очевидно, в эту «группу риска» входят не только лишь электростанции. Там более, что на таких объектах схожих заморочек фактически не существует. Блуждающие токи появляются на пути следования электроэнергии к потребителю. Поточнее, в точках преобразования напряжения: в зонах деяния трансформаторных подстанций.
Нам уже понятно, что для возникновения этих самых паразитных токов нужна разность потенциалов. Представим типовую трансформаторную подстанцию, в какой применяется система заземления TN-C. При изолированной нейтрали, заземляющие контуры соединены между собой нулевым проводником, обозначаемым аббревиатурой PEN.
Выходит, что по этому проводнику протекает рабочий ток всех потребителей на полосы, с одновременным их заземлением. Эта линия (PEN) имеет собственное сопротивление, соответственно в различных ее точках происходит падение напряжения.
PEN (он же заземляющий проводник) получает очевидную разность потенциалов между наиблежайшими контурами заземления. Появляется «неучтенный» ток, который по описанному чуть повыше принципу протекает и по физической земле, другими словами в грунте. Если на его пути возникает попутный железный проводник, блуждающий ток ведет себя так же точно, как в трубе под жд полотном. Другими словами, 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 появиться где угодно. Вопрос в том, какие будут последствия.
Представим утечку фазы в грунт на значимом расстоянии от рабочего контура заземления. Если сила тока довольно большая (точка пробоя большой площади), сделаны «благоприятные» условия: мокроватый грунт, и прочее — довольно стремительно сработает защитная автоматика, и линия будет отключена. А если сила тока меньше, чем ток «отсечки» автомата? Тогда между «пятном» утечки и «землей» появляются долгоиграющие блуждающие токи. А далее вы понимаете: попутный трубопровод, кабель в железной оболочке, анодная зона, химическая коррозия…
Фактически, группа риска определена:
- Трубопроводы с металлическими стенами. Это может быть вода, сточная канава, нефте- либо газопроводы.
- Кабельные полосы (силовые, сигнальные, информационные) с железной оболочкой.
- Железная арматура в конструкциях дорог либо построек.
- Габаритные цельнометаллические сооружения. К примеру, емкость (танк) для хранения нефтепродуктов.
Защита от блуждающих токов
По сути, настоящей защиты от этой препядствия нет. Ее просто не может быть исходя из убеждений физики. Единственный действующий способ — подсунуть всепожирающим блуждающим токам иную жертву, которую не так жаль. Не много того, у этого приспособления и название соответственное: «жертвенный анод». А методика называется катодной защитой.
Механизм работы в исключении анодных зон на защищаемом объекте. Заместо них применяются те же жертвенные аноды, которые меняют по мере их химического разрушения. А вокруг объекта формируются только неопасные для него катодные зоны.
Для того, дабы система работала, нужна дополнительная энергия. В критичных местах инсталлируются так именуемые станции катодной защиты, которые запитаны от линий электропередач.
Это связано с некоторыми затратами, которые несравненны с потерями на ремонт и восстановление испорченных объектов (трубопровода, кабеля и остального).
А если защищаемый объект относится к небезопасной категории (к примеру, нефтехранилище, в каком в итоге химической коррозии может произойти утечка продукта), то цена защитных устройств вообщем не берется во внимание.
Недочеты систем катодной защиты
Методика никак не универсальна, нужно строить каждый объект под определенные условия эксплуатации. При некорректных расчетах силы защитного тока, происходит так именуемая «перезащита», и уже катодная станция является источником блуждающих токов. Потому, даже после монтажа и введения в строй, катодные системы повсевременно контролируются. Для этого в различных точках устанавливаются особые колодцы для замера силы тока защиты.
Контроль может быть ручным либо автоматическим. В последнем случае устанавливается система слежения за параметрами, соединенная с аппаратурой управления катодной станцией.
