Прибор измерения блуждающих токов и катодной защиты трубопровода

Оглавление

Методика определения опасного действия переменного тока

1. Сущность метода

Сущность метода заключается в определении смещения среднего, значения разности потенциалов между трубопроводом и медносульфатным электродом сравнения.

2. Требования к образцам

Образцами для измерения являются участки стальных трубопроводов, на которых зафиксированы значения напряжения переменного тока между трубопроводом и землей, превышающие 0,3 В.

3. Аппаратура, материалы

Вольтметр для измерения постоянного и переменного напряжений с входным сопротивлением не менее 10 МОм (например типа В7-41).

Конденсатор емкостью 4 мкФ.

Переносной насыщенный медносульфатный электрод сравнения (МЭС).

4. Подготовка к измерениям

4.1. Вспомогательный электрод (ВЭ) зачищают шкуркой шлифовальной (ГОСТ 6456) зернистостью 40 и меньше, обезжиривают ацетоном, промывают дистиллированной водой.

ВЭ и МЭС устанавливают в специальном шурфе над трубопроводом. ВЭ устанавливают таким образом, чтобы его рабочая (неизолированная) поверхность была обращена к трубопроводу. Предварительно из части грунта, контактирующего с ВЭ, должны быть удалены твердые включения размером более 3 мм. Грунт над ВЭ утрамбовывают с усилием 3-4 кг на площадь ВЭ. При наличии атмосферных осадков предусматривают меры против попадания влаги в грунт.

4.2. Для измерения величины смещения потенциала собирают схему, приведенную на черт. 6 при разомкнутой цепи между ВЭ и трубопроводом.

5. Приведение измерений

5.1. Измерения выполняют в следующей последовательности:

через 10 мин после установки ВЭ в грунт измеряют его стационарный потенциал относительно МЭС;

подключают ВЭ к трубопроводу и через 10 мин снимают первое показание вольтметра. Следующие показания снимают через каждые 5 с. Продолжительность измерения не менее 10 мин.

5.2. Среднее значение смещения потенциала ВЭ за период измерений вычисляют по формуле:

где – сумма мгновенных значений потенциала ВЭ при подключении ВЭ к трубопроводу, мВ;

Uс – стационарный потенциал ВЭ, мВ;

п – общее число измерений.

Схема измерений смещения потенциала трубопровода

1 – стальной трубопровод; 2 – шурф; 3 – вольтметр; 4 – конденсатор; 5 – выключатель; 6 – медносульфатный электрод сравнения; 7 – вспомогательный электрод

Согласно исследованиям, ускоренное разрушение подземных коммуникаций из металла происходит по причине возникновения электрохимической коррозии. Ее причиной является целенаправленное перемещение заряженных частиц, являющихся блуждающими токами. Такая ситуация указывает на то, что для обеспечения сохранности металлоконструкций необходимо разобраться, как устранить блуждающие токи под землей в трубах для водоснабжения.

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.

Труба после воздействия блуждающих токов

Процесс формирования

Основой для появления блуждающих токов служит бесчисленное множество оборудования, работающего от электрического заряда, в результате возможными источниками являются такие элементы:

  • наличие ЗУ в подобных объектах как подстанции, ВЛ с нулевым проводником, распределители;
  • появление активности, в конечном итоге разрушения слоя изоляции проводов, несущих ток в кабелях и ВЛ сетях, где нейтраль изолирована;
  • присутствие связующего инновационного звена между проводником и почвой в конструкциях с заземленной нейтралью и рельсовых транспортах, движимых током.

Механизм появления спонтанных разрядов можно рассмотреть на примере одного из приведенных пунктов.

Один конец нулевого провода объединен с ЗУ электрические станции, а другой присоединен к шине PEN потребляющего энергию, обладающей присоединением к ЗУ. Отсюда следует, что разница потенциалов электрического значения между выводами сформировывает блуждающие токи, так как энергия станет передаваться на ЗУ, что со своей стороны сформирует цепь.

В этом случае объем потерь не имеет высокого процента, так как пройдёт по пути самого малого сопротивления, однако конкретная часть попадет в землю.

Точно также происходит утечка энергии и в случае с повреждением изоляции проводки.

При этом неизменная бесперебойная утечка не имеет места, так как о ее появлении сигнализирует система и происходит автоматическая локализация участка, а еще согласно нормативам, есть конкретный временной период, отведенный на удаление поломок.

Важно! Cогласно статистике, центральные места формирования утечки электрической энергии и образования блуждающих токов приходятся на городские и пригородные зоны, где есть наземный транспорт, зависящий от энергосети. Токи на рельсах

Токи на рельсах

При эксплуатации городского электрифицированного транспорта, подается напряжение из подстанции в тяговую систему, переходящее на рельсы и совершающее обратный цикл. Если рельсы как металлическая база относительно проводника не устойчивы, это ведет к появлению в почве размещений блуждающих токов, тогда каждая металлическая конструкция, появившаяся на их пути, к примеру, изделия сантехнические, выступают в качестве проводника.

Важно! Происходит такое взаимное действие в виду того, что ток двигаясь, подбирает путь наименьшего сопротивления, которое у металла меньше, чем у земли. Все это приводит к ускоренному разрушению изделий из металлов

Все это приводит к ускоренному разрушению изделий из металлов.

Источник — блуждающий ток

Источники блуждающих токов возникают при плохой изоляции рельсов от земли или силовых шин от пола, при наличии солевых электролитных мостов в электролизных цехах, образующихся при центральном подводе или отводе электролита, а также из-за плохого контакта между отдельными участками рельсового пути.

Источники блуждающих токов промышленных объектов: шино-проводы постоянного тока, электролизеры, металлические трубопроводы, присоединенные к электролизерам, — должны быть электрически изолированы от строительных конструкций. В качестве изоляторов следует использовать базальт, фарфор, диабаз, стекло, , пластические массы и другие материалы с удельным сопротивлением не менее 1013 — 1015ом — см. Применение пористых материалов, обладающих способностью впитывать влагу ( бетона, неглазурованного фарфора, керамики), без специальной обработки водоотталкивающими и электроизолирующими составами не допускается.

Схема возникновения блуждающих токов от сети рельсового транспорта.

Источниками блуждающих токов служат линии электрофицированных железных дорог, трамваев, метрополитена, линии передач постоянного тока, работающие по системе провод-земля, анодные заземлители установок катодной защиты не включенных в систему защиты рассматриваемого подземного металлического сооружения. Наиболее сильно коррозия под действием блуждающих токов проявляется вблизи электрофицированного рельсового транспорта.

Источниками блуждающих токов являются электрифицированные железные дороги, установки электросварки ( при использовании земли в качестве обратного провода), силовые кабели ( при недостаточной изоляции или повреждении их), про-дуктопроводы, идущие на объект, а также электрические установки, использующие землю как проводник.

J Коррозионная активность грунтов по отношению к углеродистой стали.

Источниками блуждающих токов в городах являются рельсовые пути электрифицированного транспорта ( трамваев, метро, электропоездов) и промышленные предприятия, использующие или вырабатывающие постоянный или переменный ток.

Источниками блуждающих токов могут быть отсасывающие шины тяговых подстанций и рельсовые пути электрифицированного на постоянном токе железнодорожного транспорта и трамвая, линии электропередачи постоянного тока, работающие по системе провод — земля, и установки катодной защиты. Для эффективной работы электродренажной защиты необходимо, чтобы источник блуждающих токов в месте подключения к нему подземной коммуникации обладал достаточной отрицательной разностью потенциалов относительно земли.

Источниками блуждающих токов являются электрифицированные железные дороги, установки электросварки ( при использовании земли в качестве обратного провода), силовые кабели при недостаточной их изоляции или повреждении, а также электрические установки, использующие землю как проводник.

Источником блуждающих токов является рельсовый электрифицированный транспорт. Если вблизи участка токоведущих рельсов находятся кабели в металлических оболочках, то часть тока ( блуждающий ток) может ответвиться и пройти по оболочке кабеля, как по параллельно проложенному проводнику. При этом рельсы и оболочка кабеля представляют собой электроды, а окружающая их влажная земля, содержащая растворенные соли, кислоты — электролит.

Принципиальная схема полиризованного дренажа.

Источниками блуждающих токов являются электро-фицированные линии железных дорог, трамвай, метрополитен, линии электропередачи и другие электроустановки, использующие землю в качестве токопровода, Блуждающие токи распространяются на значительное расстояние ( до 30 км) от линии железной дороги. Если трубопровод находится в зоне влияния, то блуждающие токи через нарушения в изоляции попадают на металл трубы и перемещаются в направление минусовой шины тяговой подстанции. В районе тяговой подстанции блуждающий ток выходит из трубы и через грунт проходит на шины тяговой подстанции. Место выхода из трубы является анодным участком, где идет интенсивное разрушение металла.

Источниками блуждающих токов являются главным образом рельсы электрифицированного транспорта ( трамваев, электропоездов и наземных метро), но ими могут быть и кабели постоянного тока и всякого рода заземления при использовании грунта как электропровода.

Схема взаимного расположения газопроводов, теплопроводов, кабелей сильного тока и рельсов трамвая одного из участков Астрахани. Условные обозначения.

Источником блуждающих токов, которые были обнаружены в подземных металлических сооружениях при измерениях потенциалов, оказались рельсы городского трамвая.

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

Защита от электрокоррозии

Под землёй проходит большое количество трубопроводов и кабелей, которые нуждаются в антикоррозионной защите. Для защиты магистральных трубопроводов применяются следующие методы:

  • Метод катодной защиты. Он основан на формировании с помощью катодных станций на подземных сооружениях потенциалов, увеличивающих сопротивление блуждающему току.
  • Создание диэлектрической изоляции.
  • Возможно увеличивать продольное сопротивление трубопроводов, используя врезку изоляционных муфт.
  • Замена металлических труб на пластмассовые.

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:

  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 величину блуждающего тока

Наличие потенциальной опасности в обязательном порядке проверяют при проектировании новых трубопроводов в зоне их предполагаемой укладки. Для этого используют мультиметры высокого класса точности, внутренне сопротивление которых должно быть не менее 1 МОм, и специальные электроды, с минимальной паспортной разницей потенциалов.

Также читайте: Какое влияние трансформаторная будка может оказывать на человека

Измерения проводят по следующей схеме:

  • Вдоль всей будущей трассы, устанавливая электроды через 1000 м.
  • По двум перпендикулярным направлением, с установкой электрода на расстоянии 100 м от точки пересечения линий.

Основная задача — определить существующую разницу потенциалов между точками. Если этот показатель превышает 0,04 В, на участке действуют блуждающие токи.

В районе расположения действующих рельсовых путей электротранспортной системы контроль выполняют за счёт следующих замеров:

  • Сопротивления изоляции между рельсами и грунтом.
  • Разницы потенциалов между рельсовым полотном и расположенными в земле металлическими конструкциями.
  • Плотности утечек через оболочки кабельных проводников.

Весь комплекс измерений выполняют при помощи специального оборудования.

Более подробно про измерения можете прочитать в инструкции(откроется в новой вкладке):Читать инструкцию

Виды и появления блуждающих токов

Одна из причин связана с массовым применением рельсового электротранспорта. Электрифицированные ЖД магистрали, трамваи и метро, рудничная локомотивная контактная откатка становятся причиной появления блуждающих токов и наносят ущерб газовым трубопроводам, водопроводным линиям, бронированным кабельным сетям, металлоконструкциям.

Общая схема происходящего в этом случае следующая:

  1. Рельсовый путь используется в качестве проводника, по которому ток возвращается к обратному фидеру тяговой подстанции.
  2. На участках, которые плохо изолированы от земной поверхности, происходит утечка части энергии в грунт. Так как потенциал в этой точке максимален, появляется блуждающий ток, который движется в зону с небольшим потенциалом. А таким участком и становится труба или кабель в оплётке, любая металлическая конструкция, расположенная в земле.
  3. Пройдя по металлу, как по пути наименьшего сопротивления, в зону, где потенциал существенно уменьшается, ток выходит в грунт и возвращается в рельсовый путь.

В результате таких процессов в анодных зонах, участки выхода токов из рельсов и трубопровода, возникает процесс электрохимической коррозии. При этом скорость разрушения металлов может достигать десятка миллиметров в год. Для рельсового пути такие повреждения несущественны из-за большой толщины стали, хотя также снижают срок службы конструкции.

А вот для труб с небольшой стенкой такие повреждения становятся критичными. Выглядят они как сквозные отверстия небольшого диаметра. Если трубопровод находится в зоне длительного воздействия блуждающих токов без надлежащей защиты, может возникнуть ситуация, когда его поверхность напоминает решето.

Среди двух других потенциальных источников возникновения блуждающих токов выделяют:

  1. Трансформаторные подстанции, распределительные устройства с заземляющим оборудованием, линии ЛЭП с глухозаземлённой нейтралью. В случае постоянных небольших утечек на землю, уровень которых не достигает предела срабатывания защитных устройств, в зоне вокруг этих сооружений также возникают паразитные блуждающие токи.
  2. Электрокабельные сети подземного заложения также становятся причиной подобного эффекта при снижении диэлектрических свойств изоляции или её пробое.

Объяснение схемы выше: 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.

Понятно, что в большинстве случаев разрушающее воздействие в таких условиях будет меньше, чем в зонах расположения рельсовых путей электротранспорта, но оно также оказывает своё влияние.

Причина появления тока в домашнем быту

Существует ещё один вид блуждающего тока, который правда не связан с процессами, происходящими в земле. Речь идёт о появлении аналогичных повреждений на стальных полотенцесушителях, радиаторов отопления, установленных в обычных зданиях. Основной причиной становится разница потенциалов на этих устройствах и заземлённых участках водопровода или системы отопления.

Раньше все эти сети монтировались из металлических труб и обязательно заземлялись. Поэтому в пределах одного здания разницы потенциалов на отдельных участках или элементах системы не существовало или она была настолько минимальной, что не приносила никакого вреда.

Сейчас ситуация кардинально изменилась, и причиной этого стало массовое применение полипропиленовых и металлопластиковых труб. Полимерные материалы обладают высоким удельным сопротивлением, поэтому их можно считать хорошими диэлектриками. В результате получают изолированные друг от друга участки сети. При этом вода остаётся хорошим проводником, она отлично переносит скапливающийся статический заряд.

Поэтому и происходит появление эффекта блуждающих токов, вызванного разницей потенциалов на заземлённом участке сети и отдельных полотенцесушителях или батареях. В этом случае электрохимическая коррозия быстро разрушает тонкостенные металлические устройства.

Блуждающие токи и методы борьбы с их взаимодействиями

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 произвольном месте. От направления этих токов зависит какой процесс происходит в объекте, через который протекает 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, как правило, неизвестна, то не представляется возможным предсказать время и место появления блуждающего тока. Как принято считать, наличие блуждающего тока 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 так называемую 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 известных технических решениях на трубу подается потенциал приблизительно в 6 кВ.

Считается, что при любых реальных значениях среды и электролита в цепи отсутствует положительный ток, который может вызывать коррозию. Происходит, так называемая катодная защита трубы от коррозии, которая достаточно эффективна, но имеет один недостаток: компоненты, входящие в состав прокачиваемой среды, осаждаются на ее внутренней поверхности. Это различные парафины, которые существенно уменьшают реально используемый диаметр трубы и увеличивают затраты энергии, необходимой для перекачки единицы продукта. Для восстановления исходного внутреннего диаметра трубы необходимо удалять образовавшиеся отложения парафина, для этого применяют механические методы очистки, с помощью специальных «ершей».

Единственно эффективной мерой защиты трубы от коррозии блуждающими токами, является сведение к нулевому значению токов, которые протекают по трубе на различных участках. Для этого трубопровод разбивается на участки, на которые подаются напряжения, обеспечивающие «нулевые» (или стремящиеся к нулю) 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, специально разработанных средств аналоговой электроники. Значение выходного напряжения у операционных усилителей будет зависеть от значений блуждающих токов и расстояния, на котором они размещены.

При значительном 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 сведена к нулю (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.

Что такое блуждающие токи, их вред и способы защиты

Вы когда-нибудь слышали такое выражение как «Блуждающие токи»? Нет? Так вот это направленное движение заряженных частиц, возникающее в естественном проводнике. И на самом деле это очень опасное и крайне нежелательное явление. В этой статье я расскажу, каким образом они появляются и как с ними ведут борьбу. Итак, поехали.

yandex.ru

Что такое блуждающие токи и как они формируются

Все мы с вами знаем, что условием для формирования электрического тока является наличие разности потенциалов между двумя точками и наличие специально предназначенного для передачи электроэнергии проводника.

Так вот, блуждающие токи формируются по такому же принципу, только вот для транспортировки энергии используется естественный проводник (земля) либо металлическая конструкция, помещенная в эту землю.

С принципом появления этих токов вроде все просто, теперь давайте узнаем, что формирует их.

Источники блуждающих токов

Если мы с вами посмотрим на современный мегаполис, то найдем там просто огромное количество электрифицированных объектов, начиная от крупных питающих подстанций с отходящими линиями электропередач, заканчивая электричками и метро.

И все эти энергообъекты расположены на земле или под землей, что, безусловно, приводит к их довольно сложному взаимодействию через землю и формированию блуждающих токов.

yandex.ru

Выше в таблице представлены основные источники блуждающих токов, давайте для лучшего понимания механизма формирования рассмотрим пример.

Итак, для формирования точек с разными потенциалами идеально подходят заземляющие контура в системе с глухо заземленной нейтралью.

При этом нулевой провод PEN с одной стороны соединен с ЗУ на подстанции, а с другой к заземляющей шине у потребителя.

yandex.ru

Повреждение изоляции кабелей, проложенных в земле так же создают условия для формирования этих токов. Ну, сформировались они и что дальше? А вот затем начинается самое интересное.

Влияние блуждающих токов на металл

Скажите, что происходит с куском металла, если его закопать в землю? Правильно, под действием влаги и растворенных в ней солей запускается процесс коррозии.

А ток сформировался и отправился впить от одного заземления к другому и если на его пути появится металлический предмет, то блуждающий ток потечет именно по нему, так как металл обладает гораздо меньшим сопротивлением, чем грунт.

yandex.ruА сочетание: растворенные соли, протекающий электрический ток и металл (играющий роль электродов) запускают электролитический процесс, причем скорость протекания электрохимической реакции, по закону Фарадея, имеет прямую зависимость от величины тока проходящего между анодом и катодом.

А это значит, что на скорость коррозии, например, металлической водопроводной трубы будет оказывать влияние электрическое сопротивление грунта и сложные процессы, проходящие, в анодной и катодной зоне.

Что происходит в катодно-анодной зоне

Итак, наш ток по земле дошел до металлической трубы и нашел «точку входа» (свободные электроны втекают в проводник), эта область называется катодной и для металлической конструкции не представляет угрозы.

Но наш ток продолжает путь к другому полюсы разностей потенциалов и рано или поздно выходит из металла обратно в почву, так вот место выхода блуждающего тока называется анодной областью и вылетающие электроны «вымывают» атомы металла в данной области, тем самым в значительной степени ускоряя процесс коррозии.

И труба, которая должна по всем нормативам прослужить минимум 20 лет через пару лет может приобрести такой вид

yandex.ru

Как защититься от блуждающих токов

Как вы уже поняли блуждающие токи крайне опасное и нежелательное явление и от него существуют два способа защиты:

1. Пассивная защита.

2. Активная защита.

Пассивная защита

Итак, к пассивной защите, например, трубопровода относят нанесение на трубу специального изоляционного материала, который отгораживает металл от агрессивной среды. В качестве изоляции обычно используются разнообразные полимерные соединения, эпоксидные смолы, битумная пропитка и т.п.

yandex.ru

Но такая изоляция не дает стопроцентной защиты, да и при укладке и в процессе эксплуатации можно повредить оболочку и тем самым процесс коррозии будет протекать в этом месте очень интенсивно.

Гораздо эффективней себя показала активная защита

Заключение

Вычислением потенциала и определением места локализации блуждающих электрических частиц не следует пренебрегать, так как от этого зависит качество работы водопроводной системы, кроме этого следует применять одновременно оба способа защиты, которые урегулируют возникающее напряжение и обеспечат полную защиту трубопровода.

Источники

  • https://stroi-mario.ru/montazh-i-obsluzhivanie/elektrokorroziya-polotencesushitelya-2.html
  • https://pechiexpert.ru/polotencesushitel-s-zashhitoj-ot-bluzhdajushhih-tokov-01/
  • https://rusenergetics.ru/polezno-znat/bluzhdayuschie-toki
  • https://ZnatokTepla.ru/truby/bluzhdayushhie-toki-v-vodoprovodnyh-trubah.html
  • https://OmShantiDom.ru/radiatory-otopleniya/bluzhdayushchie-toki-v-vodoprovodnyh-trubah.html
  • https://OFaze.ru/teoriya/bluzhdayushhie-toki
  • https://ProFazu.ru/provodka/bezopasnost-provodka/zazemlenie-vanny-v-kvartire.html
  • https://sovet-ingenera.com/elektrika/zemlya/zazemlenie-vanny-v-kvartire.html
  • https://ues-company.ru/opyt/zazemlenie-polotencesushitelya-iz-nerzhavejki.html
  • https://ProFazu.ru/elektrosnabzhenie/bezopasnost-elektrosnabzhenie/bluzhdayushhie-toki.html