Блуждающие токи что это

Как защитить объект от блуждающих токов?

Блуждающие токи — это разновидность направленного движения частиц, возникающих в земле. Своё название они получили за непредсказуемый маршрут, который может проходить через водопровод, газопровод и другие находящиеся в земле коммуникации. Данные токи также известны как “нулевые”, по причине того, что их жизнь протекает в незаземленных металлических конструкциях.

Они появляются при наличии короткого замыкания в электрических сетях, а также из-за образования разности потенциалов между находящимися в земле элементами. Источником блуждающих токов может служить сама земля, используемая в качестве токопроводящей среды, нарушенная изоляция проводов или радиосигналы от телевизионных вышек.

Опасность данного явления заключается в возникновении коррозии на металлических конструкциях, полностью или частично находящихся в земле: фундаменте, рельсах, трубах и пр. Коррозия возникает в местах постоянно подверженных воздействию токов, что ведет к разрушению арматуры фундамента, используемого в качестве заземлителя.

Пример коррозии на металлических трубах

Чтобы обезопасить объект от блуждающих токов, необходимо выполнять следующие меры по его защите:

1. Во-первых, установить заземление. Заземляющее устройство состоит из двух частей: заземлителя (проводящей части) и заземляющего проводника. Заземлитель представляет собой неразрывную схему из омедненных штырей, которые устанавливаются в землю, а заземляющий проводник выступает в роли соединителя между проводящим ток объектом и заземлителями, уводящими данный ток в землю. Количество глубинных заземлителей и способ их соединения подбираются на основе предварительных расчетов. Проектировщики берут во внимание такие параметры: размеры здания, специфика оборудования, класс безопасности и т.д. При возникновении источника утечки тока работающее защитное заземление позволит снизить опасное напряжение, выровняв разность потенциалов за счет отвода тока в токопроводящую среду.
2. Во-вторых, проводить периодическую проверку заземляющего устройства. Данное мероприятие сводится к двум этапам: измерению сопротивления заземляющего устройства и проверке внешнего состояния одного из заземлителей.
3. В-третьих, когда проблема блуждающих токов уже существует, необходимо тщательно обследовать объект, найти и устранить их источник. Если никаких повреждений на объекте потребителя нет, а блуждающие токи всё равно присутствуют, нужно учесть, что причиной их существования могут быть водопровод и газопровод. Поэтому все металлические коммуникации также следует объединять в основную систему уравнивания потенциалов.

Подведем итоги: только комплексная защита и регулярная модернизация помогут справиться с нежелательными последствиями. Подходите внимательно к вопросу о выборе установки защитного заземления, а также к материалам, из которых оно выполнено. Заземление ZANDZ изготовлено из коррозиестойкого материала по особой технологии. На металлический стержень нанесено однородное медное покрытие, толщина которого гарантирует отсутствие трещин, сколов и различного расслоения. Данная особенность обеспечивает срок службы до 100 лет и защищает от вреда коррозии.

У вас остались вопросы? Получите бесплатную консультацию по заземлению и молниезащите прямо сейчас в нашем Техническом Центре!

• Заземление.Что это такое и как его сделать?
• Система уравнивания потенциалов
• Почему омедненные заземлители служат дольше обычной черной стали?
• Проектировщикам заземления и молниезащиты

Блуждающие токи: причина возникновения и защита от них

Металлические изделия, применяемые в электрике, быстро изнашиваются и теряют свои высокие технические характеристики из-за такого явления, как блуждающие токи.

Что же такое «блуждающий ток» ? Данное явление является одним из видов движения зарядов в определенном направлении. Заряженные частицы при этом появляются в земле, которая является в конкретной ситуации проводником. Блуждающие токи приводят к разрушению металлических изделий, который расположены под землей или же слегка соприкасающиеся с ней. Именно во взаимодействии с почвой и таится опасность. Для того, чтобы понять природу данного явления, необходимо тщательно разобраться в причинах его возникновения, а также в характеристиках и способах защиты от него.

Блуждающие токи: причина возникновения

Ежедневно и даже ежечасно люди в современном мире находятся в окружении различных электрических средств. Следовательно, объемы потребляемой электроэнергии неумолимо растут, что приводит к необходимости строительства большего количества КТП (комплектных трансформаторных подстанций) и распределительных установок, а также к монтажу все новых линий электропередач, электросетей для поездов, контактных рельсов метрополитенов и т.п. Известно, что земля не является электропроводной, а все вышеперечисленные объекты электроэнергии, так или иначе, взаимосвязаны с ней, и данная связь очень специфична.

Основа появления электрического тока — разность потенциалов в двух точках электрического проводника. Блуждающие токи возникают по аналогичному принципу, отличие состоит в том, что проводником в данной ситуации является почва. Электрические системы, в которых присутствует изолированная нейтраль, характеризуются тем, что разность потенциалов обеспечивают контуры заземления. При соединении нулевого проводника с данным контуром может возникнуть ситуация падения в напряжении из-за собственного сопротивления, которое появляется во время прохождения заряда. Данный проводник имеет обозначение PEN, что говорит о совмещенном нулевом защитном и нулевом рабочем проводниках. Основание данного совмещенного проводника и контур заземления КТП соединены между собой. Также PEN-проводник соединяется с заземляющим устройством здания. Таким образом, два устройства заземления, а именно ЗУ трансформаторной подстанции и ЗУ объекта, являются основой возникновения разности потенциалов, откуда и появляются блуждающие токи.

В ситуации повреждения линий электропередач происходит практически аналогичная ситуация. То есть, земля является носителем разности потенциалов в случае возникновения замыканий. Как правило, львиная доля подобных повреждений ликвидируется при помощи автоматики. Важно, что устранение таким способом возможно лишь при масштабных утечках. Нейтрализация данной проблемы при небольших значения более проблематична.

Небольшие блуждающие токи появляются как раз из-за обилия электротранспорта. Например, троллейбус подключен к электросети при помощи специальных конструкций, которые называются «штанги». Они соединены с нулевыми и фазными проводниками и, как известно, находятся на самом троллейбусе. Именно поэтому данное транспортное средство характеризуется невозможностью производства больших блуждающих токов.

Электропитание поездов отличается от приведенного выше примера с троллейбусом. В данном случае, нулевой проводник имеет соединение с рельсами, фазный, в свою очередь, находится над путями. Специальные токосъемники (пантографы) подают электрическую энергию к двигателю данного транспортного средства. Располагается пантограф на крыше электровоза, электропоезда или трамвая и имеет прямой контакт с кабелем питания. Тяговые подстанции – основа электропитания данного типа электросетей. Расстояние между подстанциями одинаковое и неизменное. Блуждающие токи появляются из-за искривленности маршрутов. В данном случае заряженные частицы идут по траектории с наименьшим сопротивлением. То есть, при появлении возможности «срезать угол» заряд пройдет не через рельсы, а по земле.

Блуждающие ток: влияние на металл

Под землей расположено огромное число различных объектов и изделий из металла: трубопроводы, кабельные линии, железобетон и др. Известно, что металл – это хороший проводник электрического тока, следовательно, заряд в данной ситуации пройдет не через почву, а по имеющемуся в ней металлу. Зона, через которую электрический ток входит в грунт, называется «катодной зоной», а через которую выходит – «анодной зоной».

Относительно водопровода стоит поговорить подробнее. Известно, что процесс коррозии в них неизбежен, а подземные воды отличаются большим содержанием растворимых микроэлементов и служат отличным проводником электричества. Таким образом, в металлических трубах под землей из-за процесса электролиза происходят коррозийные процессы. Очень хорошо коррозия выражается в анодной зоне, а в катодной разрушения менее выражены.

Подводя итог, стоит отметить, что блуждающие токи оказывают разрушительное влияние на металлические изделия, являясь при этом причиной серьезных экономических потерь.

Как избежать пагубного влияния блуждающего тока?

Блуждающие токи устраняются таким способом, как катодная защита. Для того, что борьба с данным явлением происходила с минимумом препятствий, необходимо нейтрализовать вероятность возникновения анодной зоны на объекте защиты.

Катодная защита производит электроток постоянного характера и при этом подключается к металлическим объектам полюсом с отрицательным значением. Положительный полюс присоединяется к анодам («жертвенные аноды»), забирающим львиную долю разрушительного влияния на себя. Кроме того, объекты защиты покрываются специальными антикоррозийными покрытиями.

Минусы катодной защиты:

• вероятность «перезащиты», при которой увеличивается сверх нормы потенциал защиты и начинаются коррозийные процессы;
• неверные расчеты защиты, которые являются причиной ускорения процессов коррозии рядом находящегося металла.

Как измерить блуждающий ток?

Прежде, чем осуществляется монтаж трубопровода под землей, происходит вычисление блуждающих токов путем измерения разности потенциалов, о которой говорилось выше. Измерение осуществляется через каждые 1000 метров.

Используемые измерительные приборы должны иметь степень точности не меньше 1,5, а минимальное собственное сопротивление равняется 1 МОм. Максимальный показатель разности потенциалов – 10 мВ. Продолжительность одного измерения должна быть не меньше 10 минут, а фиксация должна осуществляться каждые 10 секунд.

Стоит отметить, что измерения в области действия электрического транспорта необходимо осуществлять в период пиковых нагрузок. Разность потенциалов, превышающая 0,04 В, говорит от том, что присутствуют блуждающие токи.

Измерительными приборами могут выступать электроды сравнения , а именно: медно-сульфатный переносного типа и медно-сульфатный соединительного типа. Кроме того, необходим мультиметр цифрового типа и гибкий провод с хорошей изоляцией длиной не меньше 100м.

Блуждающие токи таят в себе опасность даже при самых незначительных показателях и подразумевают под собой разрушительное воздействие подземных и других коммуникаций. Во избежание подобных ситуаций необходимо осуществлять профилактику по выявлению и последующему устранению данного явления.

Блуждающие токи: причина возникновения и защита от них

Что такое блуждающий ток? Металлические изделия, применяемые в электрике, быстро изнашиваются и теряют свои высокие технические характеристики из-за такого явления, как блуждающие токи. Что же такое «блуждающий ток» ? Данное явление является одним из видов движения зарядов в определенном направлении. Заряженные частицы при этом появляются в земле, которая является в конкретной ситуации проводником. Блуждающие токи приводят к разрушению металлических изделий, который расположены под землей или же слегка соприкасающиеся с ней. Именно во взаимодействии с почвой и таится опасность. Для того, чтобы понять природу данного явления, необходимо тщательно разобраться в причинах его возникновения, а также в характеристиках и способах защиты от него. Блуждающие токи: причина возникновения Ежедневно и даже ежечасно люди в современном мире находятся в окружении различных электрических средств. Следовательно, объемы потребляемой электроэнергии неумолимо растут, что приводит к необходимости строительства большего количества КТП (комплектных трансформаторных подстанций) и распределительных установок, а также к монтажу все новых линий электропередач, электросетей для поездов, контактных рельсов метрополитенов и т.п. Известно, что земля не является электропроводной, а все вышеперечисленные объекты электроэнергии, так или иначе, взаимосвязаны с ней, и данная связь очень специфична. Основа появления электрического тока — разность потенциалов в двух точках электрического проводника. Блуждающие токи возникают по аналогичному принципу, отличие состоит в том, что проводником в данной ситуации является почва. Электрические системы, в которых присутствует изолированная нейтраль, характеризуются тем, что разность потенциалов обеспечивают контуры заземления. При соединении нулевого проводника с данным контуром может возникнуть ситуация падения в напряжении из-за собственного сопротивления, которое появляется во время прохождения заряда. Данный проводник имеет обозначение PEN, что говорит о совмещенном нулевом защитном и нулевом рабочем проводниках. Основание данного совмещенного проводника и контур заземления КТП соединены между собой. Также PEN-проводник соединяется с заземляющим устройством здания. Таким образом, два устройства заземления, а именно ЗУ трансформаторной подстанции и ЗУ объекта, являются основой возникновения разности потенциалов, откуда и появляются блуждающие токи. В ситуации повреждения линий электропередач происходит практически аналогичная ситуация. То есть, земля является носителем разности потенциалов в случае возникновения замыканий. Как правило, львиная доля подобных повреждений ликвидируется при помощи автоматики. Важно, что устранение таким способом возможно лишь при масштабных утечках. Нейтрализация данной проблемы при небольших значения более проблематична. Небольшие блуждающие токи появляются как раз из-за обилия электротранспорта. Например, троллейбус подключен к электросети при помощи специальных конструкций, которые называются «штанги». Они соединены с нулевыми и фазными проводниками и, как известно, находятся на самом троллейбусе. Именно поэтому данное транспортное средство характеризуется невозможностью производства больших блуждающих токов. Электропитание поездов отличается от приведенного выше примера с троллейбусом. В данном случае, нулевой проводник имеет соединение с рельсами, фазный, в свою очередь, находится над путями. Специальные токосъемники (пантографы) подают электрическую энергию к двигателю данного транспортного средства. Располагается пантограф на крыше электровоза, электропоезда или трамвая и имеет прямой контакт с кабелем питания. Тяговые подстанции – основа электропитания данного типа электросетей. Расстояние между подстанциями одинаковое и неизменное. Блуждающие токи появляются из-за искривленности маршрутов. В данном случае заряженные частицы идут по траектории с наименьшим сопротивлением. То есть, при появлении возможности «срезать угол» заряд пройдет не через рельсы, а по земле. Блуждающие ток: влияние на металл Под землей расположено огромное число различных объектов и изделий из металла: трубопроводы, кабельные линии, железобетон и др. Известно, что металл – это хороший проводник электрического тока, следовательно, заряд в данной ситуации пройдет не через почву, а по имеющемуся в ней металлу. Зона, через которую электрический ток входит в грунт, называется «катодной зоной», а через которую выходит – «анодной зоной». Относительно водопровода стоит поговорить подробнее. Известно, что процесс коррозии в них неизбежен, а подземные воды отличаются большим содержанием растворимых микроэлементов и служат отличным проводником электричества. Таким образом, в металлических трубах под землей из-за процесса электролиза происходят коррозийные процессы. Очень хорошо коррозия выражается в анодной зоне, а в катодной разрушения менее выражены. Подводя итог, стоит отметить, что блуждающие токи оказывают разрушительное влияние на металлические изделия, являясь при этом причиной серьезных экономических потерь.
Как избежать пагубного влияния блуждающего тока? Блуждающие токи устраняются таким способом, как катодная защита. Для того, что борьба с данным явлением происходила с минимумом препятствий, необходимо нейтрализовать вероятность возникновения анодной зоны на объекте защиты. Катодная защита производит электроток постоянного характера и при этом подключается к металлическим объектам полюсом с отрицательным значением. Положительный полюс присоединяется к анодам («жертвенные аноды»), забирающим львиную долю разрушительного влияния на себя. Кроме того, объекты защиты покрываются специальными антикоррозийными покрытиями. Минусы катодной защиты:

• вероятность «перезащиты», при которой увеличивается сверх нормы потенциал защиты и начинаются коррозийные процессы;
• неверные расчеты защиты, которые являются причиной ускорения процессов коррозии рядом находящегося металла.

Как измерить блуждающий ток?

Прежде, чем осуществляется монтаж трубопровода под землей, происходит вычисление блуждающих токов путем измерения разности потенциалов, о которой говорилось выше. Измерение осуществляется через каждые 1000 метров.

Используемые измерительные приборы должны иметь степень точности не меньше 1,5, а минимальное собственное сопротивление равняется 1 МОм. Максимальный показатель разности потенциалов – 10 мВ. Продолжительность одного измерения должна быть не меньше 10 минут, а фиксация должна осуществляться каждые 10 секунд.

Стоит отметить, что измерения в области действия электрического транспорта необходимо осуществлять в период пиковых нагрузок. Разность потенциалов, превышающая 0,04 В, говорит от том, что присутствуют блуждающие токи.

Измерительными приборами могут выступать электроды сравнения , а именно: медно-сульфатный переносного типа и медно-сульфатный соединительного типа. Кроме того, необходим мультиметр цифрового типа и гибкий провод с хорошей изоляцией длиной не меньше 100м.

Блуждающие токи таят в себе опасность даже при самых незначительных показателях и подразумевают под собой разрушительное воздействие подземных и других коммуникаций. Во избежание подобных ситуаций необходимо осуществлять профилактику по выявлению и последующему устранению данного явления.

Блуждающие токи. Возникновение и защита. Особенности

Так называемые «блуждающие токи» относятся к паразитным явлениям, опасным из-за их разрушающего воздействия на электропроводящие объекты. Они наблюдаются в поверхностном слое и в толще грунта в ситуациях, когда земля используется в качестве дополнительного (обратного) проводника.

Под действием этих токов наблюдается коррозийное разрушение металлических конструкций, располагающихся в земле или имеющих с ней непосредственный контакт. Чаще всего они обнаруживаются в трубах и в других элементах коммуникаций, а также в оболочках проложенных в грунте силовых кабельных линий.

Источники, порождающие блуждающие токи

Место образования блуждающих (неконтролируемых) потоков заряженных частиц чаще всего находится на некотором удалении от зоны их разрушающего воздействия. Частая причина их появления – находящиеся поблизости линии метрополитена, а также трамвайные и железнодорожные пути, по элементам которых паразитные токи стекают во влажный грунт.

Для перечисленных видов транспортных систем характерно то, что один вывод электропроводов подсоединяется прямо к рельсам или же к отдельному заземляющему контуру. Плюсовой или рабочий провод у них подключается к клемме генератора тяговой подстанции, обеспечивая напряжение, достаточное для приведения двигателя в рабочий режим.

Нередко блуждающие токи появляются и на участках, входящих в состав электрооборудования силовых энергосистем. К последним относятся:

• Распределительные подстанции, оснащенные «мощными» заземляющими устройствами.
• Отдельные трансформаторы повышенной мощности.
• Прокладываемые под землей кабельные линии осветительных сетей.

Перечисленное электрооборудование при правильном монтаже и грамотной эксплуатации не всегда становится источником неконтролируемых потоков заряженных частиц.

Почему появляются блуждающие токи

Наличие источников паразитных потоков не всегда приводит к их проявлению в виде нежелательных и неуправляемых токов. К основным причинам их образования относятся:

• Ошибки, допущенные при заземлении оборудования тяговых подстанций.
• Неправильный выбор в качестве нулевых проводников проложенных в грунте трубных магистралей.
• Нарушения в порядке подключения потребителей, приводящие к образованию разрушительных электрических связей.
• Разрушение изоляции кабельных линий или защитной оболочки проводов, используемых в электрооборудовании.

К другим причинам появления блуждающих утечек относят ослабление электрических контактов или «отгорание» имеющихся в системе нулевых проводников. На величину таких токов также влияет наличие или отсутствие в грунте химических реагентов различного типа. Вероятность их появления заметно увеличивается в местах, где грунт насыщен соляными вкраплениями, перегноем или скоплениями шлака и золы. Наличие химически активных сред существенно усиливает разрушающее воздействие блуждающих токов.

Особенности паразитных явлений на распределительных станциях и в силовых линиях

В действующих электрических сетях оптимальными считаются схемы подключения нагрузки, в которых используется не изолированная, а наглухо заземленная нейтраль.

При выборе этого варианта защиты нулевой проводник PEN одним концом подключен к ЗУ на распределительной подстанции. Его ответная часть соединяется с заземляющей системой, обустроенной на стороне потребителя.

В этом случае ток нагрузки будет протекать по пути минимального сопротивления (то есть по грунту), так что любое повреждение изоляции вызовет появление блуждающих токов.

В ситуации, когда неподалеку от этого места на достаточной глубине проложены силовые кабели – с ними начнут происходить нежелательные явления. Чаще всего блуждающие токи проявляются в виде серьезных нарушений в работе, подключенной к линии активной нагрузки.

Способы защиты от блуждающих токов

Один из самых распространенных и простых методов защиты от неконтролируемых потоков заряженных частиц – обустройство электрического барьера, создаваемого на трассе их распространения. В качестве разновидности этого способа нередко выбирается вариант использования прокладки трубопроводов из не проводящих ток материалов. Такие подходы предполагают проведение следующих защитных мероприятий:

• Изоляция водопроводных труб и стальных конструкций от действия электрических факторов.
• Замена стальных труб их пластиковыми аналогами, не подверженными коррозийному разрушению.
• Снижение сопротивления пролетов рельсовых путей за счет тщательного соединения стыков.
• Качественная изоляция стальных рельсов от земли.
• Использование специально организованной защиты, называемой «катодной».

В последнем случае противодействие нежелательным явлениям заключается в генерации нейтрализующего постоянного тока с противоположным знаком. Каждый из перечисленных методов имеет свои плюсы и минусы и применяется в зависимости от особенностей местных условий.

Изоляция коммуникаций от блуждающих токов и использование пластиковых аналогов

Несмотря на то, что этот способ позволяет несколько ослабить влияние эффекта под названием «блуждающие токи» – у него имеется множество недостатков. Они проявляются в следующем:

• При организации барьерной защиты проложенных в земле элементов (труб, в частности) повышается загруженность нулевых проводников в оборудовании подстанций.
• Кроме того, увеличивается переходное сопротивление на линейном участке «фаза-ноль».
• Оба эти отклонения, как правило, вызывают перекос фаз и последующее за ним отгорание нуля.

Требованиями ПУЭ допускается частичное использование проложенных в земле труб в качестве заземляющих систем и проводников. При этом обязательно выполнение следующего условия: при их изоляции от грунта необходимо тщательно контролировать переходное сопротивление в заземлителях электрических подстанций. Способ замены стальных труб пластиковыми аналогами всем хорош, если не принимать во внимание значительные материальные и трудовые издержки, неизбежные при его реализации.

Снижение переходного сопротивления и повышение качества изоляции

Для реализации этого варианта защиты от блуждающих токов также потребуются значительные затраты времени и сил. Но в этом случае удается избежать трудоемких земляных работ, поскольку основные стыковочные и изоляционные операции проводятся на поверхности грунта.

К существенным недостаткам этого способа относят:

• Необходимость постоянного контроля переходного сопротивления, для чего потребуется специальное измерительное оборудование.
• Потребность в дополнительном материале, обеспечивающем надежную изоляцию стальных рельсов от грунта.
• Открытость мест возможных утечек тока в землю, подвергающихся разрушающему воздействию непогоды.

Избежать всех этих минусов позволяет метод активной защиты, называемый специалистами «катодным».

Катодная защита

В этом случае опасные для стальных конструкций блуждающие токи удается нейтрализовать за счет использования специально обустроенной системы из анодных заземлителей. Для реализации данного варианта защиты потребуется дополнительный источник постоянного тока, который подключается к стальной конструкции по специально разработанной схеме.

Согласно схеме, минусовой контакт питающего устройства подсоединяется напрямую к трубопроводу, защищаемому от блуждающих токов. А его положительный полюс подключается к системе одиночных заземлителей, выполняющих функцию анода.

При правильной сборке такого комплекса опасное влияние стекающих в землю зарядов компенсируется токами, формируемыми источником питания и направленными во встречном направлении.

Предупредительные и профилактические мероприятия по защите от блуждающих токов

Практикой установлено, что самый эффективный способ устранения какого-либо технического недостатка – предупредительные мероприятия, исключающие возможность его проявления вообще. Грамотная организация и реализация всего комплекса профилактических работ позволит избежать многих неприятностей и издержек, связанных с заменой поврежденных элементов металлоконструкций.

Для достижения этой цели разработаны специальные рекомендации, предписывающие обязательное проведение комплексного обследования составляющих системы электроснабжения. По результатам проведенных профилактических работ выявляются возможные источники образования утечек в землю и принимаются меры по их блокировке.

В качестве предупредительной меры по технической защите коммуникаций, которым угрожают блуждающие токи, на важнейших участках ж/д прогонов электрических линий укладываются рельсы особой конструкции. Одновременно с этим железнодорожные строительные организации осваивают более совершенные технологии укладки рельсов с минимальным количеством стыков. Имеющиеся на этих прогонах контакты обязательно шунтируют медными перемычками с предельно низким сопротивлением и с большим поперечным сечением. На сильно разветвленных ж/д магистралях в целях снижения переходных сопротивлений отдельные участки прокладываются по параллельной схеме.

Похожие темы:

• Проницаемость. Диэлектрическая, магнитная. Применение
• Внутреннее сопротивление аккумулятора. Особенности
• Ток утечки. Причины появления и протекания. Параметры
• Поверхностный эффект. Характеристики и применение
• Шаговое напряжение. Виды и работа. Применение и особенности
• Наведенное напряжение. Причины возникновения и опасность
• Активная и реактивная мощность. За что платим и работа
• Уравнивания потенциалов. Виды и применение. Установка
• Виды статического электричества. Возникновение и удаление статики
• Вихревые токи (Токи Фуко). Влияние и применение. Особенности
• Защита от электромагнитного излучения. ЭМИ и особенности