Меню Закрыть

Блуждающие токи в системе отопления

Содержание

Последние 10-20 лет во многих мегаполисах наблюдается резкое снижение срока службы подземных металлических сооружений (трубопроводов горячего и холодного водоснабжения, системы отопления и т.д.). После проведения ряда экспертиз было установлено, что основная причина разрушения металла — электрохимическая коррозия, которую вызывают блуждающие токи. Из данной статьи Вы узнаете о природе этого явления, а также получите представление о способах защиты подземных сооружений и инженерных коммуникаций от гальванической коррозии.

Что такое блуждающий ток?

Как известно, земля является проводником электрического тока, что позволяет применять это свойство для создания заземляющих устройств. Но в тоже время, когда почва выступает в качестве токопроводящей среды, в ней образуются утечки. Поскольку нельзя спрогнозировать в какое время начнется процесс, и где он будет протекать, то такие проявления получили термин «блуждающие».

Причины и источники возникновения

Как мы помним из школьного курса физики, для образования электрического тока необходимо, чтобы возникла разность потенциалов между двумя участками цепи. Принцип возникновения блуждающих токов – аналогичный. Только роль проводника в данном случае исполняет земля.

На территории современных городов и населенных пунктов находится множество электрифицированных объектов, начиная от ЛЭП и заканчивая рельсовым транспортом, включая оборудование тяговых подстанций. Их объединяет один фактор – расположение на земле. Это приводит к довольно специфичному взаимодействию с последней, проявляющемуся в виде появления блуждающих токов. Ниже представлена таблица, которой приводятся их потенциальные источники и условия образования электросвязи связи с почвой.

Таблица 1. Потенциальные источники.

Название объекта Взаимосвязь с землей
Различные виды распределительных устройств, оборудование подстанций, ВЛ с нулевым проводником (глухозаземленная нейтраль), подключенным к повторным заземлителям. При наличии на объекте ЗУ.
ВЛ сетей с изолированной нейтралью, кабельные магистрали. Возникает при повреждении изоляционного покрытия токонесущих элементов кабелей.
Рельсовый электротранспорт, системы с заземленной нейтралью. Наличие технологической связи между одним из проводников и землей.

Механизм образования блуждающих токов

В таблице мы привели в качестве примера несколько источников, теперь рассмотрим подробно, как в них образуется интересующий нас процесс. Как уже упоминалось выше, чтобы он появился, между двумя точками на земле должно произойти возникновение разности потенциалов. Такие условия создаются контурами ЗУ систем с глухоизолированной нейтралью.

Нулевой провод (PEN) одним концом соединен с ЗУ электроподстанции, а вторым подключен к шине PEN потребителя, которая соединена с заземляющим устройством объекта. Соответственно, разница электрических потенциалов между выводами нулевого проводника будет передаваться ЗУ, что создаст условия для образования цепи. Величина утечки будет незначительной, поскольку основная нагрузка пойдет по пути наименьшего сопротивления (нулевому проводнику), но, тем не менее, часть ее пойдет по земле.

Образование блуждающих токов между ЗУ нулевого провода

Практически аналогичные условия образуются, когда возникают проблемы с изоляцией проводов (разрушение оболочек) кабельных магистралей или ВЛ. При возникновении КЗ на землю, в этой точке потенциал равный или близкий к фазе. Это вызывает образование тока утечки к ближайшему ЗУ с потенциалом PEN-провода.

В приведенном примере о постоянной утечке переменных токов речь не идет, поскольку согласно действующим нормам на поиск и устранение повреждения отводится два часа. При этом, в большинстве случаев, отключение поврежденной линии или локализация участка с КЗ производится автоматически. Процесс может существенно затянуться, если сила тока КЗ ниже аварийного порога.

Как показывает практика, наибольшая доля источников токов постоянной утечки приходится на городской и пригородный рельсовый электротранспорт. Механизм их образования продемонстрирован ниже.

Рельсовый электротранспорт в качестве источника блуждающих токов

Обозначения:

  1. Контактный провод, от которого получает питание силовая установка электротранспорта.
  2. Питающий фидер (подключен к контактному проводу).
  3. Одна из тяговых подстанций, питающая сети трамваев.
  4. Дренажный фидер (подключен к рельсам).
  5. Рельсы.
  6. Трубопровод на пути прохождения блуждающих токов.
  7. Анодная зона (положительные потенциалы).
  8. Катодная зона (отрицательные потенциалы).
Читайте также:  Как подключиться к партнеру

Как видно из рисунка, постоянное напряжение в тяговую сеть поступает с подстанции и по рельсам возвращается обратно. При недостаточном сопротивлении рельсовых путей относительно земли, в грунте возникают электрические блуждающие токи. Если на пути распространения утечки блуждающих токов находится трубопровод или другая металлическая конструкция, то она становится проводником электричества.

Это связано с тем, что ток распространяется по пути наименьшего сопротивления. Соответственно, как только появляется проводник, ток будет распространяться по металлу, поскольку его электрическое сопротивление меньше, чем у земли. В результате участок трубопровода, через который проходит электроток, будет в большей степени подвержен коррозии металла. О причинах этого рассказано ниже.

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

Способы защиты от блуждающих токов

Для предотвращения пагубного воздействия электрохимического потенциала применяются методы защиты, которые могут отличаться в зависимости от особенностей металлических конструкций. Рассмотрим в качестве примера способы защиты водопроводных труб, полотенцесушителей и газопроводов, начнем в порядке данной очередности.

Видео про различные защиты от блуждающих токов

Защита водопроводных труб

Для проложенных в земле металлоконструкций, в частности водопроводных труб, применяются две методики защиты: пассивная и активная. Подробно опишем каждую из них.

Пассивная защита

Данная методика предусматривает нанесение на поверхность металлоконструкций специального изолирующего слоя, образующего защитный барьер между землей и металлической оболочкой. В качестве изоляционного материала используются полимеры, различные виды эпоксидных смол, битумное покрытие и т.д.

Пример защитного покрытия трубы для подземной укладки

К сожалению, современная технология не позволяет создать защитный барьер, обеспечивающий полную изоляцию. Любое покрытие обладает определенной диффузионной проницаемостью, поэтому при данном способе возможна только частичная изоляция от грунта. Помимо этого следует учитывать, что в процессе транспортировки и монтажа может быть нанесено повреждение защитному слою. В результате на нем образуются различные дефекты изоляции в виде микротрещин, царапин, вмятин и сквозных повреждений.

Поскольку рассмотренный метод не обладает достаточной эффективностью, он применяется в качестве дополнения активной защиты, о которой пойдет речь далее.

Активная защита

Под данным термином подразумевается управление механизмами электрохимических процессов, которые протекают в местах контакта металлических конструкций с образующимся в грунте электролитом. Для этой цели применяется катодная поляризация, при которой отрицательный потенциал смещает естественный.

Реализовать такую защиту можно гальваническим методом или используя источник постоянного тока. В первом случае применяется эффект гальванической пары, в которой анод, подвергается разрушению (жертвенный анод), защищая при этом металлоконструкцию, у которой потенциал несколько ниже (см. 1 на рис.5). Описанный способ эффективен для грунтов с низким сопротивлением (не более 50,0 Ом*м), при более низком уровне проводимости данный метод не применяется.

Применение источника постоянного тока в катодной защите позволяет не зависеть от сопротивления грунта. Как правило, источник изготовлен на базе преобразователя, запитанного от электрической цепи переменного тока. Конструктивное исполнение источника позволяет задать уровень защитных токов в соответствии со сложившимися условиями.

Читайте также:  Как использовать apple pay на iphone x

Рисунок 5. Варианты реализации катодной защиты

Обозначения:

  1. Применение жертвенного анода.
  2. Метод поляризации.
  3. Проложенная в земле металлоконструкция.
  4. Закладка в грунте жертвенного анода.
  5. Источник постоянного тока.
  6. Подключение к источнику малорастворимого анода.

Защита полотенцесушителей

Полотенцесушителям и другим оконечным металлическим устройствам на водопроводных трубах (смесителям) коррозия, вызванная блуждающими токами, не угрожала до тех пор, пока в быту не стали широко применяться пластиковые трубы. Даже, если в Вашем стояке установлены металлические трубы, не факт, что у соседа снизу они не пластиковые, да и для отводов в ванную и кухню наверняка используется пластик.

Чтобы обеспечить защиту от аварийных утечек тока и не допустить электрокоррозии, необходимо выровнять потенциалы, заземлив полотенцесушитель, водопроводные трубы в стояке, а также батарею отопления.

Защита газопроводов

Защита подземных газопроводов от блуждающих токов, которые вызывают коррозию, осуществляется точно так же, как и для водопроводных труб. То есть применяется один из двух вариантов активной катодной защиты, принцип работы которой рассматривался выше.

Как измерить блуждающие токи?

Для оценки опасности от токов утечки производится комплекс измерительных работ, куда входит:

  • Измерение уровня тока и направление его движения по оболочкам кабелей магистральной линии.
  • Измерение разности потенциалов между контактных рельсов (рельсовой сетью) и проложенными в земле металлическими конструкциями.
  • Измерение изоляции рельсов от грунта на контрольных участках рельсового полотна.
  • Оценка плотности тока утечки с оболочки кабельных линий в грунт.

Измерения величины блуждающих токов производятся специальными приборами. При этом выбирается время, на которое приходится максимальный трафик рельсового электротранспорта.

Набор инструментов для измерения блуждающих токов

Процесс измерения блуждающих токов выполняется в трансформаторных и тяговых подстанциях расположенных рядом с рельсовыми путями. При этом один из электродов, подключенных к измерительному прибору, соединяют с ЗУ, а второй, втыкается в землю в 10-и метрах от тяговой подстанции. Если между потенциалами на электродах появляется разность, она фиксируется прибором.

Рекомендуем также почитать:

Частая проблема в ванной комнате

Перед теми, кто оборудовал ранее или совсем недавно полотенцесушитель, возникают различные вопросы. И это не только «что ж ты не греешь», или «как уменьшить потребление электричества». Есть еще один частый запрос: блуждающие токи в индивидуальной системе отопления — откуда они берутся, как эту проблему решить эффективно?

Основные сведения

Итак, блуждающим током в физике и технике именуется такое перемещение заряженных частиц, которое связано с проводимостью грунта (земли), строительных конструкций и частей сооружений. Попасть туда электричество может из внутренней и внешней проводки, от контактных сетей электрифицированного транспорта, из ЛЭП, реже из иных источников. Любая магистральная линия электропередач постоянно служит генератором блуждающего тока. Автоматические средства защиты препятствуют, конечно, значительному уходу его — но незначительные по отдельности выбросы происходят постоянно, идентифицировать их и пресечь крайне сложно.

Но если рядом с вами никаких таких объектов нет, это не значит, что блуждающие токи не могут появиться. Ведь причиной их возникновения являются также:

  • нарушение изоляции в стиральных машинах;
  • разгерметизация скрытой и открытой проводки;
  • повреждение ТЭНов (не обязательно в самом полотенцесушителе, кстати);
  • попадание крепежных изделий в электрическую проводку).

Опасно ли это?

Допустим, утечка тока не слишком значительна, и вы не ощущаете никаких ударов, риск почти нулевой. Однако то, что блуждающий ток относительно безопасен для человека, еще не делает его безвредным. Ведь под действием этого фактора заметно вырастает интенсивность коррозии металла. Как показали лабораторные проверки и ряд расследований конкретных происшествий, при идентичном химическом составе воды, труб, иных коммуникаций и устройств, а также при сходном тепловом режиме — ржавление может ускориться в 10 раз!

Читайте также:  Microsoft sql server зачем нужен

Потому, если обнаружите, что полотенцесушитель корродирует намного быстрее, чем обещано в сопроводительных документах, не спешите гневаться на производителей и продавцов — возможно, они вовсе не причем. Характерными источниками бытовых блуждающих токов по данным экспертиз является неграмотная эксплуатация электрических систем, ошибки в подключении электроприборов, разрушение изоляции или повреждение нулевой фазы. Электричество, идущее по трубопроводу, может в отдельные моменты вовсе исчезать, если меняется нагрузка в доме. Потому отсутствие его можно считать подтвержденным лишь при неоднократном отрицательном результате промеров в разное время.

«Лечение и профилактика»

Конечно, рекомендуется изолировать электрически все линии водопровода от магистралей, подающих ток, или же отказываться от металлической трубы в пользу пластиковой. Однако проблема в том, что полотенцесушители сами должны потреблять электричество, а вторжение в их конструкцию недопустимо.

Кроме того, изолируя трубопровод или делая его непроводящим, нужно позаботиться о том, чтобы не понизился ток короткого замыкания — так как это ведет к высокой вероятности пожара. Правильнее всего, как считают специалисты, обследовать электропроводку и все электросети, которые могут служить источником блуждающего тока, с последующим устранением каждого тока источника. Подчеркнем особо, что электрохимическая коррозия способна разрушить даже нержавеющую сталь (она невосприимчива только к действию кислорода атмосферы либо растворенного в воде). Ни в коем случае не занимайтесь заземлением полотенцесушителей самостоятельно!

Ингибитор коррозии: защита полотенцесушителя от блуждающих токов

Эта страница посвящена тем потребителям, кто столкнулся с такой проблемой, когда течет полотенцесушитель по швам, или кто заранее хочет обезопасить себя от такой проблемы, как электрокоррозия полотенцесушителя.

Как это происходит? Какими методами можно бороться? И можно в последствии устранить электрокоррозию? На этот и другие вопросы ответит специалист в области моделирования и защиты Станислав Прохоров.

Изначально водяные полотенцесушители из нержавеющей стали, ресурс которых расчитан на длительный период, устанавливают в систему отопления, а также в систему горячего водоснабжения.

После проведения ремонта из-за обрезания металического стального заземленного стояка, удаление старой батареи с заменой на новый полотенцесушитель с использованием полипропиленой или металлопластиковой подводки, происходит размыкание цепи водяного стояка. В таком случае размыкается заземление для полотенцесушителя, потому что полипропилен и футорки металлопластика обрывают цепочку проводника земли, а вода в таком случае будет являться электролитом между двумя разными материалами: сталью и нержавеющей сталью.

В следствие такого процесса в системе отопления / водоснабжения появляются блуждающие токи.

Причины возникновения и пути устранения проблемы:

Основной причиной блуждающих токов является разность потенциалов двух различных материалов в непосредственной билизости друг от друга, не связанных в одной цепи, в особенности, черной стали + полипропилен-металлопластик + нержавеющая сталь.

Для решения этой проблемы и уравнения разности потенциалов Российскими специалистами был разработан специальный полимер (ингибитор коррозии), который наносится внутри корпуса полотенцесушителя.

Ингибитор коррозии- это защитная пленка, которая, адсорбируясь на поверхности металла, делает его потенциал положительнее, тем самым останавливая процесс электрокоррозии.

Этот вариант защиты на сегодняшний день самый практичный, но к сожалению используется очень малым числом производителей, так как примениние такой защиты технологически сложный и долгий процесс, и к сожалению удорожает себестоимость продукции. На сегодняшний день, ПРИОРИТЕТ- это не просто первая компания в области прорывных технологий, а единственный производитель полотенцесушителей, кто использует данную технологию в базовой комплектации, не выделяя при этом на категории "плохой" или "хороший", "подешевле" или "подороже".

Качество и надёжность ПРИОРИТЕТ- это традиция оставаться в Приоритете.

Изначально, эта технология использовалась только по заказу компании Элерон, входящей в группу компаний РосАтом, но с сентября 2015 года она внедрена на поток для всей производимой продукции.

Дополнительная информация на сайте Youtube, название видеоролика: Блуждающие токи

Рекомендуем к прочтению

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.