Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Za posledných 10 - 20 rokov zaznamenali mnohé metropolitné oblasti prudký pokles životnosti podzemných kovových konštrukcií (rozvody teplej a studenej vody, vykurovacie systémy atď.). Po vykonaní série skúšok sa zistilo, že hlavnou príčinou ničenia kovov je elektrochemická korózia, ktorá je spôsobená bludnými prúdmi. Z tohto článku sa dozviete o podstate tohto fenoménu, ako aj predstavu o ochrane podzemných zariadení a inžinierskych sietí pred galvanickou koróziou.

Čo je to zatúlaný prúd?

Ako viete, zem je vodič elektrického prúdu, ktorý vám umožňuje používať túto vlastnosť na vytvorenie uzemňovacích zariadení. Ale v tom istom čase, keď pôda pôsobí ako vodivé médium, v ňom sa vytvára netesnosť. Keďže nie je možné predpovedať, kedy sa proces začne a kde bude pokračovať, takéto prejavy dostali termín „putovanie“.

Príčiny a zdroje výskytu

Ako si pamätáme zo školského kurzu fyziky, na vytvorenie elektrického prúdu je potrebné, aby sa vyskytol potenciálny rozdiel medzi oboma časťami obvodu. Princíp túlavých prúdov je podobný. Len úloha vodiča v tomto prípade hrá zem.

Na území moderných miest a sídiel sa nachádza množstvo elektrifikovaných objektov, počínajúc elektrickými vedeniami a končiac železničnou dopravou, vrátane zariadení pre trakčné rozvodne. Sú zjednotení jedným faktorom - umiestnením na zemi. To vedie k skôr špecifickej interakcii s týmito, ktorá sa prejavuje vo forme vzhľadu bludných prúdov. Nižšie je uvedená tabuľka, ktorá uvádza ich potenciálne zdroje a podmienky na vytvorenie telekomunikačných spojení s pôdou.

Tabuľka 1. Potenciálne zdroje.

Názov objektuVzťah k Zemi
Rôzne typy rozvádzačov, zariadenia rozvodní, nadzemné vedenia s nulovým vodičom (pevne uzemnené neutrálne) spojené s opakovanými uzemňovacími vodičmi.Ak je k dispozícii v pamäti zariadenia.
UL siete s izolovanými neutrálnymi káblovými vedeniami.Vyskytuje sa vtedy, keď je poškodená izolácia prvkov prenášajúcich prúd.
Železničná elektrická doprava, systémy s uzemneným nulovým vodičom.Prítomnosť technologického spojenia medzi jedným z vodičov a zemou.

Mechanizmus vzniku bludných prúdov

V tabuľke sme ako príklad uviedli niekoľko zdrojov, teraz podrobne zvážime, ako sa v nich vytvára proces záujmu. Ako bolo uvedené vyššie, aby sa objavil, mal by nastať potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi na Zemi. Takéto podmienky sú vytvárané pamäťovými obvodmi systémov s nestabilnou neutrálnou.

Nulovací vodič (PEN) je pripojený na jednom konci k pamäti elektrickej rozvodne a druhý je pripojený k PEN zbernici spotrebiča, ktorá je pripojená k uzemňovaciemu zariadeniu objektu. V dôsledku toho sa rozdiel elektrických potenciálov medzi svorkami neutrálneho vodiča prenesie do pamäte, čím sa vytvoria podmienky na vytvorenie obvodu. Únik bude zanedbateľný, pretože hlavné zaťaženie bude sledovať dráhu najmenšieho odporu (neutrálny vodič), ale niektoré z nich pôjdu po zemi.

Tvorba bludných prúdov medzi pamäťou neutrálneho vodiča

Takmer podobné podmienky vznikajú pri problémoch s izoláciou vodičov (zničenie plášťov) káblových vedení alebo nadzemných vedení. Keď sa vyskytne skrat na zemi, v tomto bode sa potenciál rovná alebo blíži fáze. To spôsobí vznik zvodového prúdu k najbližšej nabíjačke s potenciálom PEN vodiča.

Vo vyššie uvedenom príklade sa nehovorí o konštantnom úniku striedavých prúdov, pretože podľa súčasných noriem je vyhľadávanie a oprava poškodenia daná dve hodiny. V tomto prípade sa vo väčšine prípadov automaticky vykoná odpojenie poškodenej linky alebo lokalizácia úseku so skratom. Proces môže byť výrazne oneskorený, ak je skratový prúd pod prahom alarmu.

Ako ukazuje prax, najväčší podiel zdrojov konštantných únikových prúdov pripadá na mestskú a prímestskú železničnú elektrickú dopravu. Mechanizmus ich tvorby je znázornený nižšie.

Železničná elektrická doprava ako zdroj bludných prúdov

Legenda:

  1. Kontaktný drôt, z ktorého napája elektráreň elektrickej dopravy.
  2. Podávač podávača (pripojený na trolejový drôt).
  3. Jedna z trakčných rozvodní, ktoré zásobujú električkové siete.
  4. Drenážny podávač (pripojený k koľajniciam).
  5. Koľajnice.
  6. Potrubie je na ceste bludných prúdov.
  7. Anódová zóna (pozitívne potenciály).
  8. Katódová zóna (negatívne potenciály).

Ako je zrejmé z obrázku, konštantné napätie v trakčnej sieti pochádza z rozvodne a vracia sa späť pozdĺž koľajníc. S nedostatočným odporom koľají proti zemi sa v zemi vyskytujú elektrické bludné prúdy. Ak je v ceste šírenia bludného úniku potrubie alebo iná kovová konštrukcia, stáva sa vodičom elektriny.

Je to spôsobené tým, že prúd sa šíri pozdĺž cesty najmenšieho odporu. V súlade s tým, akonáhle sa objaví vodič, prúd sa bude šíriť kovom, pretože jeho elektrický odpor je menší ako odpor zeme. V dôsledku toho bude potrubný úsek, ktorým prechádza elektrický prúd, náchylnejší na koróziu kovu. Dôvody sú uvedené nižšie.

Kontaktujte túlavý prúd a koróziu na kov

Kvôli prítomnosti vody v zemi a v nej rozpustených solí je akákoľvek kovová štruktúra v pôde vystavená korózii. Ale ak je kov navyše vystavený bludným prúdom, potom sa tento proces stane elektrolytickým. Podľa Faradayovho zákona je rýchlosť elektrochemickej reakcie priamo závislá od prúdu tečúceho medzi anódou a katódou. V dôsledku toho bude rýchlosť korózie kovovej rúrky (uloženej v zemi) ovplyvnená elektrickým odporom pôdy, ako aj komplexným charakterom procesov prebiehajúcich v katódových a anódových zónach.

Výsledkom je, že kovová štruktúra okrem obvyklej korózie je vystavená zvodovým prúdom. To môže spôsobiť vytvorenie galvanického páru, ktorý výrazne urýchli proces korózie. V praxi sa vyskytli prípady, keď potrubný úsek vodovodného systému, ktorý bol vystavený galvanickej korózii, zlyhal po dvoch rokoch s odhadovanou životnosťou 20 rokov. Príklad takéhoto vplyvu je uvedený nižšie.

Potrubie po vplyve bludných prúdov

Metódy ochrany proti bludným prúdom

Aby sa zabránilo škodlivým účinkom elektrochemického potenciálu ochrany, používajú sa metódy, ktoré sa môžu líšiť v závislosti od vlastností kovových konštrukcií. Uvažujme ako príklad, ako chrániť vodovodné potrubia, ohrievače uterákov a plynovodov, začnime v poradí tejto postupnosti.

Video o rôznej ochrane proti bludným prúdom

Ochrana vodovodných potrubí

Pre kovové konštrukcie položené v zemi, najmä pre vodovodné potrubia, sa používajú dve metódy ochrany: pasívne a aktívne. Každý z nich podrobne opíšeme.

Pasívna ochrana

Táto metóda zahŕňa nanesenie špeciálnej izolačnej vrstvy na kovový povrch, ktorý tvorí ochrannú bariéru medzi zemou a kovovým plášťom. Ako izolačný materiál sa používajú polyméry, rôzne typy epoxidových živíc, bitúmenový povlak atď.

Príklad potrubnej fólie pre podzemné inštalácie

Moderná technológia však bohužiaľ neumožňuje vytvoriť ochrannú bariéru, ktorá zabezpečuje úplnú izoláciu. Akýkoľvek povlak má určitú difúznu permeabilitu, preto pri tomto spôsobe je možná len čiastočná izolácia od zeme. Okrem toho treba mať na pamäti, že počas prepravy a inštalácie môže dôjsť k poškodeniu ochrannej vrstvy. V dôsledku toho sa na ňom vytvárajú rôzne izolačné chyby vo forme mikrotrhlín, škrabancov, zárezov a poškodením.

Keďže uvažovaná metóda nie je dostatočne účinná, používa sa ako doplnok k aktívnej ochrane, o ktorej sa bude diskutovať neskôr.

Aktívna ochrana

Pod týmto pojmom sa rozumie riadenie mechanizmov elektrochemických procesov, ktoré prebiehajú v miestach styku kovových konštrukcií s elektrolytom vytvoreným v zemi. Na tento účel sa používa katodická polarizácia, pri ktorej negatívny potenciál vytesňuje prirodzený.

Takáto ochrana môže byť realizovaná galvanickým pokovovaním alebo použitím zdroja konštantného prúdu. V prvom prípade sa aplikuje účinok galvanického páru, v ktorom anóda podlieha deštrukcii (obetná anóda), pričom sa chráni kovová konštrukcia, ktorej potenciál je o niečo nižší (pozri obr. 5 na obr. 5). Opísaný spôsob je účinný pre pôdy s nízkym odporom (nie viac ako 50, 0 Ohm * m), pri nižšej úrovni vodivosti sa táto metóda nepoužíva.

Použitie konštantného zdroja prúdu v katódovej ochrane neumožňuje závisieť od odporu pôdy. Zdroj sa spravidla vyrába na základe konvertora napájaného z elektrického obvodu striedavého prúdu. Konštrukcia zdroja umožňuje nastaviť úroveň ochranných prúdov v súlade s prevládajúcimi podmienkami.

Obrázok 5. Možnosti implementácie katódovej ochrany

Legenda:

  1. Použitie obetnej anódy.
  2. Polarizačná metóda.
  3. Kovovýroba položená na zemi.
  4. Pokrytie v zemnej obetnej anóde.
  5. DC zdroj.
  6. Pripojiť k zdroju slabo rozpustnej anódy.

Ochranné ohrievače uterákov

Sušiče uterákov a iné terminálové kovové zariadenia na vodovodných potrubiach (mixéry) neohrozovali koróziu spôsobenú bludnými prúdmi, až kým plastové rúrky neboli široko používané v každodennom živote. Aj keď sú vo vašom stúpačke inštalované kovové rúry, nie je to tak, že sused nemá plast v spodnej časti a plast sa pravdepodobne používa na vodovodné kohútiky do kúpeľne a kuchyne.

Aby sa zabezpečila ochrana proti náhodným únikom prúdu a aby sa zabránilo elektro-korózii, je potrebné vyrovnať potenciály uzemnením vyhrievaného držiaka uterákov, vodovodného potrubia v stúpačke a tiež radiátora.

Ochrana potrubia

Ochrana podzemných plynovodov pred bludnými prúdmi, ktoré spôsobujú koróziu, sa vykonáva rovnakým spôsobom ako pri vodovodných potrubiach. To znamená, že je použitý jeden z dvoch variantov aktívnej katódovej ochrany, ktorého princíp činnosti bol uvažovaný vyššie.

Ako merať túlavé prúdy?

Na posúdenie nebezpečenstva únikových prúdov sa vykonáva komplex meracích prác, ktorý zahŕňa:

  • Meranie úrovne prúdu a smeru jeho pohybu pozdĺž káblových plášťov vedenia.
  • Meranie potenciálneho rozdielu medzi kontaktnými koľajnicami (železničná sieť) a kovovými konštrukciami uloženými v zemi.
  • Meranie izolácie koľajníc zo zeme na riadiacich úsekoch koľajnice.
  • Odhad hustoty zvodového prúdu z plášťa káblových vedení na zem.

Merania veľkosti bludných prúdov sú vykonávané špeciálnymi zariadeniami. Týmto sa volí čas, v ktorom maximálna prevádzka železničných elektrických vozidiel.

Súprava na meranie prúdu Stray Current

Proces merania bludných prúdov sa vykonáva v transformátorových a trakčných rozvodniach umiestnených vedľa koľajníc. V tomto prípade je jedna z elektród pripojených k meraciemu zariadeniu pripojená k nabíjačke a druhá je zasunutá do zeme 10 metrov od trakčnej rozvodne. Ak sa objaví rozdiel medzi potenciálom na elektródach, je fixovaný zariadením.

Odporúčame tiež čítanie:

  • Foucault prúdy a ich použitie
  • Uzemnenie a nulovanie: aký je rozdiel?
  • Ako urobiť uzemnenie na sporáku?

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie: