Билет № 7

1.Источники блуждающих токов. Мероприятия по ограничению утечек тока.Стр 69-72

Источники блуждающих токов и их влияние на коррозионное состояние газопровода. Блуждающие токи, вызывающие коррозию подземных газопроводов, создаются электрическими установками как постоянного, так и переменного тока. Наибольшую опасность создают установки посто­янного тока, которые частично или полностью используют землю в каче­стве токопровода, а также случаи, когда в результате плохой эксплуата­ции установок происходит интенсивная утечка тока в землю. К числу источников блуждающих токов относят электрифицированные железные дороги постоянного тока, трамвай, метрополитен, внутризаводской и другой промышленный электротранспорт, а также линии электропереда­чи постоянного тока системы «провод–земля». Источником блуждающих токов в земле являются станции катодной защиты (СКЗ). Вредное дей­ствие токов СКЗ проявляется на тех подземных металлических сооруже­ниях, которые, находясь вблизи защищаемого газопровода, не подключе­ны к системе его защиты.

Рис. 39. Принципиальная схема образования очагов коррозии на газопроводе под действием блуждающих токов:

а – распределение зон коррозии на рельсах и газопроводе; б – потенциальная диаг­рамма рельсов («рельс–земля»); в – потенциальная диаграмма газопровода («труба–земля»); А₁, К₁ – анодные и катодные участки на рельсах; А, К – анод­ные и катодные участки на газопроводе; I – ток тяговой подстанции; i – ток утечки (блуждающий ток); 1 – газопровод; 2 – рельс электрифицированного транспорта; 3 – электропоезд; 4 – контактная сеть; 5 – тяговая подстанция (ТП); 6 – отсасы­вающие линии ТП.

Наиболее мощным и распространенным источником блуждающих токов для магистральных газопроводов являются электрифицированные железные дороги. На Рис. 39, а представлена принципиальная схема обра­зования очагов коррозии на газопроводе под. действием блуждающих токов электрифицированного транспорта при подключении контактной сети к положительной шине и рельсовой сети к отрицательной шине тяго­вой подстанции (ТП). Тяговый ток I от положительной шины ТП по кон­тактному проводу поступает через токоприемник к электродвигателю электровоза и далее, через рельсы, к отрицательной шине. Вследствие несовершенства изоляции рельсов от земли часть тягового тока I стекает в землю, что является причиной образования блуждающих токов в земле. Величина их тем больше, чем меньше переходное сопротивление между рельсами и землей и чем больше продольное сопротивление рельсов.

Через нарушения изоляционного покрытия блуждающие токи прони­кают в магистральный газопровод. Величина тока, попадающего в газо­провод, в основном определяется расстоянием между трубопроводом и рельсами, длиной участка сближения (при сближении), углом пересече­ния, (при пересечении), переходным сопротивлением между газопроводом и землей, продольным сопротивлением трубопровода, удельным сопро­тивлением окружающего грунта, а также рядом других факторов, зави­сящих от местных условий. Блуждающие токи, входящие в газопровод, вызывают катодную поляризацию его, а выходящие из газопровода – анодное растворение. Участки газопровода, подверженные анодному рас­творению, имеют положительный потенциал относительно окружающего грунта (анодные зоны), а поляризованные – катодно-отрицательный потен­циал (катодные зоны). Процесс коррозии обычно происходит на тех участках подземного газопровода, которые подвержены воздействию анодного тока, т.е., имеют положительный потенциал относительно окру­жающего грунта. В некоторых случаях коррозия может протекать и при катодной поляризации, если не достигнут защитный потенциал.

Из Рис. 39, а следует, что анодная зона при сближении рельсовых путей и газопроводов возникает, как правило, вблизи места подключения отсасывающей линии ТП, а катодная зона изменяет свое положение вместе с изменением положения электровоза. На участке между анодной и катод­ной зонами в зависимости от местных условий и нагрузки может возник­нуть нейтральная зона, в которой не наблюдается ни втекания тока в газо­провод, ни стекания с него (достаточно редкое явление), или знакопере­менная зона, в которой знак потенциала газопровода по отношению к зем­ле периодически изменяется. Возникновение знакопеременной зоны обыч­но обусловливается наличием на линии нескольких электровозов.

Газопровод, пересекающий рельсовые пути, может иметь положитель­ные, отрицательные или знакопеременные потенциалы по отношению к земле. Знак потенциала, как правило, определяется удалением места пересечения от отсасывающей линии, положением электровозов на линии, направлением трассы до пересечения и рядом других факторов.

Обмен токов, происходящий между рельсами и подземными газопроводами, в первом приближении можно рассматривать как процесс электролиза, происходящего в системе, где электродами являются соответственно рельсы и, газопровод, а электролитом – земля.

Мероприятия по ограничению утечек тока. Защита подземных сооруже­ний, уложенных в землю в зоне распространения, блуждающих токов, упрощается, если на электрифицированных железных дорогах, в трам­вайном, хозяйстве и других источниках блуждающих токов осуществля­ются мероприятия по их уменьшению. Это нормализует режим, работы системы, энергоснабжения и снижает опасность коррозионных, поврежде­ний, прежде, всего железнодорожных трубопроводов, кабелей, костылей, оттяжек и других устройств, находящихся вблизи железной дороги.

Рельсовые сети железных дорог и трамвайных, путей – элементы электрической цепи с низким сопротивлением изоляции, зависящим от сопротивления балласта, которое определяется большим числом параллельно включенных в рельсовую цепь сопротивлений утечки. Утечка тока из рельсовой сети происходит через шпалы, соединенные с рельсами при помощи костылей и подкладок. Величина тока утечки зависит от способности балласта пропускать влагу, не допуская скопления ее на поверхности. Лучший балласт – щебеночный (сопротивление изоляции балласта при слабом загрязнении равно 2 Ом _∙ км), худший – песчаный с примесью глины (сопротивление – 0,6 Ом _∙ км). Следовательно, замена песчаного балласта щебеночным уменьшает утечку тока в 2 – 3 раза. Для нормальной работы автоблокировки сопротивление балласта не должно быть ниже 1 Ом _∙ км. Уменьшению утечки тока с рельсов способствует пропитка шпал масляными антисептиками (креозотом). Между подошвой, рельса и балластом должен быть зазор не менее 30 мм. Касание рельсом балласта снижает сопротивление «рельс–земля».

При строительстве железных дорог на сильно увлажненных основаниях для уменьшения капиллярного подсоса грунтовых вод применяют засып­ку гидрофобным грунтом. Для предотвращения размывов путей устраи­вают водостоки, лотки, что способствует увеличению сопротивления «рельс–земля». На территориях депо, трамвайных парков все внутренние трубопроводы, оболочки кабелей и другие подземные сооружения при вы­ходе за пределы соприкосновения с рельсами отключают изолирующими фланцами и муфтами. Неэлектрифицированные участки и ветки железной дороги изолируют от электрифицированных дорог при помощи изолирую­щих стыков. На тяговых подстанциях у шин не должно быть заземлений, отсасывающие кабели должны иметь исправную изоляцию.