Электродренажная защита

Тема 8 Электродренажная защита

Методы борьбы с блуждающими токами. Характеристика и
контроль работы электродренажных установок. Проектирование
электродренажной защиты. Контроль электродренажных установок.
Защита              магистральных              трубопроводов              от, влияния электрифицированных  железных  дорог  переменного  тока.   Нормы опасных и мешающих напряжений на трубопроводе.

Борьба с блуждающими токами

Средства и методы защиты металлических конструкций от воздействия блуждающих токов основаны на ограничении утечек тока в среду, уменьшении силы тока, входящего в подземную или подводную конструкцию, отведении тока к источникам их возникновения (так называемый электрический дренаж), применении протекторной и катодной защиты.

Из-за коррозионной опасности во многих отраслях существуют обязательные предписания о проектировании, строительстве и эксплуатации как оборудования, которое может быть источником блуждающих токов, так и устройств, подвергающихся электрокоррозии.

Ограничение утечек тока

В группу средств, ограничивающих стекание блуждающих токов в среду, входят следующие:

увеличение переходного сопротивления между рельсами и землей путем укладки шпал на основание, обеспечивающее их хорошую изоляцию;

отсутствие заземления отрицательного полюса на силовых подстанциях и использование хорошо изолированных отсасывающих линий;

уменьшение падения напряжения в стыках рельсов путем тщательного выполнения и консервации стыковых соединителей или сварки стыков (для уменьшения падения напряжения в рельсах целесообразно уменьшать расстояние между силовыми подстанциями);

монтаж силовых кабелей постоянного тока в специальных траншеях;

использование при сварочных работах отсасывающего кабеля, сечение которого, как минимум, равно сечению питающего кабеля;

использование сварочных кабелей с хорошей изоляцией, без повреждений или соединений;

надежное металлическое соединение отсасывающего кабеля со свариваемой конструкцией.

Уменьшение силы тока, втекающего в конструкцию

К этой группе способов снижения коррозии конструкции относятся:

рациональный выбор трасс трубопроводов и кабелей, в частности, обход почв с повышенной коррозионной агрессивностью, (почвы с хорошей электропроводностью), ограничение, по мере возможности, сближений и пересечений с электрифицированными дорогами, размещение конструкций на максимальном удалении от источников блуждающих токов и т. д.;

защита конструкции с помощью высококачественной изоляции (в частности, специально усиленной), использование кабелей в оболочке из полимерных материалов;

укладка трубопроводов и кабелей в траншеи, защищенные от скопления в них воды, или в специальные защитные трубы большого диаметра с использованием изоляционных засыпок (это особенно рекомендуется при пересечении трубопроводов с путями электрифицированного транспорта).

Если, несмотря на использование этих средств, в конструкции появляются анодные или знакопеременные зоны, то необходимо использовать электродренаж или катодную или протекторную защиту.

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ

Возникновение таких токов связано с работой электрических устройств, использующих в качестве токопровода землю или заземленный металл.

В земле появляются электрические токи, сила и направление которых могут изменятся во времени в зависимости от множества факторов.

Эти токи получили название блуждающих.

Опасность коррозии стальных подземных трубопроводов обусловлена характером воздействия блуждающих токов и степенью агрессивности фунтов.

Наложение блуждающих токов на подземное металлическое сооружение приводит к их взаимодействию с токами почвенной коррозии, что может существенно ускорить коррозионное разрушение металла.

Источниками блуждающих токов служат линии электрофицированных железных дорог, трамваев, метрополитена, линии передач постоянного тока, работающие по системе "провод-земля", анодные заземлители установок катодной защиты не включенных в систему защиты рассматриваемого подземного металлического сооружения.

Наиболее сильно коррозия под действием блуждающих токов проявляется вблизи электрофицированного рельсового транспорта.

Процессы возникновения в земле блуждающих токов показаны на рис.

Схема возникновения блуждающих токов от сети рельсового транспорта

Участки, где блуждающие токи натекают на подземные металлические сооружения (ПМС), являются катодами (катодные зоны), на них создается защитный эффект, аналогичный с катодной.

Участки, где токи стекают с металлического сооружения являются анодами (анодные зоны) и подвергаются дополнительному электрохимическому растворению.

Коррозионные повреждения подземных трубопроводов и других металлоконструкций от действия блуждающих токов обычно происходят на небольшой поверхности металла, носят ярковыраженный язвенный характер к имеют круглую или продолговатую форму.

Характер поля блуждающих токов, а следовательно, расположение анодных и катодных зон на подземном металлическом сооружении, зависит от ряда трудноучитываемых факторов.

Непрерывное изменение точек приложения тяговых нагрузок и их величины вызывает соответственно и изменение характера полей блуждающих токов.

Характер поля блуждающих токов усложнен также тем, что рельсовые пути могут иметь сложную конфигурацию, образуя систему замкнутых и связанных между собой контуров, соединенных с соответствующими тяговыми подстанциями при помощи системы отсасывающих кабелей.

Существенное влияние на характер распределения поля блуждающих токов имеет состав грунта, его влажность, величина переходного сопротивления между шпалами и землей [7, 10, 11].

Блуждающие токи, протекая в земле и встречая на своём пути подземные металлические сооружения, сопротивление которых намного меньше земли (трубопровод, кабель и др.

Блуждающие токи могут иметь радиус действия до нескольких десятков километров в сторону от токонесущих сооружений.

В местах входа блуждающих токов в трубопровод и выхода из него в землю протекают электрохимические реакции.

Блуждающие токи, помимо плотности, характеризуются и значением его потенциала по отношению к ближайшей точке земли.

Переменный блуждающий ток также опасен, но скорость разрушения металлов им в несколько раз меньше, чем постоянным током.

Блуждающие токи могут выводить из строя незащищенные или плохо защищенные подземные металлические сооружения в течение нескольких недель или месяцев.

Методы борьбы с блуждающими токами

Замер силы блуждающих токов необходимо проводить в течение некоторого времени (3-15 минут) три раза в сутки: утром, днем и вечером - в наиболее интенсивные периоды нагрузки электротранспорта.

Борьба с блуждающими токами проводится в двух направлениях: - предупреждение их возникновения в опасных размерах; - организация мероприятий по защите подземных трубопроводов.

Кроме того, для уменьшения действия блуждающих токов применяют увеличение переходного сопротивления рельс-земля, укладкой рельсов на шпалы, пропитанные диэлектриком, и на бетонные шпалы; укладку путей на щебень, очистку путей от грязи.

Применяют следующие основные способы электрохимической защиты: - защита поляризованными протекторами; - отвод блуждающих токов из ПМС с использованием токоотводов; - катодная защита; - отвод блуждающих токов из ПМС через электрические дренажи.

Протекторная защита применяется лишь тогда, когда влияние олуждающих токов незначительно и когда они могут быть скомпенсированы током протекторной установки при обеспечении требуемого защитного потенциала.

Токоотводы могут быть прямыми и поляризованными, их применение обеспечит стекание блуждающих токов в землю не с подземного сооружения, а с токоотвода с активатором за счет того, что у последнего сопротивление растеканию тока ниже сопротивления растекания с защищаемых сооружений.

Токоотводы различных конструкций находят применение при защите подземных металлических трубопроводов от коррозии переменными блуждающими токами промышленной частоты.

Катодную защиту от коррозии блуждающими токами применяют только в тех случаях, когда использование прямых, поляризованных или усиленных дренажей малоэффективно или неоправданно технико-экономическими соображениями (наличие остаточных положительных потенциалов после ввода в эксплуатацию электродренажных установок; при значительном удалении трубопроводов от рельсов и отсасывающих пунктов и т.

Электродренажная защита - наиболее эффективная защита от коррозии под действием блуждающих токов.

Это достигается отводом дренажом блуждающих токов с участков анодных зон сооружения в рельсовую часть цепи, имеющую отрицательный или знакопеременный потенциал, или на отрицательную сборную шину отсасывающих линий тяговой подстанции.

Потенциал сооружения смещается в отрицательную сторону, а анодные зоны, вызванные блуждающими токами, ликвидируются.

При этом катодные зоны в местах входа блуждающих токов в сооружение сохраняются.

исключена возможность стекания токов рельсбвой сети в подземное металлическое сооружение.

Вследствие своей односторонней проводимости поляризованный дренаж препятствует обратному прохождению токов с рельсов в защищаемое сооружение при превышении отрицательного потенциала рельсов над потенциалом сооружения.

В случае, когда уровень отрицательного потенциала источника блуждающих токов недостаточен для обеспечения защитного потенциала (Ез) на защищаемом сооружении в пределах нормированного, допускается применение усиленных дренажей.

Усиленный электродренаж используют при положительном или знакопеременном по отношению к земле потенциале сооружения (что может быть также обусловленно действием нескольких источников блуждающих токов), а также в случае, если применение электродренажа экономически выгоднее, чем увеличение площади сечения дренажного кабеля.

Так как величины потенциалов и токов могут изменяться (потенциалы -по величине и знаку, токи - по величине и направлению), измерения производят в течение длительного времени (за время прохождения по рельсовой сети 2-3 поездов (трамваев) в противоположных направлениях).

При эяектродренажной защите магистральных трубопроводов силу тока в электродренажной цепи определяют из расчета, что из рельсов электрифицированной железной дороги в трубопровод ток утечки составляет не более 20% токов нагрузки тяговой подстанции, т.

Электродренажные установки на компрессорных, насосных и газораспределительных станциях должны отключаться от защищаемых сооружений в случае производства работ, связанных с разъединением трубопроводов и врезками.

Электродренажные установки должны иметь ограждения, предупредительные плакаты и закрываться на замок.

Электродренажные установки, устанавливаемые на компрессорных, насосных и газораспределительных станциях, должны отключаться от защищаемых сооружений в случае производства работ на КС, ГРС, связанных с разъединением трубопроводов и врезками.

Электродренажные установки строятся только в тех случаях, когда в том или ином районе проектируются новые коммуникации. Из-за отсутствия потенциальной диаграммы рельсовой сети трамвая весьма трудно отыскать опасные коррозионные участки на близлежащих от рельсов подземных трубопроводах и кабелях.

Электродренажная установка ПГД-200 ( рис. 31, а) имеет секционированный реостат 0 5 ом, выполненный из 10 чугунных пластин или нихромовых проволок сопротивлением 0 05 ом каждая. Сопротивление реостата изменяется ступенями через 0 05 ом. Сила дренируемого тока определяется по амперметру. Предохранитель установки шунтирован обмоткой реле, которое обеспечивает получение светового или звукового сигнала при выходе его из строя. Охлаждение вентильных элементов и реостата - естественное.

Электродренажную установку подключают к трубопроводу основного защитного контура, имеющему наибольший диаметр и наименьшую величину переходного сопротивления.

Все электродренажные установки целесообразно подключать к средней точке путевого дросселя.

Все электродренажные установки целесообразно подключать к среднем точке путевого дросселя.

Все электродренажные установки на электрифицированных железных дорогах целесообразно подключать к средней точке путевого дросселя.

Схема электродренажной установки ПЭД-АКХ-Орггаз приведена на рис. V.36. При появлении на защищаемом сооружении по отношению к рельсам положительного потенциала 20 - 30 мв через обмотку поляризованного реле РП потечет ток, под влиянием которого подвижный контакт реле перебросится к левому неподвижному контакту, замыкая цепь питания катушки МКУ от сети переменного тока. После включения реле МКУ его контакты включают цепь магнитного пускателя МП. При разности потенциалов между сооружением и землей свыше 0 5 в реле максимального напряжения РМ1 включается и своим нормально закрытым контактом размыкает цепь катушки поляризованного реле РП. Однако пускатель МП остается во включенном положении, так как реле МКУ включено.