- Какво е бездомният ток?
- Причини и източници на възникване
- Механизмът на образуване на бездомни течения
- Контактният ток и корозията върху метала
- Методи за защита срещу бездомни течения
- Как да измерим бездомните течения?
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
През последните 10-20 години много градски райони са претърпели рязък спад в живота на подземните метални конструкции (тръбопроводи за топла и студена вода, отоплителни системи и др.). След провеждане на поредица от изследвания беше установено, че основната причина за разрушаването на металите е електрохимичната корозия, която се причинява от бездомните течения. От тази статия ще научите за естеството на това явление, както и да получите представа за това как да защитите подземните съоръжения и съоръжения от галванична корозия.
Какво е бездомният ток?
Както знаете, земята е проводник на електрически ток, който ви позволява да използвате това свойство за създаване на заземяващи устройства. Но в същото време, когато почвата действа като проводима среда, в нея се образуват течове. Тъй като е невъзможно да се предскаже кога ще започне процесът и къде ще продължи, такива прояви са получили термина „скитане”.
Причини и източници на възникване
Както помним от училищния курс по физика, за формирането на електрически ток е необходимо да има разлика в потенциала между двете секции на веригата. Принципът на бездомните течения е подобен. Само ролята на проводника в този случай се играе от земята.
На територията на съвременните градове и населени места има много електрифицирани обекти, започвайки от електропроводи и завършващи с железопътен транспорт, включително оборудване за тягови подстанции. Те са обединени от един фактор - местоположение на земята. Това води до доста специфично взаимодействие с последното, което се проявява под формата на поява на бездомни течения. По-долу е дадена таблица, в която са изброени техните потенциални източници и условия за формиране на телекомуникационни връзки с почвата.
Таблица 1. Потенциални източници.
| Име на обекта | Връзка със земята |
| Различни видове комутационни апарати, подстанционни съоръжения, въздушни линии с неутрален проводник (солидно заземен неутрален), свързани към повтарящи се заземителни проводници. | Ако е налично в паметта на съоръжението. |
| UL мрежи с изолирани неутрални, кабелни линии. | Възниква, когато изолацията на тоководещите елементи на кабела е повредена. |
| Електрически железопътен транспорт, системи със заземен неутрален. | Наличието на технологична връзка между един от проводниците и земята. |
Механизмът на образуване на бездомни течения
В таблицата като пример посочихме няколко източника, сега ще разгледаме подробно как се формира в тях процес на интерес. Както беше споменато по-горе, за да се появи, потенциална разлика трябва да се появи между две точки на земята. Такива условия се създават от схемите на паметта на системите с неутрален с глух кожух.
Нулевата жица (PEN) е свързана в единия край с паметта на електрическата подстанция, а втората е свързана с PEN шината на потребителя, която е свързана с устройството за заземяване на обекта. Съответно разликата на електрическите потенциали между изводите на неутралния проводник ще бъде прехвърлена към паметта, което ще създаде условия за образуване на верига. Течът ще бъде незначителен, тъй като основният товар ще следва пътя на най-малкото съпротивление (неутрален проводник), но въпреки това част от него ще върви по земята.
Почти сходни условия се образуват, когато възникнат проблеми с изолацията на проводниците (разрушаване на обвивките) на кабелни линии или въздушни линии. Когато на земята настъпи късо съединение, в този момент потенциалът е равен или близък до фазата. Това води до образуване на ток на утечка към най-близкото зарядно устройство с потенциал на PEN проводник.
В горния пример не се обсъжда постоянното изтичане на променливи токове, тъй като, съгласно действащите стандарти, търсенето и отстраняването на повреди се дава на два часа. В същото време, в повечето случаи, изключването на повредена линия или локализирането на секция с неизправност се извършва автоматично. Процесът може да бъде значително забавен, ако токът на късо съединение е под прага на алармата.
Както показва практиката, най-голям дял от източниците на постоянни течови токове пада върху градския и крайградския електротранспорт. Механизмът на тяхното формиране е показан по-долу.
Легенда:
- Контактен проводник, от който електроцентралата на електрическия транспорт получава мощност.
- Захранващ фидер (свързан към контактния проводник).
- Една от тяговите подстанции, осигуряващи трамвайни мрежи.
- Дренажен фидер (свързан с релсите).
- Релсите.
- Тръбопроводът е по пътя на бездомните течения.
- Анодна зона (положителни потенциали).
- Катодна зона (отрицателни потенциали).
Както може да се види от фигурата, постоянното напрежение в тяговата мрежа идва от подстанцията и се връща обратно по релсите. При недостатъчна устойчивост на релсите срещу земята в земята се появяват електрически блуждаещи токове. Ако има тръбопровод или друга метална конструкция по пътя на разпространение на бездомни течове, той става проводник на електричество.
Това се дължи на факта, че токът се разпространява по пътя на най-малкото съпротивление. Съответно, веднага щом се появи проводник, токът ще се разпространи през метала, тъй като неговото електрическо съпротивление е по-малко от това на земята. В резултат на това участъкът от тръбопровода, през който преминава електрическият ток, ще бъде по-податлив на корозия на метала. Причините за това са разгледани по-долу.
Контактният ток и корозията върху метала
Поради наличието на вода в земята и разтворените в нея соли, всяка метална структура в почвата е подложена на корозия. Но ако металът освен това е изложен на отклоняващи се токове, тогава процесът става електролитен по природа. Според закона на Фарадей скоростта на електрохимичната реакция е пряко зависима от тока, протичащ между анода и катода. Следователно скоростта на корозия на метална тръба (поставена в земята) ще бъде повлияна от електрическото съпротивление на почвата, както и от сложната природа на процесите, протичащи в зоните на катода и анода.
В резултат на това металната конструкция в допълнение към обичайната корозия е изложена на токове на утечка. Това може да причини образуването на галванична двойка, която значително ще ускори процеса на корозия. На практика има случаи, когато след две години тръбопроводната част на водоснабдителната система, която е била подложена на галванична корозия, е неуспешна, с изчислен полезен живот 20 години. Пример за такова въздействие е представен по-долу.
Методи за защита срещу бездомни течения
За предотвратяване на вредното въздействие на електрохимичния потенциал се използват методи за защита, които могат да се различават в зависимост от характеристиките на металните конструкции. Да вземем за пример как да защитим тръбите за вода, кърпите и газопроводите, да започнем по реда на тази последователност.
Видео за различна защита срещу бездомни течения
Защита на водопроводни тръби
За полагане на метални конструкции в земята, по-специално водопроводи, се прилагат два метода на защита: пасивни и активни. Всеки от тях се описва подробно.
Пасивна защита
Този метод включва прилагане на специален изолиращ слой към металната повърхност, която образува защитна бариера между земята и металната обвивка. Като изолационен материал се използват полимери, различни видове епоксидни смоли, битумни покрития и др.
За съжаление, съвременните технологии не позволяват да се създаде защитна бариера, която осигурява пълна изолация. Всяко покритие има определена дифузионна пропускливост, поради което при този метод е възможно само частично изолиране от земята. В допълнение, трябва да се има предвид, че по време на транспортирането и монтажа може да се причини повреда на защитния слой. В резултат на това се образуват различни изолационни дефекти под формата на микропукнатини, драскотини, вдлъбнатини и увреждания.
Тъй като разглежданият метод не е достатъчно ефективен, той се използва като допълнение към активната защита, което ще бъде обсъдено по-късно.
Активна защита
Под този термин се има предвид управлението на механизмите на електрохимичните процеси, които протичат в местата на контакт на метални конструкции с електролит, образуван в земята. За тази цел се прилага катодна поляризация, при която отрицателният потенциал измества естествения.
Такава защита може да бъде осъществена чрез галванизиране или използване на източник на постоянен ток. В първия случай се прилага ефектът на галванична двойка, при която анодът е подложен на унищожаване (жертвен анод), като същевременно се защитава металната структура, чийто потенциал е малко по-нисък (виж 1 на фиг. 5). Описаният метод е ефективен за почви с ниско съпротивление (не повече от 50.0 Ohm * m), с по-ниско ниво на проводимост, този метод не се използва.
Използването на източник на постоянен ток в катодната защита позволява да не се зависи от устойчивостта на почвата. Като правило, източникът се прави на базата на преобразувател, захранван от електрическа верига с променлив ток. Дизайнът на източника ви позволява да зададете нивото на защитни токове в съответствие с преобладаващите условия.
Легенда:
- Използването на жертвения анод.
- Поляризационен метод.
- Положените в земята метални конструкции.
- Полагане в земния жертвен анод.
- DC източник.
- Свържете се към източник на слабо разтворим анод.
Защитни затоплящи кърпи
Сушилните за кърпи и други крайни метални устройства на водопроводни тръби (миксери) не застрашават корозията, причинена от бездомни токове, докато пластмасовите тръби се използват широко в ежедневието. Дори ако металните тръби са монтирани във вашия щранг, не е факт, че съседът няма пластмаса на дъното, а пластмасата вероятно се използва за крановете към банята и кухнята.
За да се осигури защита срещу случайни течове на ток и да се предотврати електрокорозия, е необходимо да се изравнят потенциалите чрез заземяване на решетка за загряване на кърпи, водопроводни тръби в щранга, както и радиатор.
Защита на тръбопроводите
Защитата на подземните газопроводи от отклоняващи се течения, които причиняват корозия, се извършва по същия начин, както за водопроводните тръби. Това означава, че се използва един от двата варианта на активна катодна защита, чийто принцип на действие се разглежда по-горе.
Как да измерим бездомните течения?
За оценка на опасността от изтичащи токове се извършва комплекс от измервателни работи, който включва:
- Измерване на нивото на тока и посоката на движение по кабелните обвивки на линията на магистралата.
- Измерване на потенциалната разлика между контактните релси (железопътна мрежа) и металните конструкции, положени в земята.
- Измерване на изолацията на релсите от земята върху контролните участъци на железопътната линия.
- Оценка на плътността на изтичащия ток от обвивката на кабелните линии към земята.
Измерванията на величината на бездомните течения се извършват от специални устройства. Това избира времето, в което максималният трафик на железопътните електрически превозни средства.
Процесът на измерване на бездомните токове се извършва в трансформаторни и тягови подстанции, разположени в непосредствена близост до железопътните линии. В този случай, един от електродите, свързани към измервателното устройство, е свързан със зарядното устройство, а вторият е залепен в земята на 10 метра от тяговата подстанция. Ако между потенциалите на електродите се появи разлика, тя се фиксира от устройството.
Препоръчваме също да прочетете:
- Токовете на Фуко и тяхното приложение
- Заземяване и нулиране: каква е разликата?
- Как да направим заземяване на печката?