- Što je lutajuća struja?
- Uzroci i izvori pojave
- Mehanizam stvaranja lutajućih struja
- Kontaktna struja i korozija metala
- Metode zaštite od lutajućih struja
- Kako izmjeriti lutajuće struje?
Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Za posljednjih 10-20 godina, mnoga gradska područja doživjela su nagli pad u životu podzemnih metalnih konstrukcija (cjevovodi za toplu i hladnu vodu, sustavi grijanja itd.). Nakon provedenog niza ispitivanja utvrđeno je da je glavni uzrok uništenja metala elektrokemijska korozija, koja je uzrokovana lutajućim strujama. Iz ovog članka naučit ćete o prirodi ovog fenomena, kao i dobiti ideju o tome kako zaštititi podzemne prostore i komunalije od galvanske korozije.
Što je lutajuća struja?
Kao što znate, zemlja je provodnik električne struje, što vam omogućuje da koristite ovo svojstvo za stvaranje uređaja za uzemljenje. Ali u isto vrijeme, kada tlo djeluje kao vodljivi medij, u njemu se stvaraju propuštanja. Budući da je nemoguće predvidjeti kada će proces započeti, i gdje će se nastaviti, takve manifestacije su dobile pojam "lutanje".
Uzroci i izvori pojave
Kao što se sjećamo iz školskog tečaja fizike, za stvaranje električne struje potrebno je da postoji razlika potencijala između dva dijela kruga. Načelo lutajućih struja je slično. Samo uloga vodiča u ovom slučaju igra zemlja.
Na području modernih gradova i naselja postoji mnogo elektrificiranih objekata, počevši od dalekovoda i završavajući željezničkim prijevozom, uključujući opremu za vučne podstanice. Objedinjuje ih jedan čimbenik - mjesto na tlu. To dovodi do prilično specifične interakcije s potonjim, koja se manifestira u obliku pojave lutajućih struja. U nastavku slijedi tablica u kojoj su navedeni potencijalni izvori i uvjeti za formiranje telekomunikacijskih veza s tlom.
Tablica 1. Potencijalni izvori.
| Naziv objekta | Odnos sa zemljom |
| Različiti tipovi postrojenja, oprema podstanica, nadzemni vodovi s neutralnim vodičem (čvrsto uzemljeni neutralni) spojeni su na ponovljene uzemljivače. | Ako je dostupno u memoriji objekta. |
| UL mreže s izoliranim neutralnim kabelskim vodovima. | Pojavljuje se kada je oštećena izolacija kabela koji prenose struju. |
| Željeznički električni transport, sustavi s uzemljenim neutralnim. | Prisutnost tehnološke veze između jednog od vodiča i tla. |
Mehanizam stvaranja lutajućih struja
U tablici smo kao primjer naveli nekoliko izvora, a sada ćemo detaljno razmotriti kako se u njima oblikuje interesni proces. Kako je gore spomenuto, kako bi se pojavio, razlika između potencijala trebala bi se pojaviti između dvije točke na zemlji. Takve uvjete stvaraju memorijski krugovi sustava s neutralno neutralnim zvukom.
Nula žica (PEN) je na jednom kraju povezana s memorijom električne podstanice, a druga je povezana s potrošačkom PEN sabirnicom, koja je povezana s uređajem za uzemljenje objekta. Sukladno tome, razlika električnih potencijala između terminala neutralnog vodiča bit će prenesena u memoriju, što će stvoriti uvjete za formiranje kruga. Propuštanje će biti beznačajno, budući da će glavno opterećenje slijediti put najmanjeg otpora (neutralni vodič), no ipak će neki od njih ići uz tlo.
Gotovo slični uvjeti nastaju kada se pojave problemi s izolacijom žica (razaranje omotača) kabelskih vodova ili nadzemnih vodova. Kada dođe do kratkog spoja na tlu, tada je potencijal jednak ili blizu faze. To uzrokuje stvaranje struje curenja do najbližeg punjača s potencijalom PEN žice.
U gore navedenom primjeru ne raspravlja se o stalnom propuštanju izmjeničnih struja, jer se prema važećim standardima traženje i popravak oštećenja daje dva sata. U ovom slučaju, u većini slučajeva, automatski se vrši isključenje oštećene linije ili lokalizacija dijela s kratkim spojem. Proces se može značajno odgoditi ako je struja kratkog spoja ispod praga alarma.
Kao što praksa pokazuje, najveći udio izvora konstantnih struja curenja pada na gradski i prigradski željeznički električni promet. Mehanizam njihova formiranja prikazan je u nastavku.
legenda:
- Kontaktna žica od koje elektrana električnog transporta dobiva snagu.
- Dodavač dodavača (spojen na kontaktnu žicu).
- Jedna od trakcijskih podstanica koje opskrbljuju tramvajske mreže.
- Odvodni dovod (spojen na tračnice).
- Tračnice.
- Cjevovod je na putu zalutalih struja.
- Anodna zona (pozitivni potencijali).
- Katodna zona (negativni potencijali).
Kao što se može vidjeti iz slike, konstantni napon u vučnoj mreži dolazi iz podstanice i vraća se natrag duž tračnica. Uz nedovoljnu otpornost pruga na tlo, u tlu se pojavljuju strujne struje. Ako na putu širenja zalutala postoji cjevovod ili druga metalna struktura, on postaje vodič električne energije.
To je zbog činjenice da se struja širi putem najmanjeg otpora. Prema tome, čim se pojavi vodič, struja će se širiti duž metala, budući da je njegov električni otpor manji od otpora zemlje. Kao rezultat, dio cjevovoda kroz koji prolazi električna struja bit će podložniji koroziji metala. Razlozi za to objašnjeni su u nastavku.
Kontaktna struja i korozija metala
Zbog prisutnosti vode u zemlji i soli otopljenih u njoj, svaka metalna struktura u zemljištu je podložna koroziji. Ali ako je metal dodatno izložen zalutalim strujama, proces postaje prirodno elektrolitički. Prema Faradayevom zakonu, brzina elektrokemijske reakcije izravno ovisi o struji koja teče između anode i katode. Zbog toga će na brzinu korozije metalne cijevi (položene u zemlju) utjecati električni otpor tla, kao i složena priroda procesa koji se odvijaju u katodnim i anodnim zonama.
Kao posljedica toga, metalna konstrukcija je uz uobičajenu koroziju izložena strujama curenja. To može uzrokovati stvaranje galvanskog para, što će značajno ubrzati proces korozije. U praksi je bilo slučajeva kada je dio cjevovoda vodoopskrbnog sustava koji je bio podvrgnut galvanskoj koroziji propao nakon dvije godine, s procijenjenim vijekom trajanja od 20 godina. Primjer takvog utjecaja prikazan je u nastavku.
Metode zaštite od lutajućih struja
Kako bi se spriječili štetni učinci elektrokemijskog potencijala koriste se metode zaštite koje se mogu razlikovati ovisno o značajkama metalnih konstrukcija. Uzmimo kao primjer kako zaštititi vodovodne cijevi, grijače ručnike i plinovode, počnimo redoslijedom ovog niza.
Video o raznovrsnoj zaštiti od lutajućih struja
Zaštita vodovodnih cijevi
Za metalne konstrukcije položene u tlo, posebice vodovodne cijevi, primjenjuju se dvije metode zaštite: pasivna i aktivna. Svaki od njih opisujemo detaljno.
Pasivna zaštita
Ova metoda uključuje nanošenje posebnog izolacijskog sloja na metalnu površinu, koja tvori zaštitnu barijeru između tla i metalnog omotača. Kao izolacijski materijal koriste se polimeri, različite vrste epoksidnih smola, bitumenski premazi itd.
Nažalost, moderna tehnologija ne dopušta stvaranje zaštitne barijere koja osigurava potpunu izolaciju. Svaki premaz ima određenu difuzijsku propusnost, pa je ovom metodom moguća samo djelomična izolacija od tla. Osim toga, treba imati na umu da tijekom transporta i ugradnje može doći do oštećenja zaštitnog sloja. Kao posljedica toga, na njemu se formiraju različiti defekti izolacije u obliku mikropukotina, ogrebotina, udubljenja i oštećenja.
Budući da razmatrana metoda nije dovoljno učinkovita, ona se koristi kao dodatak aktivnoj zaštiti, o čemu će kasnije biti riječi.
Aktivna zaštita
Pod ovim pojmom podrazumijeva se kontrola mehanizama elektrokemijskih procesa koji se odvijaju na mjestima dodira metalnih konstrukcija s elektrolitom koji se formira u tlu. U tu svrhu primjenjuje se katodna polarizacija u kojoj negativni potencijal istiskuje prirodni.
Takva zaštita može se provesti pomoću galvanizacije ili pomoću izvora konstantne struje. U prvom slučaju primjenjuje se učinak galvanskog para u kojem je anoda podložna uništenju (žrtvovana anoda), a štiti metalnu strukturu čiji je potencijal nešto niži (vidi 1 na slici 5). Opisana metoda je učinkovita za tla s niskim otporom (ne više od 50, 0 Ohm * m), s nižom razinom provodljivosti, ova metoda se ne koristi.
Korištenje izvora konstantne struje u katodnoj zaštiti omogućuje da se ne ovisi o otpornosti tla. Izvor se u pravilu izvodi na osnovi pretvarača napajanog iz električnog kruga izmjenične struje. Dizajn izvora omogućuje vam da postavite razinu zaštitnih struja u skladu s prevladavajućim uvjetima.
legenda:
- Korištenje žrtvene anode.
- Metoda polarizacije.
- Metala položena u zemlju.
- Polaganje u zemlju žrtve anode.
- DC izvor.
- Spojite se na izvor slabo topljive anode.
Zaštitne grijače ručnika
Uređaji za sušenje ručnika i ostali terminalni metalni uređaji na vodovodnim cijevima (miješalice) nisu ugrožavali koroziju uzrokovanu zalutalim strujama sve dok se plastične cijevi ne koriste u svakodnevnom životu. Čak i ako su metalne cijevi ugrađene u vaš uspon, nije činjenica da susjed nema plastiku na dnu, a plastika se vjerojatno koristi za slavine u kupaonici i kuhinji.
Kako bi se osigurala zaštita od slučajnog curenja struje i spriječila korozija, potrebno je izjednačiti potencijale uzemljenjem grijača za ručnike, vodovodnih cijevi u usponskom vodu, kao i radijatora.
Zaštita cjevovoda
Zaštita podzemnih plinovoda od lutajućih struja koje uzrokuju koroziju, provodi se na isti način kao i za vodovodne cijevi. Naime, koristi se jedna od dviju varijanti aktivne katodne zaštite, čiji je princip djelovanja razmatran gore.
Kako izmjeriti lutajuće struje?
Za procjenu opasnosti od istjecanja struje, provodi se kompleks mjernih radova, koji uključuje:
- Mjerenje razine struje i smjera kretanja duž omotača kabela vodova.
- Mjerenje razlike potencijala između kontaktnih šina (željezničke mreže) i metalnih konstrukcija položenih u tlo.
- Mjerenje izolacije tračnica od tla na upravljačkim dijelovima tračnice.
- Procjena gustoće curenja struje od omotača kabelskih vodova do tla.
Mjerenja veličine lutajućih struja izrađuju se posebnim uređajima. Time se odabire vrijeme u kojem je maksimalni promet željezničkih električnih vozila.
Proces mjerenja lutajućih struja provodi se u transformatorskim i vučnim podstanicama koje se nalaze uz tračnice. U tom slučaju, jedna od elektroda spojenih na mjerni uređaj je spojena na punjač, a druga je zalijepljena u tlo 10 metara od vučne podstanice. Ako se pojavi razlika između potencijala na elektrodama, uređaj se fiksira.
Preporučujemo i da pročitate:
- Foucaultove struje i njihova primjena
- Uzemljenje i nula: kakva je razlika?
- Kako napraviti uzemljenje na peći?