Блуждающие токи, измерение интенсивности блуждающих токов в грунтах

Cтоимость измерения интенсивности в грунтах

2 точек: цена 30000 руб.
6 и более точек: по 10000 руб. за одну точку.

Указанные на сайте цены не являются публичной офертой.

Принципиальная возможность подачи тока по кабельным линиям зависит от целостности и герметичности оболочек силового кабеля. Повреждения оболочек, приводящие к их разгерметизации, сопровождаются проникновением воздуха и влаги в полость кабеля, что чревато электрическим пробоем изоляции и выходом кабельной линии из строя.

Факторы, вызывающие разрушение металлических оболочек подземных кабельных линий:

• Блуждающие токи, провоцирующих и поддерживающих процесс электролитической коррозии
• Электрохимическая коррозия, развивающаяся при длительном контакте металла с почвенными растворами.

Основным источником блуждающих токов является рельсовый транспорт на постоянном токе (метро, трамвай, электропоезда). Троллей (контактный провод) обычно соединяется с плюсом источника постоянного электрического тока, обратный провод, роль которого выполняет рельсовый путь - к минусу.

При условии недостаточной изоляции рельсового полотна от земли, нарушения контакта на стыках рельс, высокого омического сопротивления путей, часть тока ответвляется и проходит к минусу источника через землю, минуя провода. Встречая на пути подземные части металлоконструкций, трубопроводы, кабельные линии и другие токопроводящие сооружения, блуждающие токи проходят сквозь них, снова выходят в землю и возвращаются к отрицательному полюсу тяговой подстанции. Приэтом в спонтанно образовавшейся цепи рельсовый путь-грунт-оболочка кабеля образуется гигантская электролизная ячейка. Металлические оболочки кабеля и рельсовый путь (источник тока) представляют собой электроды, а электролитом служит почвенный раствор, который всегда присутствует в земле и содержит некоторое количество минеральных солей и кислот.



Прохождение постоянного тока приводит к растворению анода, электрода с более высоким потенциалом. При переходе тока с рельса на оболочку кабеля анодом служит рельсовый путь, катодом – металл оболочки. Участок рельсового пути, где происходит ответвление тока в землю с дальнейшим переходом в оболочку кабельной линии, называют катодной зоной. В катодной зоне металл кабельной оболочки разрушению не подвергается.

На выходе из оболочки кабельной линии в землю формируется так называемая анодная зона. Источником тока (анодом) здесь является металл оболочки, который и разрушается, переходя в почвенный раствор. Согласно закону Фарадея, количество металла, переходящего в раствор в анодной зоне находится в прямо пропорциональной зависимости от времени воздействия и силы блуждающего тока. Интенсивность растворения металла зависит и от его химических свойств. Наиболее подвержены электрохимическому разрушению оболочки, выполненные из свинца, меньше – из сплавов на основе железа, наименее чувствительными к воздействию блуждающих токов алюминиевые сплавы. Расчеты потерь металла при величине блуждающего тока в 1 А в течение года для свинца, железа и алюминия составляют 33 кг, 9 кг, 3,95 кг соответственно.

Меры для защиты подземных кабельных линий и металлических сооружений должны приниматься со сторон обеих эксплуатирующих организаций: рельсового электротранспорта и кабельной сети (или иного сооружения). Со стороны эксплуатирующей организации рельсового электротранспорта производится сварка стыков рельс для понижения продольного омического сопротивления рельсового полотна, а также изоляция рельс для повышения переходного сопротивления в местах контакта рельс с землей. В результате применения упомянутых мер удается уменьшить величину блуждающих токов, ответвляющихся от рельс, что в свою очередь уменьшает опасность коррозионного воздействия на оболочки кабелей и риск выхода кабельной линии из строя.

Снижение падения напряжения в рельсах может быть достигнуто и путем применения отсасывающих линий, которые представляют собой соединения рельсового полотна с отрицательной шиной тяговой подстанции с помощью одножильного изолированного кабеля. Обустройство отсасывающих линий тяговые токовые нагрузки возвращаются на подстанцию по специальному одножильному кабелю большого сечения. Таким образом токовая нагрузка на рельсовую сеть понижается, а вместе с ней уменьшаются и величины блуждающих токов.

Для оценки опасности коррозии на кабельных линиях проводится комплекс измерений в который включают:

• измерения величины и направления токов, протекающих по оболочкам кабеля;
• измерения разности потенциалов между рельсовыми путями, оболочками кабелей и прочими токопроводящими подземными сооружениями;
• измерения поверхностной плотности токов, переходящих в землю с оболочки кабеля;
• измерения разности потенциалов оболочек кабеля относительно земли.

Измерения разности потенциалов позволяют выявить наличие и направление блуждающих токов для обнаружения анодных зон, где оболочки кабеля относительно земли заряжены положительно. Как показала практика, разрушение свинцовой оболочки и повреждения кабельных линий происходят при наличии в анодной зоне потенциала величиной от 0,1 В. Важным параметром тока, указывающим на процессы электролитической коррозии является плотность тока на выходе из оболочки кабеля. Для подземных кабелей критичная плотность тока в анодной зоне составляет 0,15 мА/дм².

Способы измерения потенциала оболочек кабеля относительно земли и плотности тока в анодной зоне

Измерения для определения максимальных параметров блуждающего тока производятся в часы с наиболее интенсивной транспортной нагрузкой со стороны электротранспорта. Для обнаружения блуждающих токов на оболочках кабельных линий производятся предварительные измерения. Поскольку разрытие и восстановление дорожных покрытий довольно дороги и не всегда себя оправдывают, измерения проводят из тяговых подстанций, ремонтных депо, а также трансформаторных пунктов, расположенных в зоне электрифицированных рельсовых путей. Один полюс измерительного прибора при этом подключают к контуру заземления, электрически соединенному с оболочками кабеля, для подключения второго полюса на расстоянии 7-10 м от ТП в землю вбивают металлический колышек – заземлитель. В остальных случаях измерения блуждающих токов производятся через специальные котлованы 1х0,7 м, расположенные на расстоянии 100-300 м вдоль исследуемой трассы. На кабельных линиях, проложенных в блочной канализации, измерение блуждающих токов производится в смотровых колодцах, где размещены соединительные муфты.

Результаты измерения эксплуатирующая кабельные линии организация берет за основу для следующих мероприятий:

• выявления зон, потенциально коррозионноопасных для кабельных линий, составления карты анодных зон;
• организации регулярных измерений в контрольных пунктах для наблюдения за состоянием кабельных линий;
• выявления повреждений кабельных линий в процессах профилактических испытаний и эксплуатации, анализа причин повреждаемости оболочек.

Помимо упомянутых мер, предпринимаются шаги по физической защите кабельных линий от разрушительного воздействия блуждающих токов. При обнаружении цепей блуждающего тока для их разрыва на кабелях устанавливаются изолирующие муфты из эпоксидного компаунда. В частности, такими муфтами обязательно оснащаются все кабеля, выходящие из сооружений метрополитена. Для уменьшения плотности блуждающего тока металлические оболочки кабельных линий электрически соединяют между собой.

Защита кабельных линий от коррозионного воздействия блуждающих токов и понищения положительного потенциала на оболочках в анодных зонах успешно применяются следующие способы:

• Электрический дренаж. Защита заключается в отводе тока из оболочки кабеля на источник – отрицательную шину тяговой подстанции либо на рельсы.
• Протекторная защита. Для этого на оболочках кабеля крепятся пластины металла, обладающего в данной коррозионноактивной среде более отрицательным электрохимическим потенциалом относительно металла, из которого выполнена оболочка кабеля и способного генерировать электрический ток при разложении. Под воздействием блуждающего тока протектор постепенно разрушается, а целостности оболочки кабеля коррозия не угрожает до полного разрушения протектора.
• Катодная поляризация. К оболочкам кабеля подключается посторонний источник постоянного тока, который сообщает им отрицательный потенциал.

Выбор способа защиты кабельных линий зависит от особенности сетей и технической возможности ее обустройства.