Что такое блуждающие токи в водопроводных трубах: Effects of Stray Currents on Water Distribution Systems

Содержание

Электротранспортные системы и коррозия блуждающих токов

Из-за ограниченности земель общего пользования мы иногда оказываемся в ситуации, когда необходимо установить системы электропередачи постоянного тока (DC) в непосредственной близости от подземных трубопроводов. Это может вызвать проблему для трубопроводов в виде коррозии блуждающих токов. В этой статье мы объясним коррозию блуждающего тока, как она возникает и какие шаги необходимо предпринять, чтобы смягчить проблему.

Что такое блуждающий ток?

В просторечии блуждающий ток определяется как «отклонение от прямого курса, отклонение от надлежащего места или выход за надлежащие пределы, особенно без фиксированного курса или цели. С точки зрения электротехники, блуждающий ток — это ток, который

В агрессивных средах блуждающие токи вызывают коррозию трубопровода представляют собой постоянные токи, протекающие через землю от источника, отличного от тех, которые связаны с затронутым трубопроводом. В следующем разделе мы более подробно объясним, как блуждающие токи могут вызвать коррозию трубопроводов или других заглубленных конструкций.

Как возникает коррозия блуждающих токов

Блуждающие токи, связанные с коррозией трубопровода, представляют собой токи, которые текут от внешнего источника к одному участку трубопровода, а затем текут по трубопроводу к другому участку, где они выходят из трубопровода, чтобы снова войти в него. земля. Это приводит к коррозии постоянного тока и замыкает цепь, возвращаясь к исходному источнику питания постоянного тока.

Участки, где ток поступает в трубопровод из электролита, называются катодными участками, и в этих участках не происходит коррозии. Проблема с блуждающим током в основном возникает в местах, где ток выходит из трубопровода и попадает в электролит, прежде чем вернуться обратно к источнику тока. Эти области называются анодными участками и являются областями, где происходит коррозия.

Рис. 1. Схема коррозии блуждающими токами.

Источники блуждающих токов

Существует много потенциальных источников блуждающих токов. Вот некоторые примеры:

Системы катодной защиты (ICCP) на других трубопроводах
Добыча полезных ископаемых постоянным током
Сварочные работы постоянным током
Системы передачи постоянного тока высокого напряжения
Возмущения магнитного поля земли
Транзитные системы постоянного тока

В этой статье мы сосредоточимся на коррозии блуждающих токов, вызванной транзитной системой постоянного тока. Мы объясним, как это происходит, как обнаружить его присутствие и как смягчить его. (Дополнительную информацию о других источниках см. в разделе «Коррозия и электрические помехи в подземных металлических конструкциях».)

Транзитные системы постоянного тока как источник коррозии блуждающих токов

решение проблемы обычно лежит на владельце конвейера.

Это в основном связано с серьезностью коррозии от блуждающих токов в транзитных системах постоянного тока и сложностью решения этой проблемы из-за характера воздействия, поскольку нагрузка постоянного тока всегда меняется.

Рис. 2. Коррозия блуждающими токами в транзитной системе постоянного тока.

В нормальных условиях транзитная система постоянного тока работает через изолированный фидер, подключенный к плюсовой шине тяговой электроподстанции постоянного тока. Рабочий ток (который может достигать нескольких килоампер) возвращается обратно на подстанцию через рельсы (ходовые рельсы), которые подключены к отрицательной шине на подстанции. Однако, поскольку пути (обратный путь) проложены по земле и не изолированы, часть обратного тока просачивается в землю, где он находит путь с меньшим сопротивлением через соседний трубопровод, проложенный рядом с транзитной системой постоянного тока. Этот ток утечки, или то, что мы называем блуждающим током, войдет в трубопровод в одной точке и будет течь по трубопроводу, пока не найдет точку, где он выйдет из трубопровода и снова войдет в землю, чтобы достичь отрицательной шины подстанции. .

Область, в которой ток входит в трубопровод, называется областью срабатывания или катодной зоной, и в этой точке коррозии не происходит. Однако коррозия блуждающего тока возникает в точке, где ток выходит из трубопровода и снова входит в землю; эта точка называется зоной разряда или анодной зоной.

Как проверить наличие блуждающих токов в транзитной системе постоянного тока

Обнаружение наличия блуждающих токов в транзитной системе постоянного тока выполняется с помощью картографов блуждающих токов или регистраторов данных с высоким импедансом. Показания регистраторов данных должны иметь отметку времени и будут использоваться для измерения показаний потенциала между трубой и землей.

Показания потенциала «труба-земля» следует сравнить с временным графиком транзитной системы постоянного тока, чтобы сопоставить показания регистратора данных с работой транзитной системы. Это гарантирует, что изменение потенциала между трубой и землей действительно вызвано блуждающим током из транзитной системы постоянного тока, а не из другого источника.

Места, где могут проводиться испытания, должны основываться на предыдущей истории всех маршрутов трубопроводов, а также маршрутов транзитной системы постоянного тока. В качестве предварительного теста показания потенциала между трубой и грунтом следует измерить вблизи транзитных электростанций постоянного тока, поскольку именно эти участки наиболее подвержены влиянию блуждающего тока, особенно если подстанция заземлена.

Дальнейшие испытания следует проводить в других местах трубопровода, поскольку трубопровод может подвергаться воздействию блуждающих токов в других местах из-за низких значений сопротивления между дорожкой и землей.

Рис. 3. Упрощенный пример измерения потенциала между трубой и почвой для подтверждения наличия блуждающего тока.

Как показано на рис. 3, случайные текущие действия связаны с утренним и дневным часом пик. Продолжительность и степень воздействия должны быть решающим фактором при определении того, следует ли принимать меры по смягчению воздействия или нет. Если обнаружено, что трубопровод подвергается воздействию большого количества паразитных токов в течение длительного периода времени, необходимо незамедлительно принять меры по смягчению последствий, в противном случае существует высокая вероятность коррозии трубопровода за очень короткое время.

Как смягчить коррозию блуждающими токами

Несколько методов используются для смягчения воздействия блуждающих токов, как описано ниже. (Дополнительная литература: Коррозия блуждающих токов и профилактические меры.)

Электрическая изоляция рельсов и подстанции

Было доказано, что увеличение сопротивления заземления рельсов снижает блуждающие токи, протекающие в трубопроводе. Этого можно добиться путем установки изолирующих прокладок между рельсами и шпалами, а также между прижимными пластинами и рельсами. При этом минусовая шина подстанции должна быть изолирована от системы заземления.

Хотя этот подход доказал свою эффективность в снижении активности блуждающих токов, его недостаток заключается в том, что эти изоляционные материалы необходимо периодически проверять, чтобы убедиться, что они не ухудшились. Кроме того, между рельсами и системой заземления должны быть установлены коммутационные устройства для подключения рельсов к системе заземления, если достигается определенное напряжение рельса относительно земли.

Электрические соединения

Прямое электрическое соединение может быть выполнено между трубопроводом и отрицательной шиной подстанции транзитной системы постоянного тока для обеспечения электрического пути между трубопроводом и подстанцией. Однако недостатком этого подхода является уменьшение общего сопротивления между рельсами и землей. Это увеличит блуждающий ток, улавливаемый трубопроводом, который в противном случае не возник бы, если бы не существовало прямой связи. Это может привести к повреждению трубопроводов с электрическими разрывами, таких как железные водопроводные трубы, которые будут подвергаться коррозии на изолирующих стыках.

Выключатели обратного тока

В случае системы общественного транспорта постоянного тока одна и та же точка на трубопроводе может быть как забором, так и разгрузкой в зависимости от местоположения и движения транспортного средства. Из-за этих колебаний любое соединение между трубопроводом и транзитной системой должно ограничивать ток в одном направлении. Этого можно добиться, установив между ними диоды или реле. Сводная информация о различных переключателях обратного тока и их характеристиках представлена в таблице 1.

Тип переключателя	Характеристики
Электромагнитный (релейный) 901 11	Для работы реле требуется питание переменного тока; реле должно проводить весь ток; может медленно открываться.
Диоды (германиевые, кремниевые)	Минимум 0,4 В для проводимости; иметь сопротивление; подвержены перенапряжениям и пробою обратного напряжения.
Гибрид (реле параллельно диодам)	Требуется реле меньшего размера, поскольку диоды пропускают наибольший ток и подвержены пробою при обратном напряжении.
Выпрямитель с регулируемым потенциалом	Может отводить весь блуждающий ток, но стоит относительно дорого.

Таблица 1. Общие выключатели обратного тока и их характеристики.

Катодная защита

Хотя катодная защита (CP) известна как эффективный метод снижения влияния блуждающих токов, ее использование в транзитных системах постоянного тока нецелесообразно из-за большого количества блуждающих токов. Следовательно, использование гальванических анодов исключено, а ICCP предпочтительнее. (Посмотрите видео: Когда использовать катодную защиту импульсным током.)

К сожалению, использование крупных систем ICCP в городских районах для подавления блуждающих токов может привести к возникновению помех на другом объекте; поэтому использование систем гальванической или импрессионной катодной защиты нецелесообразно в качестве метода снижения коррозии от блуждающих токов.

Соединение принудительного дренажа (выпрямитель с регулируемым потенциалом)

Этот метод считается наиболее успешным для смягчения влияния транзитных блуждающих токов постоянного тока.

Рисунок 4. Схема соединения принудительного дренажа.

Выходное напряжение управляемого выпрямителя регулируется разностью потенциалов между конструкцией и заглубленным электродом сравнения. Если потенциал конструкции, измеренный относительно заглубленного электрода сравнения, становится более положительным, чем заданное заданное значение, то управляемый выпрямитель будет нагнетать больший ток через связь, чтобы понизить потенциал конструкции до уровня ниже заданного заданного значения. Основным недостатком этого метода смягчения последствий является его более высокая стоимость по сравнению с другими методами смягчения последствий.

Заключение

Коррозия паразитных токов в транзитной системе постоянного тока становится все более серьезной проблемой для владельцев трубопроводов по мере продолжения урбанизации и строительства более крупной инфраструктуры. Из-за чрезвычайно вредного воздействия необходимо установить наличие блуждающих токов и определить их источник. Это можно сделать путем измерения потенциала между трубой и почвой с помощью регистраторов данных с высоким импедансом с временными метками.

После определения наличия блуждающего тока владелец трубопровода может выбрать наиболее подходящий метод смягчения последствий для своей трубопроводной системы. Наиболее эффективным методом смягчения является метод принудительного дренажа, но его относительно высокая стоимость считается недостатком по сравнению с другими методами.

Наконец, можно сказать, что коррозия блуждающими токами представляет собой реальную угрозу целостности и безопасности подземных трубопроводов и инфраструктуры. Владельцы трубопроводов должны быть начеку и вкладывать средства в средства мониторинга, чтобы обнаруживать наличие блуждающих токов и смягчать их.

Связанные термины

Коррозия блуждающих токов
Заземление
Потенциальное обследование
Коррозия постоянным током
Электрическая изоляция

Блуждающий ток
Картограф блуждающих токов
Градиент напряжения
Катод
Анод

Поделиться этой статьей

Коррозия блуждающих токов — Matergenics Inc.

— Corrosion and Materials Solutions Перейти к содержимому

Блуждающий ток Corrosionaychar1100222023-02-16T13:43:38-05:00

БЛУЖДАЯ ТОКА КОРРОЗИЯ

Блуждающий ток относится к току, который течет в другом месте, а не вдоль предполагаемого пути тока. Это важная причина коррозии и утечек подземных металлических трубопроводов. Из-за высокой электропроводности подземных стальных трубопроводов разность потенциалов с менее проводящей средой образуется, когда блуждающий ток протекает через трубу, эффективно создавая коррозионную ячейку. Коррозия, вызванная блуждающим током, более серьезна, чем коррозия почвы в нормальных условиях.

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Блуждающий ток

Блуждающий ток сильно влияет на коррозию и, таким образом, влияет на срок службы и безопасность эксплуатации подземных трубопроводов. Поэтому важно уменьшить коррозию блуждающих токов.

Идентификация и измерение постоянных блуждающих токов должны включать следующее:

Запись потенциалов
Измерение/запись линейного тока постоянного тока
Измерение линейного тока методом токовых клещей
Помехи между системами CP
Сравнение картин записи на источнике блуждающих токов и на самом трубопроводе

Прочитать брошюру

Смягчение является ключевым фактором

Блуждающие токи сильно влияют на коррозию и, таким образом, влияют на срок службы и безопасное использование подземных трубопроводов 03

Протекторные или гальванические аноды могут использоваться для смягчения эффектов блуждающих токов в ситуациях, когда протекают небольшие токи или существуют небольшие градиенты напряжения. По сути, поле градиента потенциала, создаваемое гальваническим анодом (анодами), противодействует току помех. Эффект представляет собой чистый ток, протекающий к структуре, на которую воздействуют помехи.

Другим соображением при использовании системы гальванических анодов для преодоления блуждающих токов является ожидаемый срок службы анодов. Когда аноды рассеиваются, их сопротивление относительно земли увеличивается. Повышенное сопротивление уменьшает ток, протекающий от анода, и уменьшает результирующие градиенты напряжения. Жертвенные аноды должны иметь размеры, обеспечивающие достаточный ожидаемый срок службы. Как и в случае любой другой процедуры снижения блуждающих токов, аноды должны быть включены в график активного мониторинга.

Дренажи с гальваническим анодом обычно используются вместо соединений, когда требуются небольшие токи стока. В районах больших токоотводов применение гальванических анодных стоков было бы нецелесообразно из-за большого расхода материала анода; потребуется частая замена анода. Гальванические аноды также были бы непрактичны, если встречаются градиенты напряжения, которые больше, чем могут создавать эти гальванические аноды.

Коррозия от помех переменного тока

Рекомендация

Контролируйте плотность тока, а не только переменное напряжение, чтобы определить опасность коррозии, связанную с переменным током.

Мониторинг плотности переменного тока путем установки контрольных испытательных станций (CTS) вдоль пораженного участка трубопровода. Купонные испытательные станции можно использовать для измерения плотности переменного тока, а не только тока в земле. Кроме того, исходя из степени серьезности нескольких взаимодействующих переменных, клиент должен рассмотреть возможность установки испытательных станций переменного тока в определенных местах.
Критерии смягчения должны делать акцент на смягчении плотности переменного тока, а не только на напряжении переменного тока.
Запишите потенциалы «труба-земля» переменного тока вместе с потенциалами «труба-земля» постоянного тока во время ежегодной проверки катодной защиты на участках, где могут существовать угрозы помех переменного тока. Это может предоставить информацию, если компания по передаче электроэнергии изменит свои рабочие параметры или произойдут неожиданные изменения между трубопроводом и линией электропередачи.

Запрос нагрузки линии электропередач, соответствующей времени измерения потенциала переменного тока между трубой и почвой, чтобы обеспечить полное понимание измерений помех.
Измерьте удельное сопротивление почвы в местах, где возможны помехи переменного тока. Эти данные можно использовать с измеренными потенциалами переменного тока для оценки теоретической плотности переменного тока для конкретных мест в отсутствие купонов.

Защита вашей инфраструктуры