- Co je to zbloudilý proud?
- Příčiny a zdroje výskytu
- Mechanismus vzniku bludných proudů
- Kontaktujte zbloudilý proud a korozi na kovu
- Metody ochrany proti bludným proudům
- Jak měřit rozptylové proudy?
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
V posledních 10–20 letech zaznamenaly mnohé metropolitní oblasti prudký pokles životnosti podzemních kovových konstrukcí (rozvody teplé a studené vody, topné systémy atd.). Po provedení série zkoušek bylo zjištěno, že hlavní příčinou destrukce kovu je elektrochemická koroze, která je způsobena bludnými proudy. Z tohoto článku se dozvíte o povaze tohoto fenoménu a získáte představu o ochraně podzemních zařízení a inženýrských sítí před galvanickou korozí.
Co je to zbloudilý proud?
Jak víte, země je vodičem elektrického proudu, který umožňuje použít tuto vlastnost k vytvoření uzemňovacích zařízení. Ale zároveň, když půda působí jako vodivé médium, v ní se tvoří netěsnost. Vzhledem k tomu, že není možné předpovědět, kdy bude proces zahájen, a kde bude postupovat, dostaly tyto projevy výraz „putování“.
Příčiny a zdroje výskytu
Jak si pamatujeme ze školního kurzu fyziky, pro tvorbu elektrického proudu je nutné, aby mezi oběma částmi obvodu došlo k potenciálnímu rozdílu. Princip bludných proudů je podobný. Pouze role dirigenta v tomto případě hraje země.
Na území moderních měst a osad je spousta elektrifikovaných objektů, počínaje elektrickým vedením a končících železniční dopravou, včetně vybavení trakčních rozvoden. Jsou sjednoceni jedním faktorem - umístěním na zemi. To vede k poměrně specifické interakci s posledně uvedenou, která se projevuje ve formě vzhledu zbloudilých proudů. Níže je uvedena tabulka, která uvádí jejich potenciální zdroje a podmínky pro vznik telekomunikačních spojení s půdou.
Tabulka 1. Potenciální zdroje.
| Název objektu | Vztah se zemí |
| Různé typy rozvaděčů, zařízení trafostanic, trolejového vedení s nulovým vodičem (pevně uzemněné neutrální) připojené k opakovaným zemnicím vodičům. | Je-li k dispozici v paměti zařízení. |
| UL sítě s izolovanými neutrálními, kabelovými vedeními. | Vyskytne se, když je poškozena izolace prvků přenášejících proud. |
| Železniční elektrická doprava, systémy s uzemněným nulovým vodičem. | Přítomnost technologického spojení mezi jedním z vodičů a zemí. |
Mechanismus vzniku bludných proudů
V tabulce jsme jako příklad uvedli několik zdrojů, nyní podrobně zvážíme, jak se v nich vytváří proces zájmu. Jak bylo uvedeno výše, aby se objevil, měl by se mezi dvěma body na Zemi objevit potenciální rozdíl. Takové podmínky jsou vytvářeny paměťovými obvody systémů s hluchotěsným neutrálem.
Nulovací vodič (PEN) je připojen na jednom konci k paměti elektrické rozvodny a druhý je připojen ke spotřebitelské PEN sběrnici, která je připojena k uzemňovacímu zařízení objektu. V důsledku toho bude rozdíl elektrických potenciálů mezi svorkami neutrálního vodiče přenesen do paměti, což vytvoří podmínky pro vytvoření obvodu. Únik bude zanedbatelný, protože hlavní zátěž bude sledovat dráhu nejmenšího odporu (nulový vodič), ale některé z nich půjdou po zemi.
Téměř podobné podmínky vznikají při problémech s izolací vodičů (zničení plášťů) kabelových vedení nebo nadzemních vedení. Když dojde ke zkratu na zemi, v tomto bodě je potenciál roven nebo blízko fáze. To způsobí vznik svodového proudu k nejbližší nabíječce s potenciálem PEN vodiče.
Ve výše uvedeném příkladu není diskutován konstantní únik střídavých proudů, protože podle současných norem je vyhledávání a oprava poškození dána dvě hodiny. V tomto případě se ve většině případů automaticky provede odpojení poškozené linky nebo lokalizace úseku se zkratem. Proces může být výrazně zpožděn, pokud je zkratový proud pod prahem alarmu.
Jak ukazuje praxe, největší podíl zdrojů konstantních svodových proudů připadá na městskou a příměstskou železniční elektrickou dopravu. Mechanismus jejich tvorby je uveden níže.
Legenda:
- Kontaktní vodič, ze kterého elektrárna elektrické dopravy přijímá energii.
- Podavač podavače (připojený na kontaktní vodič).
- Jedna z trakčních rozvoden, zajišťujících tramvajové sítě.
- Drenážní podavač (připojený na kolejnice).
- Kolejnice.
- Potrubí je na cestě bludných proudů.
- Zóna anody (pozitivní potenciály).
- Katodická zóna (negativní potenciály).
Jak je vidět z obrázku, konstantní napětí v trakční síti pochází z rozvodny a vrací se zpět po kolejnicích. Při nedostatečném odporu kolejí vůči zemi se v zemi objevují elektrické bludné proudy. Pokud je v cestě šíření bludného úniku potrubí nebo jiná kovová konstrukce, stává se vodičem elektřiny.
Toto je kvůli skutečnosti, že proud se šíří podél cesty nejméně odporu. Proto, jakmile se objeví vodič, proud se bude šířit kovem, protože jeho elektrický odpor je menší než odpor země. Výsledkem je, že část potrubí, kterou prochází elektrický proud, bude náchylnější k korozi kovu. Důvody jsou popsány níže.
Kontaktujte zbloudilý proud a korozi na kovu
Kvůli přítomnosti vody v zemi a solím, které jsou v ní rozpuštěny, je jakákoliv kovová struktura v půdě vystavena korozi. Pokud je však kov navíc vystaven bludným proudům, pak se tento proces stává elektrolytickým. Podle Faradayova zákona je rychlost elektrochemické reakce přímo závislá na proudu proudícím mezi anodou a katodou. Následkem toho bude rychlost koroze kovové trubky (položená v zemi) ovlivněna elektrickým odporem půdy, jakož i komplexním charakterem procesů probíhajících v katodových a anodových zónách.
V důsledku toho je kovová struktura kromě obvyklé koroze vystavena svodovým proudům. To může způsobit vytvoření galvanického páru, který výrazně urychlí proces koroze. V praxi se vyskytly případy, kdy po dvou letech, kdy se předpokládaná životnost 20 let, selhala potrubní část vodovodního systému, která byla vystavena galvanické korozi. Příklad takového dopadu je uveden níže.
Metody ochrany proti bludným proudům
Aby se zabránilo škodlivým účinkům elektrochemických potenciálních ochranných metod, které se mohou lišit v závislosti na vlastnostech kovových konstrukcí. Vezměme si jako příklad, jak chránit vodovodní potrubí, ohřívače ručníků a plynovody, začněme v pořadí této posloupnosti.
Video o různé ochraně proti bludným proudům
Ochrana vodovodních potrubí
U kovových konstrukcí uložených v zemi, zejména vodovodních trubek, se používají dvě metody ochrany: pasivní a aktivní. Každý z nich podrobně popisujeme.
Pasivní ochrana
Tato metoda zahrnuje nanesení speciální izolační vrstvy na kovový povrch, který tvoří ochrannou bariéru mezi zemí a kovovým pláštěm. Jako izolační materiál se používají polymery, různé typy epoxidových pryskyřic, živičný povlak atd.
Moderní technologie bohužel neumožňuje vytvořit ochrannou bariéru, která zajišťuje úplnou izolaci. Jakýkoliv povlak má určitou difúzní permeabilitu, proto je u této metody možná pouze částečná izolace od země. Kromě toho je třeba mít na paměti, že během přepravy a instalace může dojít k poškození ochranné vrstvy. V důsledku toho se na něm vytvářejí různé izolační vady ve formě mikrotrhlin, škrábanců, promáčknutí a poškození.
Vzhledem k tomu, že uvažovaná metoda není dostatečně účinná, používá se jako doplněk aktivní ochrany, o níž bude pojednáno později.
Aktivní ochrana
Tímto termínem se rozumí řízení mechanismů elektrochemických procesů, které probíhají v místech styku kovových konstrukcí s elektrolytem vytvořeným v zemi. Pro tento účel je použita katodická polarizace, ve které negativní potenciál vytěsňuje přirozený.
Taková ochrana může být realizována galvanickým pokovováním nebo použitím zdroje konstantního proudu. V prvním případě je aplikován účinek galvanického páru, ve kterém je anoda vystavena destrukci (obětovaná anoda), přičemž chrání kovovou strukturu, jejíž potenciál je poněkud nižší (viz obr. 5 na obr. 5). Popsaná metoda je účinná pro zeminy s nízkým odporem (ne více než 50, 0 Ohm * m), při nižším stupni vodivosti se tato metoda nepoužívá.
Použití konstantního zdroje proudu v katodové ochraně neumožňuje záviset na odporu půdy. Zdroj se zpravidla vyrábí na základě konvertoru napájeného z elektrického obvodu střídavého proudu. Konstrukce zdroje umožňuje nastavit úroveň ochranných proudů v souladu s převažujícími podmínkami.
Legenda:
- Použití obětní anody.
- Polarizační metoda.
- Kovovýroba položená na zemi.
- Pokládání do zemní obětované anody.
- DC zdroj.
- Připojte ke zdroji špatně rozpustné anody.
Ochranné ohřívače ručníků
Sušičky ručníků a jiná koncová kovová zařízení na vodovodních trubkách (směšovače) neohrožovala korozi způsobenou bludnými proudy, dokud plastové trubky nebyly v každodenním životě široce používány. I když jsou ve vašem stoupacím potrubí instalovány kovové trubky, není faktem, že soused nemá plastový dno a plast se pravděpodobně používá pro kohoutky do koupelny a kuchyně.
Pro zajištění ochrany před náhodným únikem proudu a pro zabránění elektrokoroze je nutné vyrovnat potenciály uzemněním vyhřívané kolejnice na ručníky, vodovodního potrubí ve stoupačce a také radiátoru.
Ochrana potrubí
Ochrana podzemních plynovodů před bludnými proudy, které způsobují korozi, se provádí stejně jako u vodovodních potrubí. To znamená, že se používá jedna ze dvou variant aktivní katodické ochrany, jejíž princip činnosti byl zvažován výše.
Jak měřit rozptylové proudy?
Pro posouzení nebezpečí únikových proudů se provádí komplex měřicích prací, který zahrnuje:
- Měření úrovně proudu a směru jeho pohybu podél kabelových plášťů vedení zavazadlového prostoru.
- Měření rozdílu potenciálu mezi kontaktními kolejnicemi (železniční sítí) a kovovými konstrukcemi položenými v zemi.
- Měření izolace kolejnic ze země na řídících úsecích kolejnice.
- Odhad hustoty svodového proudu z pláště kabelových vedení na zem.
Měření velikosti rozptylových proudů jsou prováděna speciálními zařízeními. Tím se volí čas, kdy bude maximální provoz kolejových elektrických vozidel.
Proces měření rozptylových proudů se provádí v transformačních a trakčních rozvodnách umístěných vedle kolejnic. V tomto případě je jedna z elektrod připojených k měřicímu přístroji připojena k nabíječce a druhá je zasunuta do země 10 metrů od trakční rozvodny. Pokud se objeví rozdíl mezi potenciály na elektrodách, je přístroj fixován.
Doporučujeme také číst:
- Foucault proudy a jejich aplikace
- Uzemnění a nulování: jaký je rozdíl?
- Jak udělat uzemnění na sporáku?