Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Блукаючі струми - це такий вид спрямованого руху заряджених частинок, виникнення яких відбувається в землі, коли вона виступає в якості провідника. Дане явище призводить до руйнування металу, що знаходиться в грунті або навіть просто стикається з нею, в чому і полягає основна небезпека. Далі буде детально розглянуто фізичний феномен під назвою блукаючі струми, причини виникнення цього явища і заходи захисту від нього.Причини виникнення
Сучасне життя неможливо уявити без електрифікованих об'єктів. Енергоспоживання зростає з кожним роком, що тягне за собою будівництво нових трансформаторних і розподільних підстанцій, кабельних і повітряних ЛЕП, зовнішніх контактних мереж для електропоїздів та контактних рейок для метро. Так як земля сама по собі є провідником, а всі ці об'єкти знаходяться на її поверхні або під нею, то між ними виникає певний вид зв'язку.
Для виникнення електричного струму необхідна різниця потенціалів між двома точками провідника. Те ж саме твердження справедливе і для блукаючих струмів, за винятком того, що провідником в цьому випадку виступає земля. В системі з ізольованою нейтраллю, різниця потенціалів забезпечується контурами заземлення. У разі якщо нульовий провідник з'єднаний з контуром заземлення, його власний опір, при проходженні заряду по ньому, буде причиною падіння напруги. Такий провідник позначається PEN.
Підстава PEN-провідника з'єднується з контуром заземлення трансформаторної підстанції. На вході до споживача він з'єднується з ЗУ будівлі. Обидва цих ЗУ на протилежних кінцях кабелю забезпечують різниця потенціалів, яка, в свою чергу, призводить до утворення блукаючого струму між ними.
Подібний процес спостерігається при пошкодженні ізоляції ЛЕП. Якщо відбувається замикання на землю, то земля на цій ділянці стає носієм цього потенціалу. Більшість пошкоджень такого роду усувається автоматикою. Але це в тому випадку, якщо відбувається великий витік. При малих значеннях, локалізувати і нейтралізувати причину досить проблематично.
Транспортні засоби, що працюють на електричній тязі (за винятком автомобілів, які працюють за допомогою автономних електродвигунів) є основною причиною виникнення цього небажаного явища. Тролейбуси підключаються до електричної мережі за допомогою спеціальних штанг, які з'єднуються з нульовим і фазним проводами і розташовані на самому транспортному засобі. Тому даний вид транспорту не генерує великі блукаючі струми.
Харчування електропоїзди здійснюється дещо по іншому принципу. Нульовий провідник підключається до рейок, а фазний - монтується над шляхами. За допомогою пантографів, розташованих на даху і безпосередньо контактують з живильним кабелем, здійснюється подача електроенергії до двигуна.
Харчування цих мереж забезпечують тягові підстанції, які розташовуються по всьому маршруту приблизно на однаковій відстані одна від одної. Основною причиною виникнення блукаючих струмів в даній системі є викривленість маршруту. Електричний заряд проходить по шляху найменшого опору. Відповідно, якщо випаде можливість «різати кути», то він буде йти по землі, а не по рейках.
На відео нижче докладно розглядається, що це за явище і як воно виникає:
Вплив на металеві об'єкти
В землі знаходиться безліч металевих об'єктів, таких як: різні системи трубопроводів, броньовані кабельні лінії, залізобетонні фундаменти будівель. Так як метал є найкращим провідником у порівнянні з землею, то електрострум буде проходити по ньому, а не по грунту. Місце входу називається «катодна зона». Місце виходу - «анодная зона».
Окремо хотілося б розглянути корозійні процеси в водопровідних трубах. Підземні води містять в собі безліч розчинних речовин і є хорошим провідником. Наприклад, в трубопроводі, що знаходиться в грунті, утворюється корозія в результаті процесу електролізу. Це є особливо актуальним на ділянці анодної зони. У катодного зоні ураження конструкцій носять менш руйнівний характер.
В результаті вкрай руйнівного впливу на всі перераховані вище об'єкти, блукаючі струми здатні завдати істотного економічного збитку.
способи захисту
Найпоширенішим способом боротьби з цим явищем є установка катодного захисту. Для цього потрібно виключити утворення анодної зони на конструкції, що захищається і залишити лише катодний. Станція катодного захисту генерує постійний струм, підключаючись негативним полюсом до металоконструкції, яку необхідно захистити, а позитивним - до так званим «жертовним» анодам, які забирають на себе основну частину руйнівної сили. Також на об'єкт, що захищається наносяться спеціальні захисні покриття, які перешкоджають утворенню корозійного шару.
Схема СКЗ:
Недоліками даної схеми є:
- так звана «перезахист» - коли перевищується захисний потенціал і захищається металоконструкція піддається корозії;
- неправильний розрахунок захисту, при якому відбувається прискорене корозійне поразка поблизу розташованих металевих об'єктів.
На жаль, дана проблема зачіпає не тільки промислові об'єкти, а й звичайних людей. У полотенцесушителе, як і в системі опалення в цілому, циркулює гаряча вода, яка є відмінним провідником (якщо, звичайно, вона не дистильована). Якщо трубопроводи і примикають до них елементи, які знаходяться в житловому приміщенні, належним чином не заземлені, то вони можуть бути схильні до появи на їх поверхні небажаного потенціалу і, відповідно, плям іржі. Грамотне заземлення допоможе запобігти всі ці негативні наслідки, тому на сьогоднішній день такий спосіб захисту від блукаючих струмів в квартирі і приватному будинку є одним з найбільш ефективних.
методи вимірювань
При прокладанні трубопроводу, блукаючі струми обчислюються шляхом вимірювання різниці потенціалів між двома точками поверхні землі, перпендикулярних один одному і перебувають на одно видаленні в 100 м. Вимірювання проводяться через кожен кілометр.
Прилади для вимірювання повинні володіти класом точності не менше 1, 5 і власним опором від 1 МОм. Різниця потенціалів між вимірювальними електродами не повинна перевищувати 10 мВ. За часом один вимір має тривати не менше 10 хв, з фіксуванням результату кожні 10 с.
Вимірювання в зоні дії електротранспорту потрібно проводити під час найбільшого навантаження. Якщо різниця показань потенціалів буде перевищувати 0, 04В, то це є ознакою наявності блукаючих струмів.
Як приладів для вимірювання можна використовувати пару електродів порівняння: мідно-сульфатний переносний і з'єднувальний. Крім цього знадобиться цифровий мультиметр для виконання замірів, а також гнучкий ізольований провід, довжина якого повинна бути не менше 100 метрів.
Незважаючи на свої невеликі значення, це явище може завдати істотної шкоди підземним (і не тільки) комунікацій. Джерела блукаючих струмів можуть бути найрізноманітніші. Тому необхідно вживати всі профілактичні заходи щодо усунення цього небажаного ефекту.
Наостанок рекомендуємо переглянути корисне відео, на якому наочно показується, як захиститися від цього явища:
Ось ми і розглянули причини виникнення блукаючих струмів і захист від них. Тепер ви знаєте, що це таке і як позбутися від даного явища навіть в домашніх умовах!
Напевно ви не знаєте:
- Чим небезпечна витік струму в квартирі
- Як зробити заземлення в будинку своїми руками
- Що таке система зрівнювання потенціалів