Prądy błądzące, ochrona przed prądami błądzącymi

Elementy nośne infrastruktury transportowej, na przykład tory kolejowe i tramwajowe, nie posiadają niezawodnej izolacji elektrycznej od podłoża. A gdy prąd płynie z powrotem wzdłuż szyn do podstacji trakcyjnej, część tego prądu przepływa również przez ziemię.

Do występowania prądów doziemnych przyczyniają się również uziemione instalacje wysokoprądowe, a także upływy z linii elektroenergetycznych. Takie prądy, które po prostu przenoszą prąd do ziemi, nie mają stałego kształtu, amplitudy i kierunku, ich ścieżki propagacji na ziemi są zróżnicowane, dlatego nazywane są prądami błądzącymi.

Prądy błądzące — szkodliwe prądy elektryczne w ziemi, gdy są wykorzystywane jako środowisko przewodzące (na przykład w instalacjach telekomunikacyjnych, systemach zasilania tramwajów, górniczych lokomotywach elektrycznych itp.). Pod ich działaniem zachodzi elektroliza i następuje szybkie utlenianie. oraz niszczenie metalowych urządzeń podziemnych (powłoki kablowe, rurociągi, konstrukcje budowlane).

Oczywiste jest, że w tych przypadkach rolę ośrodka przewodzącego pełni ziemia, a przewodnikiem jest tu nie tylko gleba, ale także konstrukcje metalowe, które są całkowicie lub częściowo pod ziemią, takie jak rurociągi, linie kablowe, podpory sieci trakcyjnej itp. . Nawet konstrukcje metalowe, które po prostu stykają się z ziemią, podlegają prądom błądzącym.

W stosunku do struktur przewodzących znajdujących się w gruncie sama gleba ma mniejszy potencjał. A jeśli np. instalacja wysokoprądowa wykorzystuje uziemienie lub prąd z niej jest kierowany do ziemi, to idzie on po linii najmniejszego oporu, czyli przechodzi przez metalowe konstrukcje w ziemi, co prowadzi do ich korozja.

To samo dotyczy prądu trakcyjnego płynącego po szynach. Różnica potencjałów między szynami a podłożem, przy braku izolacji, powoduje, że część prądów trakcyjnych przepływa przez grunt, co ma podobne konsekwencje dla konstrukcji metalowych znajdujących się na drodze tych prądów.

Napotykając na swojej drodze rurę kanalizacyjną, gazociąg czy osłonę kabla, których jest znacznie mniej opórniż otaczająca gleba, przepływają przez nie prądy błądzące i takie miejsca nazywane są strefami katodowymi. Po przejściu przez metalową ścieżkę o niskiej rezystancji prąd błądzący opuszcza ją i miejsce to nazywane jest strefą anodową i tam zachodzi korozyjna reakcja elektrochemiczna.

Podobna korozja ma miejsce w strefie anodowej, gdy prąd wpływa do gruntu z samego źródła prądu błądzącego, np. z samych szyn, na czym cierpią również szyny. W ten sposób szyny są niszczone w miejscach, w których prądy wychodzą z nich do ziemi, a komunikacja podziemna - w miejscach, w których prąd wraca do szyn.

Problem polega na tym, że gdy upływ prądu błądzącego jest stały, metal będzie stopniowo niszczał, a taka elektrokorozja może być dość intensywna. Nowe rurociągi stalowe mogą się zepsuć w ciągu trzech lat, a kable komunikacyjne psują się jeszcze szybciej. W podobny sposób niszczone są mocowania szyn mostów i szyn różnego przeznaczenia. Źródła prądu stałego lub wyprostowanego są szczególnie niebezpieczne pod względem korozyjnym. W strefach anodowych tempo niszczenia metalu może sięgać 10 mm rocznie.

Z reguły konstrukcje metalowe są wyposażane w specjalną powłokę ochronną przeznaczoną do ochrony przed korozją, jednak w przypadku uszkodzenia powłoki uszkodzenie komunikacji jest nieuniknione, aw miejscach o małych powierzchniach anodowych pojawiają się charakterystyczne wrzody i dziury.
Aby zwalczyć opisane negatywne zjawiska, specjaliści przeprowadzają badania elektryczne przy użyciu specjalistycznego sprzętu. Miejsca uszkodzeń izolacji określa się specjalną wyszukiwarką i stosuje drenaż elektryczny — odprowadzenie prądu z rurociągów do źródła prądu.

Schemat instalacji odpływu spolaryzowanego: 1 — rurociąg gazu ochronnego, 2 — przewód odpływowy, 3 — instalacja odpływowa (typu zaworowego), 4 — opornik, 5 — element zaworu (prostownika), 6 — amperomierz, 7 — bezpiecznik, 8 — generator podstacji trakcyjnej, 9 — zasilacz, 10 — wózek jezdny, 11 — tory ruchu prądów błądzących

W najprostszym przypadku środki ochronne są następujące.Aby zapobiec przedostawaniu się prądów z potencjalnie niebezpiecznych instalacji do otaczającego gruntu, wykonuje się połączenie kablowe między chronioną konstrukcją a każdym punktem instalacji — źródłem prądów błądzących o odpowiednio ujemnym potencjale. Prąd, który wcześniej płynął przez ziemię, teraz wraca do źródła przez połączenie kablowe, nie powodując żadnego ryzyka korozji.

Aby zabezpieczyć rurociągi stalowe przed skutkami prądów błądzących, użyj ochrona katodowa... Odbywa się to za pomocą bezpośredniego prądu elektrycznego z zewnętrznego źródła. Biegun ujemny źródła prądu jest podłączony do chronionego rurociągu, a biegun dodatni do specjalnego uziemienia - anody. Obwód ochrony katodowej — Jak chronić metalowe osłony kabli przed korozją

Aby zmniejszyć prądy błądzące związane z szynami, zwiększa się przewodność toru i zwiększa się rezystancja złącza między szynami a ziemią. W tym celu na torach głównych układane są szyny ciężkie, następuje przejście do toru spawanego w sposób ciągły, a połączenia szyn są bocznikowane miedzianymi mostkami o zwiększonym przekroju, sekcje wieloszynowe są łączone równolegle.

Szyny układane są na podsypce z tłucznia kamiennego lub żwiru, między szynami a zbrojeniem podkładów żelbetowych montowane są elementy izolowane, a podkłady drewniane impregnowane są olejowymi środkami antyseptycznymi itp.