Co to są prądy błądzące i jak się ich pozbyć?
Przyczyny
Nie można sobie wyobrazić współczesnego życia bez zelektryfikowanych urządzeń. Zużycie energii rośnie z każdym rokiem, co pociąga za sobą budowę nowych podstacji transformatorowych i dystrybucyjnych, linii kablowych i napowietrznych linii energetycznych, zewnętrznych sieci kontaktowych dla pociągów elektrycznych i szyn kontaktowych dla metra. Ponieważ sama ziemia jest przewodnikiem, a wszystkie te obiekty znajdują się na jej powierzchni lub pod nią, powstaje między nimi pewien rodzaj połączenia.
Aby wystąpił prąd elektryczny, konieczna jest różnica potencjałów między dwoma punktami przewodnika. To samo stwierdzenie odnosi się do prądów błądzących, z tym wyjątkiem, że w tym przypadku Ziemia działa jak przewodnik. W izolowanym układzie neutralnym różnicę potencjałów zapewniają pętle uziemienia. Jeśli przewód neutralny jest podłączony do pętli uziemienia, jego własny opór, gdy przechodzi przez niego ładunek, spowoduje spadek napięcia. Taki przewodnik jest oznaczony jako PEN.
Podstawa przewodu PEN jest podłączona do obwodu uziemiającego podstacji transformatorowej. Przy wejściu do konsumenta łączy się z pamięcią budynku. Obie te pamięci na przeciwległych końcach kabla zapewniają różnicę potencjałów, co z kolei prowadzi do powstawania prądu błądzącego między nimi.
Podobny proces obserwuje się, gdy uszkodzona jest izolacja linii energetycznych. Jeśli wystąpi zwarcie doziemne, wówczas ziemia w tym obszarze staje się nośnikiem tego potencjału. Większość tego rodzaju uszkodzeń jest naprawiana automatycznie. Ale tak jest w przypadku dużego wycieku. W przypadku małych wartości zlokalizowanie i zneutralizowanie przyczyny jest dość problematyczne.
Pojazdy napędzane trakcją elektryczną (z wyjątkiem samochodów napędzanych autonomicznymi silnikami elektrycznymi) są główną przyczyną tego niepożądanego zjawiska. Trolejbusy są podłączone do sieci elektrycznej za pomocą specjalnych prętów, które są podłączone do przewodów neutralnych i fazowych i znajdują się na samym pojeździe. Dlatego ten rodzaj transportu nie generuje dużych prądów błądzących.
Pociągi elektryczne są napędzane przez nieco inną zasadę. Przewód zerowy jest podłączony do szyn, a przewód fazowy jest zamontowany nad torami.Za pomocą pantografów umieszczonych na dachu i mających bezpośredni kontakt z kablem zasilającym energia elektryczna jest dostarczana do silnika.
Zasilanie tych sieci jest zapewniane przez podstacje trakcyjne, które znajdują się na całej trasie w przybliżeniu w tej samej odległości od siebie. Główną przyczyną prądów błądzących w tym systemie jest krzywizna trasy. Ładunek elektryczny przechodzi wzdłuż ścieżki najmniejszego oporu. W związku z tym, jeśli pojawi się okazja, by „skracać rogi”, będzie chodził po ziemi, a nie po szynach.
Poniższy film przedstawia szczegółowo to zjawisko i sposób jego wystąpienia:
Wpływ na przedmioty metalowe
Na ziemi znajduje się wiele metalowych obiektów, takich jak: różne systemy rur, opancerzone linie kablowe, żelbetowe fundamenty budynków. Ponieważ metal jest lepszym przewodnikiem w porównaniu do ziemi, prąd elektryczny będzie przez niego przechodził, a nie przez ziemię. Punkt wejścia nazywa się „strefą katodową”. Punktem wyjścia jest „strefa anodowa”.
Osobno chciałbym rozważyć procesy korozji w rurach wodnych. Woda gruntowa zawiera wiele rozpuszczalnych substancji i jest dobrym przewodnikiem. Na przykład w rurociągu w ziemi powstaje korozja w wyniku procesu elektrolizy. Jest to szczególnie wyraźne w obszarze strefy anodowej. Konstrukcje w strefie katodowej są mniej niszczące.
W wyniku niezwykle niszczycielskiego działania na wszystkie powyższe obiekty prądy błądzące mogą powodować znaczne szkody ekonomiczne.
Metody ochrony
Najczęstszym sposobem radzenia sobie z tym zjawiskiem jest zainstalowanie ochrony katodowej. Aby to zrobić, konieczne jest wykluczenie tworzenia strefy anodowej na chronionej strukturze i pozostawienie tylko katody. Stacja ochrony katodowej wytwarza prąd stały, łącząc biegun ujemny z konstrukcją metalową, którą należy zabezpieczyć, a biegun dodatni do tzw. Anod „ofiarnych”, które przejmują większość siły niszczącej. Ponadto na chroniony obiekt nakładane są specjalne powłoki ochronne, które zapobiegają tworzeniu się warstwy korozyjnej.
Program VHC:
Wady tego programu to:
- tak zwana „przebudowa” - gdy potencjał ochronny zostanie przekroczony, a zabezpieczona metalowa konstrukcja zostanie skorodowana;
- niepoprawne obliczenie ochrony, w którym przyspieszone uszkodzenia korozyjne występują w pobliżu zlokalizowanych metalowych obiektów
Niestety problem ten dotyczy nie tylko obiektów przemysłowych, ale także zwykłych ludzi. W podgrzewanym wieszaku na ręczniki, podobnie jak w całym systemie grzewczym, krąży gorąca woda, która jest doskonałym przewodnikiem (chyba że oczywiście nie jest destylowana). Jeśli rurociągi i sąsiednie elementy, które znajdują się w salonie, nie są odpowiednio uziemione, mogą być podatne na pojawienie się niepożądanego potencjału i, odpowiednio, plamy rdzy na ich powierzchni. Właściwe uziemienie pomoże zapobiec tym negatywnym konsekwencjom, dlatego dziś ta metoda ochrony przed prądami błądzącymi w mieszkaniu i domu prywatnym jest jedną z najbardziej skutecznych.
Metody pomiaru
Podczas układania rurociągu prądy błądzące są obliczane przez pomiar różnicy potencjałów między dwoma punktami powierzchni ziemi, prostopadłymi do siebie i w równej odległości 100 m. Pomiary są wykonywane co kilometr.
Przyrządy pomiarowe muszą mieć klasę dokładności co najmniej 1,5 i własną rezystancję 1 MΩ. Różnica potencjałów między elektrodami pomiarowymi nie powinna przekraczać 10 mV. Z czasem jeden pomiar powinien trwać co najmniej 10 minut, a wynik rejestrowany co 10 sekund.
Pomiary w obszarze transportu elektrycznego należy wykonywać przy największym obciążeniu.Jeśli różnica potencjałów odczytów przekracza 0,04 V, oznacza to obecność prądów błądzących.
Jako przyrządy pomiarowe można zastosować parę elektrod referencyjnych: przenośny siarczan miedzi i połączenie. Ponadto do wykonania pomiarów potrzebny będzie multimetr cyfrowy, a także elastyczny izolowany drut, którego długość powinna wynosić co najmniej 100 metrów.
Pomimo niewielkich wartości zjawisko to może powodować znaczne uszkodzenia podziemnej (i nie tylko) komunikacji. Źródła prądów błądzących mogą być bardzo różne. Dlatego konieczne jest podjęcie wszelkich środków zapobiegawczych, aby wyeliminować ten niepożądany efekt.
Na koniec zalecamy obejrzenie przydatnego filmu, który wyraźnie pokazuje, jak chronić się przed tym zjawiskiem:
Zbadaliśmy więc przyczyny prądów błądzących i ochronę przed nimi. Teraz wiesz, co to jest i jak pozbyć się tego zjawiska nawet w domu!
Na pewno nie wiesz:
Ładowanie...
