Блуждающие токи и защита водопроводных труб от коррозии
Ни для кого не секрет, что вода – прекрасный проводник электрического тока. В настоящее время каждая ванная комната оснащена электрическими приборами. Это стиральная машина, полотенцесушитель и другие подобные электрические предметы. Отсюда следует очевидный вывод – ванная комната в определенной степени опасное помещение. Каждый из сантехнических элементов может представлять опасность. Как же защитить себя я близких от потенциальной опасности? Поможет в этом вопросе заземление ванны. О том, что такое заземление ванны – читайте далее.
Определение понятия
Блуждающие токи
Блуждающие токи – это заряженные электрочастицы с определенной траекторией движения, возникающие в земле, являющейся проводником. Термин блуждающие возник из-за того, что невозможно предугадать локализацию частиц и начало возникновения процесса. Влияние блуждающих электрочастиц крайне негативно сказывается на металлических изделиях, находящихся над землей и под ней.
Подобные процессы возникают из-за растущего количества электрифицированных объектов, являющихся основой современных стран. А так как почва проводник для электричества, происходит взаимодействие между элементами.
Возникают блуждающие частицы подобно электрическим, для взаимодействия которых требуется сопоставление разности потенциалов в 2-х произвольных точках, только для блуждающего варианта проводник – это земля. В результате находящийся металлический материал вблизи процесса разрушается быстрее из-за коррозии.
Читайте также: Что такое электрическая ёмкость?
Заземление: защита от токов и электрокоррозии
Для устранения опасного напряжения полотенцесушитель необходимо заземлить, то есть связать конструкцию прибора с основным стояком с помощью металлического проводника. Это обеспечит выравнивание потенциалов, и блуждающие токи «стекут» в землю.
Важно! При старом устройстве трубопроводов, когда все батареи в доме были металлическими, необходимости делать отдельное заземление полотенцесушителя не было, т. к. вся система без разрывов (включая ванны) была заземлена в подвале.
Процесс формирования
Как они формируются
Причиной для возникновения блуждающих токов служит большое количество оборудования, работающего от электрического заряда, в результате потенциальными источниками являются следующие элементы:
- наличие ЗУ в таких объектах как подстанции, ВЛ с нулевым проводником, распределители;
- возникновение активности, как результат разрушения изоляционного слоя проводов, несущих ток в кабелях и ВЛ сетях, где нейтраль изолирована;
- присутствие связующего технологического звена между проводником и почвой в конструкциях с заземленной нейтралью и рельсовых транспортах, движимых током.
Механизм возникновения спонтанных разрядов можно рассмотреть на примере одного из приведенных пунктов.
Один конец нулевого провода соединен с ЗУ электростанции, а другой присоединен к шине PEN потребляющего энергию, обладающей присоединением к ЗУ. Отсюда следует, что разница потенциалов электрического значения между выводами формирует блуждающие токи, так как энергия станет передаваться на ЗУ, что в свою очередь сформирует цепь.
В данном случае объем потерь не имеет большого процента, так как пройдет по пути самого малого сопротивления, однако определенная часть попадет в землю.
Аналогично происходит утечка энергии и в случае с повреждением изоляции проводки.
При этом постоянная бесперебойная утечка не имеет места, так как о ее возникновении сигнализирует система и происходит автоматическая локализация участка, а также согласно нормативам, существует определенный период времени, отведенный на устранение неполадок.
Важно! Cогласно статистике, основные места формирования утечки электроэнергии и образования блуждающих токов приходятся на городские и пригородные зоны, где существует наземный транспорт, зависящий от энергосети.
Токи на рельсах
При использовании городского электрифицированного транспорта, подается напряжение из подстанции в тяговую систему, переходящее на рельсы и совершающее обратный цикл. Если рельсы как железная основа относительно проводника недостаточно устойчивы, это ведет к образованию в почве локаций блуждающих токов, тогда любая металлоконструкция, появившаяся на их пути, например, сантехнические изделия, выступают в качестве проводника.
Важно! Происходит такое взаимодействие из-за того, что ток перемещаясь, выбирает путь наименьшего сопротивления, которое у металла ниже, чем у земли.
Все это приведет к ускоренному разрушению металлических изделий.
Для чего заземлять водяной полотенцесушитель
После того, как пластиковые трубы начали вытеснять обычные металлические, на их заземление стали не обращать внимания, ошибочно полагая, что металлическая труба и труба из металлопластика имеют одинаковую токопроводимость. Это не так. Между металлопластиковой трубой и алюминием отсутствует контакт: они не соединены.
Практика показывает, что 90 процентов полотенцесушителей начинают протекать именно в случае замены металлических систем горячего водоснабжения на их пластиковые аналоги (например, полипропилен). Старые металлические трубы меняются на современные пластиковые с целью уменьшения вихревых токов. Однако коррозия продолжает себя проявлять.
Читайте также: Зажимы медицинские: виды, назначение
Первые симптомы электрической коррозии – возникновение пятен ржавчины на полотенцесушителе, причем ржавчина проявляется даже на устройствах, сделанных из нержавейки. Вообще, все металлические электро-изделия, контактирующие с водой, подвержены как электрохимической так и гальванической коррозии. Электрокоррозия возникает при наличии блуждающих токов. В результате на металл оказывается одновременное воздействие электрического тока и воды, после чего появляются металлические пробои, а уже оттуда начинает свое распространение коррозия.
При контакте двух разных металлов, один из которых более химически активен, чем другой, оба металла вступают в химическую реакцию. Чистая вода является очень плохим проводником электрического тока (диэлектриком), но, благодаря большой концентрации различных примесей, вода превращается в своеобразный электролит.
Не стоит забывать о том, что температура оказывает большое влияние на электропроводимость: чем выше температура воды, тем лучше она проводит электрический ток. Данное явление известно под именем “гальваническая коррозия”, именно она методично приводит полотенцесушитель в негодность.
Взаимосвязь токов и коррозийных процессов
Коррозия блуждающих токов
Любой водопровод, находящийся в почве, повреждается коррозией за счет воздействия на него влаги и солей, однако если сюда еще подключить и активность токов, то возникает электролитический процесс. При этом на скорость электрохимической реакции воздействует заряд, протекающий между анодом и катодом. Отсюда следует, что на активность повреждения изделий из металла будет влиять сопротивление почвы движению зарядов, а также сложность течений, находящихся в анодной и катодной зоне.
В такой обстановке система водоснабжения подвержена обычной коррозии под влиянием токов утечки. Воздействие формирует гальваническую пару, ускоряющую развитие коррозии. В истории существует немало моментов, когда укладываемый трубопровод должен был служить 20 лет, а на самом деле разрушение происходило через 2 года.
Что такое блуждающий ток (БТ)
Это движение электронов, возникающее тогда, когда происходит эксплуатация почвы для создания условий работы электроустановок (ЭУ). В этом случае грунт играет роль проводника электричества.
Внимание! Такие токи являются вредным и опасным явлением. Опасный фактор создаётся не только для человека, но и для подземных коммуникаций. К тому же их появление грозит перерасходом электроэнергии, значит, экономически невыгодно.
Пример использования земли для работы ЭУ
Варианты возможной защиты
Чтобы защитить изделия из металла от пагубного воздействия применяются различные методы, разделяющиеся по природе их применения на пассивные и активные.
Пассивный вариант
Пассивная изоляция
Этот вариант является применением различного изолирующего материала, формирующего защиту между проводником и металлом. В качестве изоляции применяется:
- эпоксидная смоляные смеси;
- включение в состав полимеров;
- покрытие из битума.
Но если ограничиться только этим вариантом, то полноценной защиты не получится, так как изоляционный материал не является стопроцентным барьером из-за наличия диффузионной проницаемости. Поэтому изоляция происходит в частичный способ. Кроме этого в процессе перемещения труб такой слой может быть поврежден, в результате чего возникают значительные царапины, надрезы, сквозные дыры и прочие изъяны.
Важно! Поэтому использовать пассивный метод защиты можно только в качестве дополнения.
Активная защита
Указывает на применение активных способ локализации источника воздействия посредством применения катодной поляризации, где отрицательный заряд смещает естественный.
Чтобы подобную защиту реализовать необходимо применение одного из двух инструментов:
- Гальванического метода – эффект гальванической пары, выполняется разрушение жертвенного анода, обеспечивая тем самым защиту металлоконструкции. Метод активен при сопротивляемости грунта до 50 Ом на метр, если сопротивляемость ниже метод не действенен.
- Источника постоянного тока – обеспечивает избегание зависимости от силы сопротивляемости грунта. Используется катодная защита, источник которой заключен в сформированном преобразователе, подключенному к электрической цепи переменного тока. Так как источник специально сформирован посредством его регулирования можно задать необходимый уровень защиты тока, в зависимости от сложившихся обстоятельств.
Активная изоляция
Подобный способ может обеспечить и негативное воздействие:
Читайте также: Что такое программирование электрического счетчика
- перезащита – превышение необходимого потенциала, как результат происходит разрушение металлического изделия;
- неверный расчет защиты – приводящий к ускоренному коррозийному разрушению близ расположенных металлических объектов.
Приведенные примеры можно рассмотреть на защите такого изделия как полотенцесушитель.
Коррозийные процессы на таких изделиях или прочих оконечных водопроводных изделиях никогда не происходили, но это было реально до начала применения металлопластиковой трубы, где существует контакт с алюминием внутри стенки. В результате формирование блуждающих элементов происходит не только из-за применения пластиковых труб в непосредственном помещении, но и в прочих, так как в многоквартирном доме они могут быть применены у соседа с другого этажа.
Важно! Чтобы избежать негативного влияния образовавшихся токов на собственную конструкцию необходимо выровнять потенциалы, за счет обеспечения полотенцесушителя, батареи и водопроводных труб элементом заземления.
При этом использование так необходимого заземления происходит в отношении любой коммуникации, которая выполнена из металлических труб, например, газопровода в земле.
Электрохимическая коррозия: как защитить полотенцесушитель?
Каждый хозяин знает, что ремонт в доме и квартире непрерывен. Не всем и не сразу удается учесть все детали и нюансы, да и в процессе ремонта каждый старается как можно быстрее, при этом долговечнее и качественнее все сделать. При это критерий «недорого» также частый путник того, кто начал ремонтные работы. Однако тому, кто уже столкнулся с его последствиями, известно, что дешево и долговечно – понятия антонимы. Потому лучше сразу отдать предпочтение лучшим материалам. Это относится ко всему, включая и полотенцесушитель.
Почему важно правильно использовать полотенцесушитель
Всем известно, что полотенцесушитель отвечает за поддержание комфортного температурного режима, а также за качественное высушивание белья. Значимость этого прибора замечают лишь в те моменты, когда она начинает выходить из строя. К сожалению, такие ситуации не редкость. При этом полотенцесушители могут легко подвергать электрокоррозии и протеканию.
Почему важно правильно использовать полотенцесушитель
Чем опасны протечки и электрокоррозия?
Сперва наперво эти недуги опасны для ваших соседей. Имеется ввиду, что они могут усугубить перепады давления, что может привести к срыву прибора. Думаем, не нужно пояснять в какую копеечку выльется вам эта поломка.
Как защитить полотенцесушитель от всех поломок?
Существуют универсальные метода того, как защитить полотенцесушитель от электрокоррозии и поломок. Сперва вам необходимо выбрать полотенцесушитель, который изготовлен из материалов высокого качества, при этом надежных и долговечных.
Наиболее популярным среди таких материалов является нержавеющая стальмарка AISI 304. Любое изделие с ее использованием прослужит своему хозяину не одно десятилетие. Однако существует нюанс – не обойдется без блуждающих токов, которые запускают процесс электрохимической коррозии и провоцируют образование точек коррозии, увеличивающиеся с ходом времени. При этом они являются причиной образования злосчастных подтеканий.
Как защитить полотенцесушитель от всех поломок
Почему образуются блуждающие токи?
Электрический ток образуется в водной среде за счет ее трения о металлические стенки труб либо же по причине заземления соседом неверно работающего электроприбора, к примеру, стиральной машины старого производства.
Данные факторы позволяют распространиться токам по трубам и перейти в воду, что и приводит внутренней ржавчине полотенцесушителя.
Повышенная жесткость воды также причина неблагоприятной среды для образования токов по причине соприкосновения металлов с различными потенциалами. Кроме того, даже пути трамваев, которые проходят недалеко от труб, могут являться причиной образования тока в воде.
Как исправить это явление?
Производители знают, как частично можно разрешить эту проблему. Выход в заземлении. Но оно так же должно быть грамотно выполнено: заземляется вставка из металла, которая расположена перед полотенцесушителем, но не в коем случае не заземляет корпус.
Как защитить полотенцесушитель от коррозии?
Купить полотенцесушитель рекомендуется тот, который качественно выполнен из материалов, относящихся к высококачественным. Вы также можете подобрать тот дизайн, что будет по душе исключительно вам.
Не рекомендуется в целях экономии устанавливать полотенцесушитель самостоятельным образом – высок риск того, что вы навредите себе и домочадцам. Лучше доверьте монтаж специалистам и в обязательном порядке требуйте от них гарантию работы.
Правила выполнения замеров
Выполнение замера
Чтобы оценить всю степень сложившейся ситуации с утечкой электрозарядов необходимо выполнить ряд мероприятий:
- измерение напряжения и устремление тока по оболочкам кабелей магистрали;
- определение разности потенциалов между контактными рельсами и находящимися в почве трубопроводами;
- проверка уровня изоляции рельсов от грунтового покрытия, использовав для эксперимента участок полотна;
- оценка плотности утечки энергии с оболочки кабелей в грунт.
Чтобы выполнить замеры, применяется специальный прибор, если мероприятия проводить на железнодорожных полотнах необходимо выбирать час пик движения транспорта.
Читайте также: Диаметр — это золотое сечение окружности
Инструменты для замера
Для проверки применяют трансформаторы и подстанции у линии движения – электрод, подключенный к прибору, соединяют с ЗУ и втыкают в 10 метрах от подстанции. Вся возникающая разность фиксируется прибором.
Если предстоит укладка линии труб для водоснабжения важно выявить локацию блуждающих токов, с этой целью определяется разность потенциалов между двумя выборочными точками поверхности земли, размещенными перпендикулярно друг к другу с соблюдением равного расстояния. Такое определение важно выполнять систематически с разрывом в километр.
При этом используемые приборы обязательно должны иметь класс точности не ниже 1,5, а сопротивление оборудования от 1 МОм. Применение измеряющих электродов с разностью потенциалов выше 10 мВ. Время проведения одного замера обязательно проходит в пределах 10 мин, а разрыв между процессами 10 сек.
Катодная защита
Катодный метод защиты трубопроводов от блуждающих токов считается наиболее эффективным в промышленности и на магистральных участках жилых объектов. Суть этого приема заключается в создании постоянного 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 результате анодная зона образующейся системы перемещается на этот электрод, а оставшаяся катодная зона корродирует заметно 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.
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. |
Блуждающие токи: причина возникновения и защита от них
Б луждающие токи — это потенциал, который появляется в земле при ее использовании в качестве проводника. При длительном протекании он имеют разрушительную силу и негативно воздействуют на металлические изделия в почве или на ее поверхности.
Появление блуждающих токов наиболее вероятно около электрифицированного транспорта, из-за утечки на ЛЭП или по другим причинам.
Ниже рассмотрим источники такого явления и причины, поговорим о влиянии блуждающих токов на металл и объектах, которые подвергаются наибольшему риску. Отдельно поговорим о таком явлении в быту, особенностях его появления и устранения в случае необходимости.
Причины и источники блуждающих токов
Вне зависимости от источника блуждающих токов главная причина — появление разницы потенциалов в двух разных точках. При этом во всех случаях главным проводником выступает земля.
Если говорить о самих источниках, их несколько: электрифицированный транспорт, ЛЭП и даже некоторые элементы быта.
Как выглядит блуждающий ток – видео.
Разные виды транспорта
- трамваи;
- электрички на железной дороге;
- транспорт, используемый на карьерах, рудниках и в промышленности;
- метрополитен и т. д.
Основным источником является тяговая подстанция, которая выдает ток и передает его на контактный провод, а далее — через токовый приемник к электрическому двигателю.
Дальнейший цикл подразумевает прохождение потенциала через колеса, а после к рельсам и обратно к тяговой подстанции.
При прохождении через рельсы ток сталкивается с определенным сопротивлением, из-за чего некоторые элементы конструкции имеют потенциал. По ходу приближения к подстанции он уменьшается до нуля.
Схема распределения токов показана ниже.
- a – контактный провод, по которому поступает напряжение к силовой установке электротранспорта;
- b – питающий филлер, подключенный к питающему проводу;
- c – одна из тяговых подстанций, питающая сети электротранспорта;
- d – дренажный филлер, который подключен к рельсам;
- e – рельсы;
- f – трубопровод на пути прохождения блуждающих токов;
- g – положительные потенциалы в анодной зоне;
- h – отрицательные потенциалы в катодной зоне.
Металлические рельсы установлены на поверхности без дополнительной изоляции, что приводит к появлению блуждающих токов.
Последние растекаются по почве и повреждает все, что попадается на пути:
- газопроводы;
- металлические конструкции;
- водопроводные и канализационные трубы;
- металл кабельной продукции и т. д.
Под «удар» попадают все металлические элементы, имеющие низкое удельное сопротивление. Параметр последнего должен быть меньше, чем у почвы.
Негативное воздействие испытывают и рельсы в точках, где ток протекает в землю. Результатом становится появление коррозии.
Линия электропередач
Еще одним источником блуждающих токов может быть ЛЭП с изолированной нейтралью. Чаще всего к такой категории относятся линии 6, 10 и 35 киловольт.
Их особенность состоит в отсутствии заземления нейтрали трансформатора, что в случае падения одного из проводов на землю не приводит к появлению короткого замыкания и работе защиты.
В этом случае через землю протекают сравнительно небольшие блуждающие токи, величина которых зависит от сопротивления линии до места заземления и мощности источника.
При появлении таких повреждений, как правило, срабатывает автоматика, после чего бригада работников выезжает на объект для осмотра и устранения проблемы.
Из-за повышения напряжения на двух целых фазах возникает риск повреждения еще одного провода. В случае падения второго проводника появляется двухфазное КЗ, что приводит к срабатыванию защиты.
Кроме того, блуждающие токи возле упавшего провода ЛЭП могут привести к появлению шагового напряжения.
В случае приближения человека между стопами ног может появиться потенциал, который может оказаться смертельным для жизни. Вот почему такие ситуации должны устраняться в максимально сжатые сроки.
Статическое электричество в быту
Нельзя расслабляться и в обычной жизни, ведь на металлических элементах (батареи, водопровод, ванная и прочие) может накапливаться статическое электричество.
В результате появляются блуждающие токи, которые могут привести к повреждению металла.
Причиной проблем чаще всего становится отсутствие заземления, ошибки в монтаже проводки по стояку и т. д.
Влияние на металл
Главный недостаток блуждающих токов — их негативное влияние на металлические элементы. В зоне риска находятся трубы, кабельные линии, железобетонные конструкции и т. д.
Металл является отличным проводником электричества, поэтому заряд идет не в землю, а через него. Место, где ток входит в земную поверхность, можно сравнить с катодом, а точку выхода — с анодом.
В основе негативных процессов лежит Закон Фарадея. В нем сказано, что скорость электрохимического процесса тем больше, чем выше ток между анодным и катодным элементом. Следовательно, на скорость повреждения металла влияет сопротивление земли и текущий потенциал.
Дополнительным фактором, кроме коррозии, является появление токов утечки. Этот процесс ускоряет разрушительные процессы.
Известны случаи, когда трубопровод в системе подачи воды разрушался под действием блуждающих токов за два года при официальном сроке службы не меньше 20 лет.
В подземных водопроводах ситуациях усугубляется «тяжелым» составом воды, в которую входит множество микроэлементов. Это приводит к улучшению проводимости и ускорению разрушительных процессов. Наибольший «удар» приходится по анодной зоне, где токи выходят.
Какие объекты подвергаются максимальной опасности
Особенность блуждающих токов состоит в сложности выявления и контроля, поэтому в зоне риска все металлические подземные конструкции.
Действию коррозии подвержены следующие конструкции:
- Кабели, проложенные под землей, и имеющие оболочку из металла.
- Металлические трубопроводы. Как уже отмечалось, блуждающие токи в водопроводных трубах быстрее всего разрушают изделие и снижают срок службы почти в десять раз. Эта особенность касается не только водопровода. Опасность также несут блуждающие токи в газовых трубах и канализации.
- Металлические пути электрического транспорта: ж/д, трамваев.
- Элементы домов и других объектов, изготовленные из металла.
- Цельнометаллические элементы, к примеру, бак для бензина или дизельного горючего.
- Подземный электрический транспорт, используемый при создании метрополитена.
Иными словами, в зоне риска находятся все металлические изделия под землей, что требует отдельного контроля и защиты от такого явления.
Измерения блуждающих токов
Единственный способ, позволяющий определить источник входа тока в землю, является проведение измерений.
- Электроды сравнения. Могут быть соединительного или переносного типа. Главное, чтобы в основе лежала медно-сульфатная технология.
- Цифровой мультиметр.
- Провод с надежной изоляцией. Длина — не меньше 100 м.
После получения информации можно быстрее выработать комплекс мер и защитить металлические элементы.
Измерения проходят в несколько этапов:
- Контроль сопротивления между рельсами и грунтом.
- Определение разности потенциалов между металлическими элементами под землей и рельсами.
- Анализ вероятных утечек электричеств с кабельной линии в течение всей ее длины.
В процессе измерений на путях рекомендуется выбирать период минимальной периодичности движения транспорта. Что касается оборудования, оно должно иметь высокий класс точности — не меньше 1,5.
- нижний порог сопротивления — 1 Мом;
- максимальная разность потенциалов — 10 мВ;
- время проверки — 10 мин;
- запись параметров — раз в 10 секунд.
Появление напряжения равного 0,04 Вольта свидетельствует о присутствии блуждающих токов.
В отношении блуждающих токов для трубопроводов измерения проводятся через каждый километр. В случае параллельного размещения измерения проводятся через каждые 0,2 км. также измеряется разность потенциала между трубами.
Защита от блуждающих токов
Все способы защиты условно делятся на два типа: пассивные и активные. Первые подразумевают изолирование труб от земли, а вторые — применение дополнительных конструкций, требующих затрат на монтаж и электричество.
Рассмотрим каждый из вариантов защиты подробнее.
Пассивная
Наиболее распространенным вариантом является применение пассивной защиты.
Ее суть в том, чтобы изолировать почву от металлических элементов на поверхности и таким способом снизить негативное влияние блуждающих токов.
- Применение изоляционных материалов: изолента, специальная защита на поверхность, битум. Такой метод применяется для водопроводных конструкций. При выполнении работ нужно действовать осторожно, ведь при механическом повреждении металла коррозия может ускориться.
- Разнесение труб или кабельных линий на большее расстояние. Такие работы лучше выполнять еще на этапе проектирования. Этот же метод касается линий электротранспорта, расстояние между которыми также нужно увеличить.
- Замена элементов из металла на пластик. В таком случае оборудование выходит из зоны риска и не реагирует на действующие блуждающие токи. Это обусловлено отсутствием электрохимических процессов.
- Применение специальной «прокладки» между рельсами и землей. Это приводит к незначительному подъему конструкции над уровнем земли. Как правило, для этих целей применяются насыпи из материала, который не проводит электрический ток. Подобное решение влечет удорожание конструкции и не всегда может использоваться для трамваев или метро, находящихся в пределах города.
Активная
Бывают ситуации, когда пассивные методы защиты не работают, малоэффективны или не могут быть реализованы в конкретных условиях.
В таком случае используются методы активной защиты, подразумевающие монтаж дополнительных конструкций и требующие расхода электричества.
Особенность активной защиты:
- Небольшой радиус действия, достигающий всего лишь нескольких десятков метров.
- Цель — устранение анодных областей, а именно мест выхода токов из почвы.
- Принцип работы — установка катодной защиты, которая «гасит» блуждающие токи путем подачи «плюсового» потенциала к защищаемому сооружению. Рядом ставятся катоды, на которые подаются «минус».
Стоимость такой конструкции незначительно в сравнении с пользой, которую может принести ее применение. Со временем установленная защита изнашивается, поэтому требует замены.
Устранение анодных зон возможно при правильных расчетах. Если ошибиться в вычислениях, эффект может быть обратным и создаваемые токи приведут к еще большим разрушениям.
Вот почему для всех объектов планирование проводится индивидуально с учетом конструктивных особенностей.
В качестве дополнительного метода может использоваться электродренажный вариант защиты.
В таком случае в проблемном месте появляется потенциал, который «гасит» появление разности потенциалов и защищает металлические элементы от действия блуждающих токов на выходе (в анодной точке).
Блуждающие топи в быту (в квартире)
При рассмотрении вопроса нельзя исключать появление блуждающих токов в жилых объектах. Они могут появиться в полотенцесушителях, водопроводных трубах, отопительной системе, газовой колонке и даже бойлере. Рассмотрим основные варианты.
Блуждающие токи в полотенцесушителе
При правильном строительстве появление блуждающих токов исключено. Это связано с тем, что все конструкции по стояку являются металлическим и заземляются в подвальном помещении.
Проблема появилась с постепенной заменой металлических труб на пластиковые. В таком случае цепочка разрывается и появляются блуждающие токи.
Получается, что действующий потенциал делится, и между стояком и полотенцесушителем может появиться напряжение.
Существуют и другие причины появления блуждающих токов в таких конструкциях:
- близкое применение двух видов стали: нержавейки и черной;
- плохая изоляция проводки;
- обрыв сети;
- выполнение заземления на систему отопления и т. д.
Лучшее решение проблемы — заземление полотенцесушителя. Если изделие сделано из нержавеющей стали, алгоритм действий такой:
- Подготовьте провод сечением 2,5 кв. мм.
- Объедините все металлические части ванной с помощью провода.
- Сделайте перемычку, а именно соедините проводник и провод на распредщитке.
- Зафиксируйте заземление на полотенцесушитель с помощью хомута из металла.
Блуждающие токи в системе отопления
В любом доме или квартире имеется системы отопления и водопроводная.
Сами по себе они не могут быть источниками блуждающих токов и безопасны. Но со временем в трубах и стенах появляется статическая электроэнергия и, как результат, появляется разность потенциалов.
- повреждение изоляции в стиральной машинке;
- проблемы скрытой / открытой проводки;
- нарушение целостности ТЭНов;
- попадание крепежных элементов в электропроводку;
- нахождение рядом ЛЭП и т. д.
Для защиты от блуждающих токов пройдите такие шаги:
- Замените трубы из металла пластиковыми (в системе отопления).
- Если первый вариант не подходит, используйте пластиковые вставки.
- Выполните заземление.
- Установите катодную защиту (может монтироваться в многоэтажных домах).
- Проверьте электропроводку, чтобы избежать утечек.
В бойлере
Водонагреватель имеет повышенные риски для здоровья человека, ведь он изготовлен из металла и постоянно контактирует с водой.
Влага является хорошим проводником электричества, поэтому в случае пробоя оборудование может стать источником опасности для жизни.
Нельзя исключать и появление блуждающих токов, возникающих в электрооборудовании большой мощности.
Единственный способ защиты — заземление бойлера. Наиболее простой способ состоит в соединении корпуса с каким-либо металлическим элементом, к примеру, трубопроводом. Но такой способ рискован и применять его нельзя.
Правильный способ, следующий:
- Сделайте розетку с заземляющим контактом. Она должна быть установлена на высоте от пола более 80 см, от нагревателя — 50 см.
- Используйте 3-жильный кабель, в котором одна жила имеет желто-зеленую изоляцию. Именно ее и нужно заземлить. Провод от розетки должен быть доведен до щитка и подведен к заземлению.
- При прокладке кабеля сделайте штробу или используйте наружный способ прокладки.
- Отключите общий выключатель и выполните подсоединение.
Использовать бойлер без заземления нельзя. Это правило обязательно и указывается в инструкции по эксплуатации такой техники.
В газовой колонке
Еще одним местом возникновения блуждающих токов может быть газовая колонка. Причиной такого явления может быть наличие рядом ЛЭП или электрического транспорта, а также неправильное заземление.
Для устранения проблемы рекомендуется использовать в месте соединения шланга к газовой трубе изолирующий переходник-вставку (диэлектрическая муфта).
Ее монтаж является обязательным условием по СП 402.1325800.2018. Может также потребоваться поиск места неправильного заземления для устранения проблемы.
Итоги
Блуждающие токи — это не миф или выдумка физиков, а реальная проблема, с которой необходимо бороться. Если ничего не предпринимать, повышается вероятность коррозии металлов, находящихся в зоне действия потенциала.
В зоне риска не только подземные металлические конструкции, находящиеся в зоне ЛЭП, электрофицированных железных дорог, метрополитена и трамваев, но и элементы быта: водонагреватель, полотенцесушитель, водопроводная / отопительная система и даже газовая колонка.
Вот почему нужно знать, как измерить и защититься от такого явления.
Литература:
1 Привезенцев, В.А. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии / В.А. Привезенцев,
Э.Т. Ларина. – М.: РАГС, 1995. – 120 с.
2 Фридкин, И.А. Эксплуатация кабельных линий 1–35 кВ / И.А. Фридкин. – М.: Энергия, 1972.
– 88 с.
Варианты катодной защиты трубопроводов – преимущества и недостатки способов
До сих пор при обустройстве протяжённых промышленных трубопроводов наиболее востребованным материалом изготовления труб является сталь. Обладая множеством замечательных свойств, таких как механическая прочность, способность функционировать при больших значениях внутренних давления и температуры и стойкость к сезонным изменениям погоды, сталь имеет и серьёзный недостаток: склонность к коррозии, приводящей к разрушению изделия и, соответственно, неработоспособности всей системы.
Один из способов защиты от этой угрозы – электрохимический, включающий катодную и анодную защиту трубопроводов; об особенностях и разновидностях катодной защиты будет рассказано ниже.
Определение электрохимической защиты
Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии – процесс, осуществляемый при воздействии постоянного электрического поля на предохраняемый объект из металлов или сплавов. Поскольку обычно доступен для работы переменный ток, используются специальные выпрямители для преобразования его в постоянный.
В случае катодной защиты трубопроводов защищаемый объект путём подачи на него электромагнитного поля приобретает отрицательный потенциал, то есть делается катодом.
Соответственно, если ограждаемый от коррозии отрезок трубы становится «минусом», то заземление, подводящееся к нему, – «плюсом» (т.е. анодом).
Антикоррозионная защита по такой методике невозможна без присутствия электролитической, с хорошей проводимостью, среды. В случае обустройства трубопроводов под землёй её функцию выполняет грунт. Контакт же электродов обеспечивается путём применения хорошо проводящих электрический ток элементов из металлов и сплавов.
В ходе протекания процесса между средой-электролитом (в данном случае грунтом) и защищаемым от коррозии элементом возникает постоянная разница потенциалов, значение которой контролируется при помощи высоковольтных вольтметров.
Классификация методик электрохимической катодной защиты
Такой способ предупреждения коррозии был предложен в 20-х годах XIX века и поначалу использовался в судостроении: медные корпуса кораблей обшивались протекторами-анодами, значительно снижающими скорость корродирования металла.
После того как была установлена эффективность новой технологии, изобретение стало активно применяться в других областях промышленности. Через некоторое время оно было признано одним из самых эффективных способов защиты металлов.
В настоящее время используется два основных типа катодной защиты трубопроводов от коррозии:
- Самый простой способ: к металлическому изделию, требующему предохранения от коррозии, подводится внешний источник электрического тока. В таком исполнении сама деталь приобретает отрицательный заряд и становится катодом, роль же анода выполняют инертные, не зависящие от конструкции, электроды.
- Гальванический метод. Нуждающаяся в защите деталь соприкасается с защитной (протекторной) пластиной, изготавливаемой из металлов с большими значениями отрицательного электрического потенциала: алюминия, магния, цинка и их сплавов. Анодами в этом случае становятся оба металлических элемента, а медленное электрохимическое разрушение пластины-протектора гарантирует поддержание в стальном изделии требуемого катодного тока. Через более или менее долгое время, в зависимости от параметров пластины, она растворяется полностью.
Характеристики первого метода
Этот способ ЭХЗ трубопроводов, в силу простоты, наиболее распространён. Применятся он для предохранения крупных конструкций и элементов, в частности, трубопроводов подземного и наземного типов.
Методика помогает противостоять:
- питтинговой коррозии;
- коррозии из-за присутствия в зоне расположения элемента блуждающих токов;
- коррозии нержавеющей стали межкристального типа;
- растрескиванию латунных элементов вследствие повышенного напряжения.
Характеристики второго метода
Эта технология предназначается, в отличие от первой, в том числе для защиты изделий небольших размеров. Методика наиболее популярна в США, в то время как в Российской Федерации используется редко. Причина в том, что для проведения гальванической электрохимическая защита трубопроводов необходимо наличие на изделии изоляционного покрытия, а в России магистральные трубопроводы таким образом не обрабатываются.
Особенности ЭХЗ трубопроводов
Совет: Используйте наши строительные калькуляторы онлайн, и вы выполните расчеты строительных материалов или конструкций быстро и точно.
Главной причиной выхода трубопроводов из строя (частичной разгерметизации или полного разрушения отдельных элементов) является коррозия металла. В результате образования на поверхности изделия ржавчины на его поверхности появляются микроразрывы, раковины (каверны) и трещины, постепенно приводящие к выходу системы из строя. Особенно эта проблема актуальна для труб, пролегающих под землёй и всё время соприкасающихся с грунтовыми водами.
Принцип действия катодной защиты трубопроводов от коррозии предполагает создание разности электрических потенциалов и реализуется двумя вышеописанными способами.
После проведения измерений на местности было установлено, что необходимый потенциал, при котором замедляется любой коррозионный процесс, составляет –0,85 В; у находящихся же под слоем земли элементов трубопровода его естественное значение равно –0,55 В.
Чтобы существенно замедлить процессы разрушения материалов, нужно добиться снижения катодного потенциала защищаемой детали на 0,3 В. Если добиться этого, скорость коррозии стальных элементов не будет превышать значений 10 мкм/год.
Одну из самых серьёзных угроз металлическим изделиям представляют блуждающие токи, то есть электрические разряды, проникающие в грунт вследствие работы заземлений линий энергопередачи (ЛЭП), громоотводов или передвижения по рельсам поездов. Невозможно определить, в какое время и где они проявятся.
Разрушающее воздействие блуждающих токов на стальные элементы конструкций проявляется, когда эти детали обладают положительным электрическим потенциалом относительно электролитической среды (в случае трубопроводов – грунта). Катодная методика сообщает защищаемому изделию отрицательный потенциал, в результате чего опасность коррозии из-за этого фактора исключается.
Оптимальным способом обеспечения контура электрическим током является использование внешнего источника энергии: он гарантирует подачу напряжения, достаточного для «пробивания» удельного сопротивления грунта.
Обычно в роли такого источника выступают воздушные линии энергопередачи с мощностями 6 и 10 кВт. В случае отсутствия на участке пролегания трубопровода ЛЭП следует использовать генераторы мобильного типа, функционирующие на газе и дизельном топливе.
Что нужно для катодной электрохимической защиты
Для обеспечения снижения коррозии на участках пролегания трубопроводов используются особые приспособления, называемые станциями катодной защиты (СКЗ).
Эти станции включают в себя следующие элементы:
- заземление, выступающее в роли анода;
- генератор постоянного тока;
- пункт контроля, измерений и управления процессом;
- соединительные приспособления (провода и кабели).
Станции катодной защиты вполне эффективно выполняют основную функцию, при подключении к независимому генератору или ЛЭП защищая одновременно несколько расположенных поблизости участков трубопроводов.
Регулировать параметры тока можно как вручную (заменяя трансформаторные обмотки), так и в автоматизированном режиме (в случае, когда в контуре имеются тиристоры).
Наиболее совершенной среди применяемых на территории РФ станций катодной защиты признаётся «Минерва-3000» (проект СКЗ по заказу «Газпрома» был создан французскими инженерами). Одна такая станция позволяет обеспечить безопасность около 30 км пролегающего под землей трубопровода.
- высокий уровень мощности;
- возможность быстрого восстановления после возникновения перегрузок (не более 15 секунд);
- оснащённость необходимыми для контроля рабочих режимов узлами цифровой регулировки системы;
- абсолютно герметичные ответственные узлы;
- возможность контролировать функционирование установки удалённо, при подключении специального оборудования.
Вторая наиболее популярная в России СКЗ – «АСКГ-ТМ» (адаптивная телемеханизированная станция катодной защиты). Мощность таких станций меньше, чем упомянутых выше (от 1 до 5 кВт), но их возможности автоматического контроля работы улучшены за счёт наличия в исходной комплектации телеметрического комплекса с дистанционным управлением.
Обе станции требуют источника напряжения мощностью 220 В, управляются с помощью модулей GPRS и характеризуются достаточно скромными габаритами — 500×400×900 мм при весе 50 кг. Срок эксплуатации СКЗ – от 20 лет.
Варианты катодной защиты трубопроводов – преимущества и недостатки способов
Источник https://ues-company.ru/opyt/zazemlenie-polotencesushitelya-iz-nerzhavejki.html
Источник https://elektrikexpert.ru/bluzhdayuschie-toki-prichina-vozniknoveniya-i-zaschita-ot-nih.html
Источник https://trubaspec.com/montazh-i-remont/varianty-katodnoy-zashchity-truboprovodov-preimushchestva-i-nedostatki-sposobov.html
