Что такое блуждающие токи и как от них избавиться?

  • Причины возникновения
  • Воздействие на металлические предметы
  • Защита
  • Методы измерения

Причины возникновения

Современная жизнь немыслима без электрифицированных объектов. С каждым годом увеличивается потребление энергии, что приводит к строительству новых трансформаторных и распределительных станций, кабельных и воздушных линий электропередачи, внешних тяговых сетей для электропоездов и железнодорожных путей для метрополитена. Поскольку сама земля является проводником, и все эти объекты находятся на ее поверхности или под ней, между ними существует какая-то связь.

Разность потенциалов между двумя точками проводника необходима для возникновения электрического тока. То же верно и для блуждающих токов, за исключением того, что проводником в этом случае является земля. В системе с изолированным нейтральным проводником разность потенциалов обеспечивается контурами заземления. Если нейтраль подключена к контуру заземления, ее собственное сопротивление, если через него протекает заряд, вызовет падение напряжения. Этот тип проводника называется PEN-проводником.

База PEN-проводника подключается к земле трансформаторной подстанции. На входе в приемник он подключен к заземлению здания. Обе эти заземляющие клеммы на противоположных концах кабеля создают разность потенциалов, которая, в свою очередь, вызывает паразитный ток между ними.

Аналогичный процесс происходит при повреждении изоляции линии электропередачи. В случае замыкания на землю земля в этой секции становится носителем этого потенциала. Большинство неисправностей такого типа устраняются автоматикой. Однако это тот случай, когда есть большая утечка. При низких значениях найти и нейтрализовать причину довольно проблематично.

Транспортные средства с электрическим приводом (за исключением автономных электромобилей) являются основной причиной этого нежелательного явления. Троллейбусы подключаются к электрической сети через специальные рельсы, которые подключаются к нейтральному и фазному проводам и находятся на самом транспортном средстве. Следовательно, этот вид транспорта не генерирует больших блуждающих токов.

Электропоезд работает по несколько иному принципу. Нейтральный провод подключается к рельсам, а фазный провод монтируется над рельсами. Пантографы, расположенные на крыше и находящиеся в непосредственном контакте с силовым кабелем, подают энергию в двигатель.

Эти сети питаются от тяговых подстанций, которые расположены по всей трассе примерно на одинаковом расстоянии друг от друга. Основная причина возникновения блуждающих токов в этой системе — кривизна трассы. Электрический заряд следует по пути наименьшего сопротивления. Следовательно, если появится возможность «сократить путь», он будет ходить по земле, а не по рельсам.

В следующем видео подробно рассказывается, что это за явление и как оно возникает:

Воздействие на металлические объекты

В земле находится множество металлических предметов, таких как: различные типы трубопроводов, армированные кабельные линии, железобетонные основы конструкции. Поскольку металл является лучшим проводником по сравнению с землей, электричество будет проходить через него, а не через землю. Точка входа называется «катодной зоной». Отправной точкой является «анодная зона».

Отдельно хотелось бы рассмотреть коррозионные процессы в водопроводах. Подземные воды содержат много растворимых веществ и являются хорошим проводником. Например, в подземных трубопроводах коррозия возникает в результате процесса электролиза. Особенно ярко это проявляется в области анодной зоны. В катодной зоне структурные повреждения менее разрушительны.

Из-за крайне разрушительного воздействия на все вышеперечисленные объекты паразитные токи могут нанести значительный экономический ущерб.

Способы защиты

Самый распространенный способ борьбы с этим явлением — установка катодной защиты. Для этого необходимо исключить анодную зону на защищаемой конструкции и оставить только катодную зону. Станция катодной защиты вырабатывает постоянный ток черезподключение отрицательного полюса к защищаемой металлической конструкции, а положительный полюс — к так называемому «жертвенные» аноды, которые принимают на себя большую часть разрушительной силы. Кроме того, на защищаемый объект наносятся специальные защитные покрытия, предотвращающие образование коррозионного слоя.

Система PPC:

Недостатки этой программы следующие:

  • «так сверхзащита» — когда защитный потенциал превышен и защищаемая конструкция подвергается коррозии;
  • Неправильный расчет защиты, вызывающий ускоренное коррозионное повреждение близлежащих металлических предметов.

К сожалению, эта проблема затрагивает не только промышленные объекты, но и простых людей. Горячая вода циркулирует как в полотенцесушителе, так и по всей системе отопления, что является отличным проводником (если, конечно, не дистиллированная). Если трубы и соседние части в доме не заземлены должным образом, они могут быть восприимчивы к нежелательным потенциалам и, как следствие, к образованию пятен ржавчины на их поверхностях. Правильное заземление поможет предотвратить все эти негативные последствия, поэтому сегодня этот способ защиты от блуждающих токов в квартире и частном доме является одним из самых эффективных.

Методы измерений

При прокладке трубопровода блуждающие токи рассчитываются путем измерения разности потенциалов между двумя точками, перпендикулярными друг другу на расстоянии 100 метров. Замеры производятся через каждый километр.

Измерительные приборы должны иметь класс точности не ниже 1,5 и иметь омическое сопротивление 1 МОм. Разность потенциалов между измерительными электродами не должна превышать 10 мВ. Одно измерение должно длиться не менее 10 минут, а результат должен регистрироваться каждые 10 секунд.

Измерения в области электротранспорта следует проводить при максимальной нагрузке. Если разность потенциалов превышает 0,04 В, это признак паразитных токов.

Пара электродов сравнения, переносной электрод из сульфата меди и электрод связи, могут использоваться в качестве измерительных устройств. Кроме того, вам понадобится цифровой мультиметр для проведения измерений, а также гибкий изолированный провод длиной не менее 100 метров.

Несмотря на низкую стоимость, это явление может нанести значительный ущерб подземным (и не только) коммуникациям. Источники блуждающих токов могут быть самыми разными. Поэтому необходимо принимать все профилактические меры для устранения этого нежелательного эффекта.

Напоследок рекомендуем посмотреть это удобное видео, в котором наглядно показано, как защитить себя от этого явления:

На этом этапе мы рассмотрели причины возникновения паразитных токов и способы защиты от них. Теперь вы знаете, что это такое и как избавиться от этого явления даже в домашних условиях!

Вы, наверное, не знаете: