Блуждающие токи: определение, характеристика, сущность и особенности

Блуждающие токи представляют серьезную опасность для подземных коммуникаций и могут привести к выходу из строя трубопроводов и другого оборудования. Давайте разберемся, что это такое и как с ними бороться.

Что такое блуждающие токи и откуда они берутся

Блуждающие токи - это электрические токи, возникающие в земле при ее использовании в качестве проводника. Причины их появления разнообразны.

Основные источники блуждающих токов:

• Электрифицированный рельсовый транспорт (метро, трамваи, электрички)
• Линии электропередачи при нарушении изоляции
• Замыкания тока на землю в распределительных устройствах

Рассмотрим на примере метрополитена, как возникают блуждающие токи. Электропитание поступает через контактный провод к электродвигателю поезда, а затем через колеса и рельсы возвращается обратно. Но рельсовый путь не изолирован от грунта, поэтому часть тока уходит в землю, образуя так называемый блуждающий ток.

Далее этот ток растекается в земле и, встречая на своем пути металлические конструкции с меньшим сопротивлением - газо- и водопроводные трубы, кабели и др., - наводит на них потенциал. Места входа блуждающего тока в подземные коммуникации называются катодными зонами, а выхода - анодными. Именно в анодных зонах и возникает активная коррозия металла.

Как узнать, есть ли у вас проблема с блуждающими токами?

Чтобы определить наличие блуждающих токов, проводят замеры разности электрических потенциалов в контрольных точках. Для этого используют высокоточные мультиметры и специальные электроды сравнения.

Измерения нужно проводить при максимальной нагрузке потенциальных источников блуждающих токов - в часы пик на транспорте. Разность потенциалов более 0,04 В будет свидетельствовать о наличии опасного влияния.

Как блуждающие токи влияют на водопроводные трубы

Под воздействием блуждающих токов металлические трубы подвергаются электрохимической коррозии. В отличие от обычной коррозии, здесь скорость разрушения зависит от величины разности потенциалов и может достигать десятков миллиметров в год!

Особенно сильной коррозия бывает в анодной зоне - по сути, труба превращается в "решето" из сквозных отверстий. В то же время в катодной зоне разрушения менее заметны.

При длительном воздействии блуждающих токов без надлежащей защиты поверхность трубы может напоминать решето.

К сожалению, блуждающие токи часто обнаруживаются слишком поздно, когда трубы уже серьезно пострадали. Поэтому важно периодически контролировать состояние подземных коммуникаций даже при отсутствии видимых протечек.

Какие опасности несут блуждающие токи для зданий и коммуникаций

Помимо водопроводных труб, от блуждающих токов страдают и другие подземные коммуникации - газопроводы, канализация, телефонные и силовые кабели. Наибольший ущерб наносится в местах их входа в землю и выхода обратно.

Кроме того, блуждающие токи оказывают влияние на металлические конструкции зданий - фундаментные укрепления, арматуру. Это приводит к снижению несущей способности, возникновению трещин, отслоению защитного слоя бетона.

Угроза для жизни людей

Особую опасность блуждающие токи представляют при попадании человека в цепь тока утечки. Нередки случаи поражения электрическим током в ванных комнатах из-за разницы потенциалов воды в трубах и корпуса ванны.

Способы защиты от блуждающих токов

Для защиты от блуждающих токов применяют два основных способа:

1. Изоляция трубопроводов и других подземных металлических конструкций
2. Выравнивание электрических потенциалов путем заземления

В первом случае создается физический барьер на пути токов утечки. Чаще всего для изоляции используют пластиковые трубы или наносят специальное полимерное покрытие.

Катодная защита трубопроводов

Еще один распространенный способ защиты - катодная поляризация труб с помощью внешнего источника тока и "жертвенных" анодов. Подробнее это устройство мы рассмотрим ниже.

Профилактика и обнаружение блуждающих токов

Для своевременного выявления опасного воздействия рекомендуется периодически проводить мониторинг наличия и величины блуждающих токов в контрольных точках дома и на участке.

Полезно также визуально проверять состояние труб на предмет появления коррозии. Признаки питтинговой коррозии могут указывать на проблему с блуждающими токами.

Катодная защита трубопроводов

Рассмотрим подробнее принцип катодной защиты от воздействия блуждающих токов. Суть ее заключается в следующем:

• К защищаемому подземному трубопроводу подключают отрицательный полюс внешнего источника постоянного тока низкого напряжения.
• Положительный полюс соединяют с анодным заземлителем, установленным в грунте рядом с трубой.

За счет разности потенциалов вся коррозионная активность перемещается на аноды, а сама труба поляризуется отрицательно и защищается от растворения металла.

Выбор системы катодной защиты

При выборе оборудования для защиты от блуждающих токов учитывают:

• Протяженность и диаметр трубопровода
• Тип и коррозионную активность грунта
• Наличие блуждающих токов и их плотность

От этого зависят мощность установки и количество анодных заземлителей.

Преимущества и недостатки метода

Катодная защита надежно предохраняет подземные металлоконструкции от вредного воздействия блуждающих токов. Однако у этого метода есть и минусы:

• Высокая стоимость оборудования и монтажа
• Необходимость регулярного обслуживания
• Ограниченный срок службы анодов

Специальные защитные покрытия

Дополнительную защиту от коррозии обеспечивает нанесение антикоррозионных лакокрасочных или полимерных покрытий на поверхность труб.

Такие материалы хорошо зарекомендовали себя в сочетании с катодной или дренажной защитой. В отдельных случаях применяются и самостоятельно.

Выбор оптимального метода защиты

Для выбора наиболее подходящего способа защиты от блуждающих токов необходимо учитывать:

• Тип защищаемых конструкций и коммуникаций
• Их протяженность и глубину залегания
• Плотность токов в конкретной местности
• Требуемый уровень надежности
• Стоимость реализации и эксплуатации системы

Комплексный подход

Чаще всего применяют комплекс технических решений: изоляцию, заземление элементов системы и катодную защиту наиболее ответственных участков.

Системы контроля

Для оперативного обнаружения появления опасных блуждающих токов следует устанавливать станции электрохимического мониторинга трубопроводов и кабельных линий. Они позволяют выявить проблему на ранней стадии.

Правила безопасной прокладки коммуникаций

Чтобы изначально исключить возможность возникновения блуждающих токов, при прокладке новых подземных коммуникаций надо придерживаться следующих правил:

• Использовать изолированные кабели и трубы из полимерных материалов
• Выполнять надежное заземление всех металлических элементов
• Соблюдать требуемые расстояния между разнотипными коммуникациями

Заключение

В данной статье мы рассмотрели основные аспекты проблемы блуждающих токов - их природу, опасность, способы защиты от вредного воздействия и профилактику возникновения.