Tipy

Kde se vyskytují bludné proudy?

Moderní člověk se neustále zabývá zařízeními, která v té či oné formě využívají elektrickou energii v procesu svého fungování. S jeho pomocí se řeší řada skutečně zásadních problémů, včetně:

přenos a zpracování informací (telefon, počítač, TV);
vytápění (elektrický krb, elektrický sporák a trouba);
vytvoření komfortního prostředí (klimatizace);
řešení problémů v domácnosti (vysoušeč vlasů, pračka);
provádění různých mechanických prací (elektromotory).

To vše činí život člověka znatelně pohodlnějším. Ale spolu s výhodami je zavádění elektrických spotřebičů doprovázeno vznikem určitých problémů, jejichž přítomnost je třeba vzít v úvahu při výběru určitých řešení. Elektrický proud je:

elektromagnetické pole, jehož značná intenzita má škodlivý vliv na zdraví;
nebezpečí zranění lidí a zvířat;
vzhled nespočtu drátů a kabelů, které kazí interiér domu, komplikují konstrukci řešení atd.

Jedním z těchto ošklivých důvodů je složka putování. Jde o proudy tekoucí v zemi a způsobující chemickou korozi sto procent nebo části železných předmětů v ní umístěných nebo alespoň v kontaktu se zemí. Náchylnější jsou na něj potrubí, ochranné a stínící železné kryty kabelů a konstrukční prvky budov. Vznik bludných proudů v zemi je nevyhnutelný:

některá elektrická zařízení používají zem jako druhý vodič;
převážná většina elektrických zařízení je uzemněna v souladu s požadavky PUE;
Časté jsou případy úniku na zem v důsledku poškozené izolace a nesprávného zapínání elektrických spotřebičů.

V rezidenčním sektoru jsou příčiny bludné elektřiny:

zavedení vodovodního potrubí jako uzemňovacích autobusů;
„přetáčení“ stavů měřidel.

Všechny tyto účinky obvykle nepředstavují přímé ohrožení zdraví. Ale intenzivní povaha chemické koroze, kterou způsobují, nás nutí věnovat velkou pozornost opatřením na ochranu před bludnými proudy.

Vliv na vodovodní systém

Při výstavbě systémů vytápění a zásobování vodou v masovém měřítku se používají železné trubky. Kvůli znatelně vyšší vodivosti oceli ve srovnání s půdou začnou takové trubky „přitahovat“ elektrické náboje a v místech vstupu a výstupu proudu (katodové a anodové zóny) dochází k intenzivní korozi.

Fyzika výskytu jevu okamžitě určuje způsoby ochrany proti němu. Potlačit bludné proudy ve vodovodním potrubí můžete:

zlepšení a udržení izolace;
použití plastových vložek podléhajících povinnému dodatečnému vyrovnání potenciálu;
instalace katodové ochrany.

Katodická ochrana

Katodická metoda ochrany potrubí před bludnými proudy je považována za účinnější v průmyslu a v hlavních částech obytných budov. Podstatou této techniky je vyvinout konstantní proud, díky kterému je kompenzován vznik anodové zóny na chráněném objektu. K tomu je záporný pól ochranné stanice připojen ke kovové konstrukci a kladný pól k přídavné elektrodě. V důsledku toho se anodická zóna výsledného systému přesune k této elektrodě a zbývající katodická zóna koroduje znatelně méně.

Protože se přídavná elektroda zničí, jednoduše se vymění za novou.

Vliv „nadměrné ochrany“ při výstavbě takových systémů je kompenzován výběrem napětí generovaného stanicí na základě výsledků měření pomocí speciální techniky.

Chemická koroze v domácnosti

Účinky chemické koroze v každodenním životě se ve většině případů objevují v topných systémech. Svou roli zde hraje skutečnost, že chladicí kapalinou v takových systémech je horká voda, jejíž vodivost se stoupající teplotou rychle roste. Bludné proudy ve vyhřívaném věšáku na ručníky vedou k hromadění náboje na jeho povrchu. Při nasyceném čerpání vody dosahují potenciálový rozdíl a drenážní proud obrovských hodnot, což je doprovázeno nasyceným rezavěním.

Přečtěte si více

Jaká by měla být tloušťka nosné stěny?

K podobným procesům dochází u radiátorů vodního ohřevu s nesprávně navrženým nebo vadným uzemněním. Ale vzhledem k tomu, že vyhřívaný věšák na ručníky je na očích a jeho neustálý kontakt s navlhčenou látkou, jeho rezivění začíná rychleji a navíc je okamžitě viditelné.

Vybavit koupelny bytů a soukromých domů stanicí katodové ochrany není praktické. Proto je hlavním prostředkem ochrany proti korozi bludnými proudy v této situaci se stává Vyrovnání potenciálu mezi kovovými povrchy a jejich uzemnění realizované v souladu se všemi pravidly. Při provádění takového uzemnění může být zemnící vodič specificky připojen k přípojnici elektrického panelu.

V rezidenčním sektoru si plastové potrubní rozvody začínají získávat obrovskou oblibu. V této situaci nemůžete vytvořit uzemnění a omezit se na vyrovnání potenciálu. K realizaci tohoto postupu se používá napojení na stoupačku jednotlivých částí vodovodních a topenářských armatur (věšák na ručníky, směšovač atd.). Pro takové připojení se používá obyčejný zemnící vodič.

Bludné proudy a způsoby jejich řešení

Každý zná pojem elektrický proud. Existuje vodič, nabité částice se po něm pohybují a na opačných koncích (nebo ve 2 náhodných bodech) se objeví potenciálový rozdíl. Zavedení tohoto fyzikálního jevu pro organizaci zásobování energií je nesporným přínosem civilizace. Je možné přenášet elektřinu na značné vzdálenosti, uvést mechanismy do pohybu, přijímat teplo, obrazy, zvuk a přeměňovat elektrickou energii na mechanickou energii.

Co když se pohyb nabitých částic objeví v přirozeném vodiči, například v půdě? Tento jev se nazývá „bloudivé proudy“. Jejich výskyt nevěstí nic dobrého: existuje nebezpečí úrazu elektrickým proudem a jsou zničeny prvky železných konstrukcí umístěných v zemi. Kromě toho je určité množství energie vynaloženo na „poskytování“ bludných proudů. Jinými slovy, dochází k neplánovanému překročení výdajů.

Jak se tento jev projevuje?

Podívejme se na bludné proudy na příkladu elektrifikované ocelové vozovky, pod kterou je položeno potrubí.

Elektrický vlak je napájen pomocí dvou trolejových vedení: fázový vodič je kontaktní síť umístěná na sloupových podpěrách a zavěšená na výkonných izolátorech. A nulovým „drátem“ jsou kolejnice. Po celé trase jsou umístěny trakční měnírny, které fungují na stejném principu: nulový potenciál je připojen k fyzické „země“ jako uzemnění (uzemnění).

Vzhledem k tomu, že pracovní plocha má v každém případě fyzický kontakt se zemí, je to zcela neškodné.

Průchod virtuálního zemnicího vodiče by neměl být zaměňován s krokovým napětím, které vzniká v důsledku rozdílu potenciálu na malé ploše. Body potenciálního rozdílu v situaci s bludnými proudy jsou od sebe vzdáleny stovky metrů, nebo dokonce kilometry.

Mezi nulovým a fázovým vodičem (kolejnice a trolejový drát) protéká pracovní elektrický proud. Normálně se objevuje při připojení kol na koleje a pantografu elektrické lokomotivy na trakční vedení. Protože jsou kolejnice specificky spojeny se zemí, lze si představit, že v zemi se také objeví potenciál rovný potenciálu nulového vodiče. Pokud je stejnoměrná po celé délce kolejiště, nejsou žádné problémy, jedná se o běžnou a neškodnou situaci. Ale ocelová silnice je zřídka položena v přímé linii. Navíc elektrické spojení mezi fyzickou zemí a kovem železniční trati není vždy hladké. Ukazuje se, že z jedné trakční měnírny do blízké (několik 10 km vzdálené) může proudit elektrický proud jak po kolejnici, tak po zemi. Jinými slovy, elektrony mohou putovat po nejkratší cestě.

Přečtěte si více

Jak funguje gravitační systém vytápění?

Pamatujeme si zakřivení železniční trati a dostáváme stejné bludné proudy, které protékají půdou.

Přečtěte si o tématu: Samonosný izolovaný drát sip 2

A pokud jsou na tomto místě položeny komunikace (například kovové potrubí), pak elektrony protékají jeho stěnami (viz obrázek).

kde je problém?

Analogicky k běžným elektrickým procesům dochází k chemické reakci. Bludný proud má tendenci jít cestou nejmenšího odporu (chápeme, že půda je ve srovnání s železnou trubkou horší vodič). V místě, kde je vodivost mezi kolejnicemi a potrubím nejvyšší (vlhká zemina, železná zemina a další podmínky), vzniká na základě potrubí tzv. katodová zóna. Elektrické zdá se, že proud „teče“ do potrubí. To ještě není nebezpečné: potrubí je umístěno v zemi, není zde žádný potenciální rozdíl a voda pod napětím 3000 voltů z vašeho kohoutku nepoteče.

Po průchodu potrubím do vhodného bodu proudění do kolejnic se elektrony řítí po zemi směrem ke „standardnímu“ vodiči. Objeví se anodická zóna, z potrubí „vytéká“ elektrický proud a zachycuje s ním kovové částice (na molekulární úrovni).

Podle všech zákonů chemických procesů se v této oblasti aktivně rozvíjí koroze. Instalatéři jsou zmatení: trubka je vyrobena z vysoce kvalitní oceli, prošla všemi možnými antikorozními úpravami, byla položena podle technických specifikací a má životnost minimálně 50 let. A najednou tam byl průlom a zrezivělá díra o velikosti dlaně. A to vše za pouhých pár let. V tomto případě jakýkoli kov, ať je to ocel, měď nebo hliník, podléhá chemické korozi.

Neexistuje žádná souvislost s vlhkostí země, snad kromě putování proudy vybírají „mokré místo“ pro vytvoření anodické a katodické zóny. To je noční můra pro pohotovostní posádky vodohospodářských služeb. Pokud nejsou projekty koordinovány mezi průmyslovými odděleními, nesoulad se stává nekontrolovatelným.

Vedlejší účinek, který zvyšuje ztrátu

Naproti katodové zóně „oběti“, jinými slovy potrubí, se objevuje anodická zóna kolejové dráhy. To je rozumné: pokud elektrický proud někam vstupuje, musí odněkud vycházet, nebo spíše vytékat. Toto je na základě elektrické vodivosti půdy nejbližší místo, kde má kolejnice elektrický kontakt s fyzickou zemí (půdou). V tomto okamžiku dochází k podobné chemické destrukci kovu železničního plechu. To je ale problém související s bezpečností lidí.

Mimochodem, tato situace je typická nejen pro hlavní ocelové silnice a potrubí. No, nejsou vždy položeny paralelně k sobě. Ale ve městě, kde tramvajové tratě vedou v blízkosti bezpočtu podzemních komunikací, je tolik vícesměrných bludných proudů, že je čas přemýšlet o komplexních ochranných opatřeních.

Na příkladu ocelové vozovky jsme zkoumali princip negativního vlivu parazitních proudů. Tyto procesy jsou naprogramovány (tak říkajíc) samotným zařízením,

Kde jinde existuje problém „putování“?

Kde se vyrábí elektrická energie (což je dostatečně rozumné). Tato „riziková skupina“ samozřejmě nezahrnuje pouze elektrárny. Navíc podobné problémy u takových objektů prakticky neexistují. Podél cesty elektřiny ke spotřebiteli se objevují bludné proudy. Přesněji v místech přeměny napětí: v oblastech provozu trafostanic.

Přečtěte si více

Jak dlouho trvá, než roub zakoření na stromě?

Už jsme pochopili, že pro vznik těchto parazitních proudů je potřeba rozdíl potenciálů. Představme si typickou trafostanici, která využívá systém uzemnění TN-C. U izolovaného neutrálu jsou zemnící smyčky navzájem spojeny neutrálním vodičem, označovaným zkratkou PEN.

Ukazuje se, že provozní proud všech spotřebitelů protéká tímto vodičem do pásů a současně je uzemňuje. Toto vedení (PEN) má svůj vlastní odpor, a proto dochází v různých bodech k poklesu napětí.

PEN (neboli zemní vodič) přijímá zřejmý potenciálový rozdíl mezi nejbližšími zemními smyčkami. Objeví se „nezapočítaný“ proud, který podle popsaného principu o něco výše protéká i fyzickou zemí, tedy v zemi. Pokud se mu v cestě objeví procházející železný vodič, chová se bludný proud stejně jako v potrubí pod železniční tratí. Jinými slovy, v anodické zóně ničí kov vodiče (potrubí, železobetonové konstrukce, plášť kabelu) a v katodové zóně ničí PEN vodič.

Rozbití izolace

Situace s porušením izolačního pláště kabelu se může objevit kdekoli. Otázkou je, jaké to bude mít důsledky.

Představte si únik fáze do země ve značné vzdálenosti od pracovní zemní smyčky. Pokud je proudová síla poměrně velká (bod zhroucení velké oblasti), jsou vytvořeny „příznivé“ podmínky: mokrá půda atd., automatické ochranné zařízení bude fungovat poměrně rychle a linka bude odpojena. Co když je proudová síla menší než vypínací proud stroje? Poté se mezi místem úniku a zemí objeví dlouhotrvající bludné proudy. A pak chápete: související potrubí, kabel v železném plášti, anodová zóna, chemická koroze.

Ve skutečnosti je riziková skupina definována:

Potrubí s kovovými stěnami. Může se jednat o vodovodní, kanalizační, ropovody nebo plynovody.
Kabelové pásky (napájecí, signální, informační) s železným pláštěm.
Železná výztuž v silničních nebo stavebních konstrukcích.
Velké celokovové konstrukce. Například kontejner (nádrž) na skladování ropných produktů.

Ochrana proti bludnému proudu

Ve skutečnosti proti tomuto problému neexistuje žádná skutečná ochrana. Jednoduše nemůže existovat na základě přesvědčení fyziky. Jediným účinným způsobem je proklouznout vše pohlcujícími bludnými proudy další oběti, které to není tak líto. O nic víc, toto zařízení má odpovídající název: „obětní anoda“. A tato technika se nazývá katodická ochrana.

Mechanismem činnosti je vyloučení anodických zón na chráněném objektu. Místo toho se používají stejné obětní anody, které se vyměňují, protože jsou chemicky zničeny. A kolem objektu se tvoří pouze katodové zóny, které jsou pro něj neškodné.

Aby systém fungoval, je potřeba další energie. V kritických místech jsou instalovány stanice tzv. katodické ochrany, které jsou napájeny z elektrického vedení.

Je to způsobeno některými náklady, které jsou nesrovnatelné se ztrátami na opravu a obnovu poškozených objektů (potrubí, kabely atd.).

A pokud chráněný objekt patří do nebezpečné kategorie (například sklad ropy, ve kterém může dojít k úniku produktu v důsledku chemické koroze), pak se s cenou ochranných prostředků vůbec nepočítá.

Přečtěte si více

Jak propagovat vavřín?

Nevýhody systémů katodové ochrany

Technika není v žádném případě univerzální, každý objekt musí být postaven za určitých provozních podmínek. Při nesprávném výpočtu síly ochranného proudu dochází k tzv. „překrytí“ a katodová stanice se stává zdrojem bludných proudů. Proto i po instalaci a uvedení do provozu jsou katodové systémy neustále monitorovány. K tomu jsou na různých místech instalovány speciální studny pro měření síly ochranného proudu.

Ovládání může být manuální nebo automatické. V druhém případě je instalován systém monitorování parametrů připojený k řídicímu zařízení katodové stanice.