Блуждающие токи – разновидность тока, возникающая в земле, которая является и проводником. При попадании блуждающего тока на металлическую оболочку проложенных в земле кабелей происходит постепенное разрушение оболочки. В этом и заключается основная проблема этого явления. В этой статье мы рассмотрим это явление в целом, причины его возникновения, а также способы защиты.

Почему возникают блуждающие токи

Любой современный город имеет сложнейшую сеть различных электрических коммуникаций, многие из которых проложены в земле. Более крупные города имеют также контактные рельсы для трамваев и метро. Так как земля сама по себе способна проводить электрический ток, то зачастую между различными коммуникациями возникают определенные связи.

Напомним, что для появления электрического тока, то есть направленного движения заряженных частиц, необходима разность потенциалов между двумя различными точками проводника. В данном случае, проводником является земля, а разность потенциалов возникает благодаря наличию контуров заземления в системах с изолированной нейтралью. То есть, если нейтральный проводник присоединен к заземляющему контуру, то при прохождении через него электрического тока из-за сопротивления этого проводника напряжение снизится. Такой проводник называется PEN. Один его конец соединен с системой заземления подстанции, а другой – с контуром заземления здания, куда ведет ЛЭП. В итоге обе системы заземления, к которым подключен PEN-проводник, обеспечивают разность потенциалов между его концами. Что в свою очередь вызывает блуждающие токи.

Подобное же явление можно увидеть при нарушении изоляции силового кабеля, проложенного в земле. В этом случае если происходит замыкание с землей, то земля получает определенный электрический потенциал. Если это серьезная авария, то неисправность будет быстро устранена автоматическими устройствами защиты. Но при малых значения утечки тока найти подобную проблему достаточно сложно, поэтому она может существовать достаточно долго.

Одной из основных причин появления блуждающих токов являются сети трамваев и метро. Троллейбусы, в свою очередь, подключаются к электросети с помощью «вилки», которая расположена на самом троллейбусе. Поэтому этот вид транспорта блуждающие токи не генерирует.

А вот электропитание для электричек подается немного по-другому. Нейтральный проводник присоединяется к рельсам, а фазный – прокладывается над ж/д дорогой. Электропоезд соединяется с ним с помощью пантографов.

Питание для электропоездов генерируют тяговые подстанции, расположенные вдоль всей трассы. При наличии поворотов ток как бы «срезает угол», то есть идет не по рельсам, а напрямую, через землю.

Воздействие блуждающих токов

Как уже говорилось выше, в земле расположено множество металлических конструкций, устройств и объектов: инженерные коммуникации, кабельные линии, ж/б строения. Так как металлы гораздо лучше проводят ток, чем земля, то блуждающие токи тут же перейдут на эти металлические конструкции. Зона входа токов на конструкцию называется катодной. Зона выхода – анодной. Обычно наибольшие разрушения происходят в анодной зоне.

Помимо грунта и металлических конструкций в земле есть и подземные воды, которые также являются отличным проводником тока.

Защита от блуждающих токов

Наиболее популярным средством защиты от блуждающих токов является установка катодной защиты (на фото ниже). Для этого необходимо предотвратить возникновение анодной зоны, оставив лишь катодную. Установка катодной защиты подает постоянный ток, будучи подключена своим «минусом» к металлоконструкции, а «плюсом» - к анодам, которые и получают на себя основной удар тока.

Для дополнительной защиты поверхность конструкции покрывается специальным составом, который защищает ее от коррозии.

Минусами установки катодной защиты являются:

• «перезащита», когда потенциал установки оказывается слишком высок, и в итоге защищаемая конструкция все равно подвергается воздействию токов;
• неправильный расчет или монтаж станции, вследствие чего также усиливаются процессы коррозии.

Стоит также сказать, что эта проблема актуальна не только для промышленных и коммерческих конструкций и трубопроводов, но и для обычных жилых домов. Например, в системе отопления постоянно циркулирует горячая вода, которая, как мы уже говорили, является отличным проводником тока. И если трубы, и примыкающие к ним элементы не заземлены, то с течением времени на их наружной поверхности может появиться ржавчина. Правильное заземление решает все подобные проблемы, поэтому в настоящее время этот метод защиты является одним из наиболее популярных.

Локализация и измерение блуждающих токов

При прокладке металлических труб блуждающие токи в земле определяются через вычисление разности потенциалов между двумя точками поверхности земли, расстояние между которыми составляет 100 метров.

Измерительные устройства должны иметь класс точности не менее 1,5 и собственное электрическое сопротивление – от 1 МОм. По действующим в настоящее время нормативам, разность потенциалов не должна превышать 10 мВ. Продолжительность измерения – не менее 10 минут, с фиксацией данных через каждые 10 секунд.

Измерение наличия блуждающих токов в зоне работы электрического транспорта необходимо производить во время наибольшей нагрузки транспортной сети. Если разность потенциалов будет больше 40 мВ – это значит, что в земле есть блуждающие токи.

В качестве измерительного прибора, как правило, используются два электрода: медно-сульфатный и соединительный. Также необходим точный мультиметр и гибкий изолированный провод (например, ПВС) длиной более 100 м.

В заключение скажем, что несмотря на казалось бы низкие значения, блуждающие токи со временем могут нанести существенные повреждения кабельной линии. Поэтому заранее следует предусмотреть меры по их выявлению и нейтрализации.