Блуждающие 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.
СОДЕРЖАНИЕ:
Причины и источники блуждающих токов
Разные виды транспорта
Линия электропередач
Статическое электричество в быту
Влияние на металл
Какие объекты подвергаются максимальной опасности
Измерения блуждающих токов
Защита от блуждающих токов
Пассивная
Активная
Блуждающие топи в быту (в квартире)
Блуждающие токи в полотенцесушителе
Блуждающие токи в системе отопления
В бойлере
В газовой колонке
Итоги
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.
Как выглядит блуждающий ток
Разные виды транспорта
Один из основных источников блуждающих токов считаются виды транспорта, работающие на электричестве:
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.
Где:
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.
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.
Базовые варианты:
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.
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.
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:
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.
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.
Блуждающие токи. 12.08.2021.
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.