Блуждающие токи как использовать

Влияние на систему водоснабжения

При построении системы отопления и водоснабжения в массовом масштабе используются стальные трубы. За счёт заметно более высокой проводимости стали по сравнению с грунтом такие трубы начинают “притягивать” электрические заряды, а в местах входа и выхода тока (катодная и анодная зоны, соответственно) происходит интенсивная коррозия.

Физика возникновения явления сразу же определяет способы защиты от него. Подавить блуждающие токи в водопроводных трубах можно:

  • совершенствованием и поддержанием в исправном состоянии изоляции;
  • применением пластиковых вставок при условии обязательного дополнительного выравнивания потенциалов;
  • установкой катодной защиты.

Катодная защита

Чтобы снизился процент возникновения ржавчины на поверхности труб, используются станции электродной защиты:

  1. Анодная, выполненная в виде заземляющих проводников.
  2. Преобразователи постоянных потоков электронов.
  3. Оборудование пункта управления процессом и контроля за этим процессом.
  4. Кабельные и проводные соединения.

Станции катодных защит достаточно результативны, при непосредственном соединении с линией электропередачи или генератору, они обеспечивают ингибирующее действие токов. При этом обеспечивается защита одновременно нескольких участков трубопровода. Регулировка параметров производиться вручную или автоматически. В первом случае используются обмотки трансформаторов, а во втором – тиристоры.

Наиболее распространенной на территории России является высокотехнологичная установка – Миневра -3000. Ее мощности предостаточно для осуществления защиты 30000 м магистралей.

Достоинства технического устройства:

  • высокие характеристики мощности;
  • обновление режима работы после перегрузок через четверть минуты;
  • с помощью цифрового регулирования осуществляется контроль за рабочими параметрами;
  • герметичность высокоответственных соединений;
  • подключение устройства к дистанционному контролю за процессом.

Также применяются АСКГ-ТМ, хотя они их мощность невелика, их оснащение телеметрическим комплексом или дистанционным управлением позволяет им быть не менее популярными.

Схема изоляционной магистрали водопровода или газопровода должна быть на месте проведения работ.

Видео: катодная защита от коррозии – какой бывает и как выполняется?

Электромобили

Некоторые электрокары уже активно продвигаются в России: 1. Mitsubishi i-MiEV, мощность 49 кВт (67 л.с.), запас хода — 160 км, цена в России: 1 799 000 руб.; 2. Renault Kangoo Z.E., мощность 44 кВт (60 л.с.), запас хода — 170 км; 3. Renault TWIZY, мощность 4–13 кВт (5–18 л.с.), запас хода — 100 км Некоторые электрокары уже активно продвигаются в России: 1. Mitsubishi i-MiEV, мощность 49 кВт (67 л.с.), запас хода — 160 км, цена в России: 1 799 000 руб.; 2. Renault Kangoo Z.E., мощность 44 кВт (60 л.с.), запас хода — 170 км; 3. Renault TWIZY, мощность 4–13 кВт (5–18 л.с.), запас хода — 100 км

Поводом поговорить об электромобилях стал 60-й международный пресс-брифинг Bosch, где они были одной из главных тем. Предполагается, что мировое производство электрокаров к 2020 году не превысит трех миллионов штук, то есть в масштабах планеты питание от розетки даже через десять лет останется экзотикой. Тем не менее, титаны автомобильного мира уже сегодня вкладывают огромные средства в разработку и стандартизацию компонентов электромобилей.

В прошлом году в южнокорейском городе Ульсан стартовало предприятие SB LiMotive (организованное в партнерстве компаниями Bosch и Samsung SDI) по производству литий-ионных АКБ (их получат электрический Fiat 500 и перспективный BMW i3), а в немецком Хильдесхайме Bosch совместно с Daimler AG открывает предприятие по разработке и производству электродвигателей.

Как защитить трубы от блуждающих токов

Металлические трубы ещё популярны, хотя они и вытесняются более современными аналогами. Главная задача – борьба с коррозией. Одной из причин её образования являются блуждающие токи. Защита от них строится по разным принципам.

Какое действие оказывает ток?

Проблема актуальна на тех участках трубопровода, которые проложены под железнодорожными путями, автомагистралями и городскими дорогами. Создаваемые на поверхности грунта блуждающие токи идут по пути наименьшего сопротивления. Так как металл – прекрасный проводник, заряженные частицы проходят через него и возвращаются к исходной точке.

Обмотка труб для защиты

Это разрушает трубы, так как частицы забирают с собой молекулы металла. Постоянно подвергаясь действию электричества, стенки трубы истончаются

Чтобы исключить проблему, важно правильно выбрать способы защиты изделий от тока

Общая информация

Защита трубы, расположенной под землёй, подразделяется на пассивные и активные меры борьбы.

  • Активная характеризуется установкой устройства, генерируемого встречный электросигнал.
  • Пассивная мера – это изоляторы. Задача – правильно выбрать материалы и учесть ряд свойств.

Блуждающие токи перестают быть опасными, если проводится комплексная защита трубы. Специалисты рекомендуют покрывать изделия полимерными составами – это исключает коррозию металла.

Защита с помощью отвода

Что нужно сделать?

Чтобы защитить трубы устанавливается катодная станция. Эта установка подаёт некоторый потенциал на корпус изделия. Так блуждающие токи компенсируются, они встречают на своём пути противоположный по знаку заряд большей величины. Труба перестаёт быть участком меньшего сопротивления.

Другой способ (менее дорогой) – полная изоляция труб от грунта (делается на этапе строительства). Защита реализуется в виде мастики, порошка, эмалевых щитов и пр. Выполняется изоляция и посредством липких полимерных лент, а также с помощью грунтовки. Основное условие их использования – изоляционные материалы должны быть термически стойкими, не подвержены быстрому гниению, с высокой прочностью и хорошими диэлектрическими свойствами.

Схема изоляции

Есть и более радикальная защита трубы – замена на пластиковые изделия. Тогда магистрали прослужат долгие годы, менять такие аналоги не приходится, они стойки к внешним факторам, являются прекрасным диэлектриком.

Есть ещё кое-что…

Блуждающие токи опасны в тех регионах, где предусмотрен электротранспорт. Проблема актуальна не всегда. В некоторых уголках нашей родины жители прекрасно обходятся без изоляции подземных труб и пользуются магистралями долгие годы.

trubygid.ru

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.

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.

Все это приведет к ускоренному разрушению металлических изделий.

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:

  1. Подготовьте провод сечением 2,5 кв. мм.
  2. Объедините все металлические части ванной с помощью провода.
  3. Сделайте перемычку, а именно соедините проводник и провод на распредщитке.
  4. Зафиксируйте заземление на полотенцесушитель с помощью хомута из металла.

Защита полотенцесушителя от блуждающих токов

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.

Это ведет к появлению входящих и исходящих блуждающих токов, негативно влияющих на металл.

Кроме того, к причинам возникновения блуждающих токов в трубах стоит отнести:

  • 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:

  1. Замените трубы из металла пластиковыми (в системе отопления).
  2. Если первый вариант не подходит, используйте пластиковые вставки.
  3. Выполните заземление.
  4. Установите катодную защиту (может монтироваться в многоэтажных домах).
  5. 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:

  1. Сделайте розетку с заземляющим контактом. Она должна быть установлена на высоте от пола более 80 см, от нагревателя — 50 см.
  2. 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.
  3. При прокладке кабеля сделайте штробу или используйте наружный способ прокладки.
  4. 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.

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

Создание заземлительной системы

Необходимо создать прочную металлосвязь между трубами стояка и полотенцесушителем. Заземлить его сможет даже начинающий мастер. Простота работы объясняется устройством сушилок для полотенец, изначально приспособленных для подключения к заземленной розетке. Если розетка установлена в ванной, понадобится специальный водоустойчивый корпус.

Работа выполняется в следующем порядке:

  1. Определить надежность соединения сушилки с водопроводом.
  2. Проверить, из какого материала изготовлены трубы горячего водоснабжения. Если это сталь, в заземлении обычно нет необходимости. В случае с пластиковыми трубами понадобится заземление.
  3. С помощью стального проводника соединить все металлические предметы в помещении.
  4. Сделать перемычку для заземления. Присоединить провод из распредщита с перемычкой.
  5. Зафиксировать заземленный проводник к змеевику. Для этого использовать хомут.

На этом создание заземлительной системы закончено. После проверки уровня сопротивления она готова к эксплуатации.

Блуждающие токи, защита трубопровода и газопровода от блуждающих токов: поиск и проверка

автор Администратор Главный

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 непредсказуемом месте.

От их направления зависит какой процесс происходит в объекте, через который протекает электрический 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, обычно неизвестна, то неизвестно время и место появления блуждающего тока.

Как считается сейчас, наличие его 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 их 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 трубопроводах.

В известных технических решениях на трубу подается потенциал 6 кВ. Считается, что при любых реальных значениях среды и электролита в цепи отсутствует положительный ток, который вызывает коррозию.

Происходит, так называемая защита трубопровода от блуждающих токов, которая достаточно эффективна, но имеет недостаток: компоненты, входящие в состав прокачиваемой среды, осаждаются на ее внутренней поверхности.

Единственно эффективной мерой защиты трубы от коррозии блуждающими токами, является сведение к нулевому значению токов, которые протекают по ней на различных участках. Для этого труба разбивается на участки, на которые подаются напряжения, обеспечивающие «нулевые» (малые) 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, специальных средств аналоговой электроники.

Значение выходного напряжения у операционных усилителей будет зависеть от значений блуждающих токов и расстояния, на котором они размещены. При большом 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 отсутствовать (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.

Конструкция прибора

Прибор изготовлен в металлическом корпусе, герметичен, предназначен для работы при температуре окружающей среды от — 30 до+60 °С при относительной влажности 100 %. Масса прибора не более 300 г, габаритный размеры 190х83х35 мм. На передней панели имеются кнопка включения-отключения прибора, три клеммы для подключения источников сигналов, кнопка ручного запуска измерений, герметичный разъем RS-232, двухцветный светодиод для индицирования ждущего режима работы прибора.

При включении кнопки питания, прибор самотестируется и проверяет заложена ли в него программ измерений.

Кнопка ручного запуска измерений заблокирована от случайного нажатия при переносе прибора. Прибор начинает производить измерения, если кнопку «Ручной пуск» держать включенной не менее 4-5 с.

Программное обеспечение «ДАР» позволяет установить автоматический или заданный диапазон измерения напряжения, блуждающих токов, катодной защиты трубопроводов на каждый канал, интервал между измерениями, количество каналов измерения 1-2, дату включения прибора и время.

Это интересно: Скалодром для детей: описание, виды и способ самостоятельного изготовления

Подключенный прибор может ждать дату включения день, неделю, месяц. Просмотр результатов измерений блуждающих токов трубопровода может быть в виде графиков, таблиц. Имеется масштабирование по осям «амплитуда», ‘время», электронная лупа, вывод на печать. Случайное выключение прибора не приводит к потере измеренных данных и установленного режима.

Почему раньше не возникало подобных сложностей?

Как ни странно это прозвучит, но причиной появления такой проблемы, как разность потенциалов в инженерных системах, стал прогресс. А именно, повсеместная замена металлических труб на пластиковые. Пока трубопроводы ГВС, ХВС и отопления были полностью металлическими, сложностей не возникало. Да и необходимости отдельно заземлять каждый радиатор, смеситель или полотенцесушитель тоже не было – все трубы заземлялись централизованно в подвале дома, в двух местах. И все металлические приборы в ванных комнатах и санузлах автоматически становились безопасными и защищенными от блуждающих токов.

Переход же на пластик все изменил: с одной стороны, трубопроводы стали служить дольше, а с другой стороны, возникла необходимость в дополнительной защите сантехнического оборудования. И тут дело не только в самих трубах, ведь по проводимости металлопластик близок к традиционному металлу, а еще и в фитингах – соединительных элементах. Точнее, в материалах, из которых их производят и которые не могут обеспечить электрический контакт с алюминиевым «сердечником» металлопластиковой трубы.

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.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий

Adblock
detector