Прибор измерения блуждающих токов и катодной защиты трубопровода

1. Сущность метода

Сущность метода заключается в измерении на трассе проектируемого сооружения разности потенциалов между двумя точками земли через каждые 1000 м по двум взаимно перпендикулярным направлениям при разносе измерительных электродов на 100 м для обнаружения блуждающих токов.

Вольтметры с внутренним сопротивлением не менее 20 кОм на 1 В шкалы с пределами измерений: 0,5-0-0,5 В; 1,0-0-1,0 В; 5,0-0-5,0 В или другими близкими к указанным пределам. Медносульфатные электроды сравнения.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3. Проведение измерений

Измерительные электроды располагают параллельно будущей трассе сооружения, а затем перпендикулярно к оси трассы.

Если наибольший размах колебаний разности потенциалов (абсолютной разности потенциалов между наибольшим и наименьшим значениями) превышает 0,50 В, это характеризует наличие блуждающих токов.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Рекомендуемое

Методика определения наличия тока в подземных сооружениях связи

1. Сущность метода

Сущность метода заключается в измерении падения напряжения между двумя находящимися на некотором расстоянии друг от друга точками брони (оболочки) кабеля и в определении сопротивления брони (оболочки) между этими точками.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

Электроды стальные или свинцовые.

3. Проведение измерений

3.1. Контакт измерительных проводников с броней (оболочкой) кабеля осуществляется при помощи стальных или свинцовых электродов.

О направлении тока судят по отклонению стрелки прибора от нуля шкалы, исходя из того, что стрелка прибора отклоняется в сторону зажима, имеющего более высокий потенциал.

3.2. Среднюю величину тока, протекающего по кабелю (оболочке и броне), вычисляют по формуле:

где DUср — среднее значение падения напряжения на соединенных между собой броне и оболочке (на голой свинцовой оболочке), В;

R — сопротивление 1 м свинцовой оболочки или соединенных между собой свинцовой оболочки и брони, Ом/м;

l — расстояние между точками измерения, м.

3.3. При проведении строительных работ, монтаже и ремонте муфт измерение тока, протекающего по оболочке и броне кабеля, может быть осуществлено непосредственным включением амперметра в разрыв оболочек и брони.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Рекомендуемое

Методика определения опасного действия переменного тока

1. Сущность метода

Сущность метода заключается в определении смещения среднего, значения разности потенциалов между трубопроводом и медносульфатным электродом сравнения.

2. Требования к образцам

Образцами для измерения являются участки стальных трубопроводов, на которых зафиксированы значения напряжения переменного тока между трубопроводом и землей, превышающие 0,3 В.

3. Аппаратура, материалы

Вольтметр для измерения постоянного и переменного напряжений с входным сопротивлением не менее 10 МОм (например типа В7-41).

Конденсатор емкостью 4 мкФ.

Переносной насыщенный медносульфатный электрод сравнения (МЭС).

4. Подготовка к измерениям

4.1. Вспомогательный электрод (ВЭ) зачищают шкуркой шлифовальной (ГОСТ 6456) зернистостью 40 и меньше, обезжиривают ацетоном, промывают дистиллированной водой.

ВЭ и МЭС устанавливают в специальном шурфе над трубопроводом. ВЭ устанавливают таким образом, чтобы его рабочая (неизолированная) поверхность была обращена к трубопроводу. Предварительно из части грунта, контактирующего с ВЭ, должны быть удалены твердые включения размером более 3 мм. Грунт над ВЭ утрамбовывают с усилием 3-4 кг на площадь ВЭ. При наличии атмосферных осадков предусматривают меры против попадания влаги в грунт.

4.2. Для измерения величины смещения потенциала собирают схему, приведенную на черт. 6 при разомкнутой цепи между ВЭ и трубопроводом.

5. Приведение измерений

5.1. Измерения выполняют в следующей последовательности:

через 10 мин после установки ВЭ в грунт измеряют его стационарный потенциал относительно МЭС;

подключают ВЭ к трубопроводу и через 10 мин снимают первое показание вольтметра. Следующие показания снимают через каждые 5 с. Продолжительность измерения не менее 10 мин.

5.2. Среднее значение смещения потенциала ВЭ за период измерений вычисляют по формуле:

где — сумма мгновенных значений потенциала ВЭ при подключении ВЭ к трубопроводу, мВ;

Uс — стационарный потенциал ВЭ, мВ;

п — общее число измерений.

Схема измерений смещения потенциала трубопровода

1 — стальной трубопровод; 2 — шурф; 3 — вольтметр; 4 — конденсатор; 5 — выключатель; 6 — медносульфатный электрод сравнения; 7 — вспомогательный электрод

Измерение блуждающих токов

✚ Измерение блуждающих токов для определения коррозионной агрессивности грунтов специалистами компании «ЭкоЭксперт».

Блуждающие токи встречаются в грунте, когда происходит их утечка из объектов на поверхности земли: электростанций, трамвайных и железнодорожных рельсов, других объектов, где установлены заземляющие устройства. В норме ток, проходящий сквозь землю, должен выводиться, например, через тяговую подстанцию. Но при отсутствии качественной изоляции токоведущих элементов от земли возникают утечки. Земля – отличный проводник, поэтому ток распространяется в хаотичных направлениях с неровной амплитудой и может удалиться от источника на большое расстояние. Поэтому его и называют «блуждающим».

Это интересно:  Развод Через Загс По Обоюдному Согласию Без Детей Сроки

Необходимость измерения блуждающих токов

Опасность блуждающих токов состоит в том, что, распространяясь в грунте, они могут сталкиваться с препятствиями: трубами, оболочками кабелей, подземными и стоящими на поверхности земли металлоконструкциями. У металла удельное сопротивление ниже, чем у грунта, поэтому ток, проходя сквозь элементы конструкций вызывает образование катодной и анодной зон на входе и выходе, соответственно. Возникает процесс электролиза: металл в анодной зоне начинает окисляться и разрушаться. Также страдают и поверхностные металлоконструкции, например, рельсы. Но они получают повреждения в катодной зоне – месте выхода тока в грунт. Таким образом, грунт, в котором присутствуют блуждающие токи является агрессивным по отношению к подземным коммуникациям, элементам зданий и сооружений.

Измерение блуждающих токов проводится в комплексе исследований для определения коррозионной агрессивности грунтов по отношению к подземным частям зданий и сооружений. Помимо блуждающих токов для точного расчета уровня опасности измеряют также сопротивление грунта.

Основные объекты, при проектировании и строительстве которых требуется проводить измерение блуждающих токов: трубопроводы, газопроводов, другие подземные коммуникации.

Способы выявления блуждающих токов

Выявить наличие в грунте блуждающих токов позволяет специальная аппаратура. В компании «ЭкоЭксперт» используются надежные современные приборы, предназначенные для электрохимической защиты.

В комплект приборов для определения блуждающих токов входят:

  • универсальный мультиметр;
  • электрод сравнения медно-сульфатный переносной;
  • соединительный изолированный гибкий провод длиной не менее 100 м.

С помощью такого набора можно определить наличие постоянных токов в земле, опасное влияние переменного и блуждающего тока.

Если прокладка коммуникаций только планируется, то на стадии проектирования по трассе через каждую 1000 м измеряют разность потенциалов между точками. При обследовании действующих объектов измеряют сопротивление металла под воздействием стационарного и блуждающего токов.

Защита от блуждающих токов

  • электрохимическую защиту (катодная поляризация с помощью катодных установок, гальванических анодов, поляризованных и усиленных дренажей);
  • защитные покрытия;
  • ограничение утечек тока из источника (изоляция блуждающих токов).

Работы по определению опасности блуждающих токов и коррозионной агрессивности грунтов проводятся специалистами компании «ЭкоЭксперт» на высоком профессиональном уровне с использованием новейшего оборудования. Материалы исследований позволяют заранее предусмотреть необходимые меры защиты и обеспечить соответствие проектной документации всем нормативным требованиям.

Прибор измерения блуждающих токов и катодной защиты трубопровода

Долговременный автономный регистратор «ДАР». Назначение прибора

Прибор предназначен для длительного автономного измерения напряжения и токов, включая измерение блуждающих токов на любых объектах магистральных газопроводов при проведении дистанционной электромагнитной диагностики технического состояния магистральных трубопроводов. Одним из применений прибора «ДАР» является контроль за состоянием средств катодной защиты магистрального газопровода на удаленных трудно доступных точках.

Характеристики прибора измерения блуждающих токов трубопровода

  • «Дар» имеет два независимых измерительных входа, каждый из которых содержит четыре диапазона измерений: ± 100, ± 10, ± 1 и ±0,1 В. Выбор диапазона измерений производится прибором автоматически в зависимости от величины сигнала или фиксировано при программировании прибора. Погрешность измерения в каждом из диапазонов не более 0,2% от максимального значения диапазона.
  • «ДАР» по входу имеет защиту от перенапряжения ± 200В. Входное сопротивление каждого канала — 10 МОм. Значение интервала между измерениями задается предварительно и может находится в диапазоне от 0,5 до 120 с.
  • Память прибора позволяет запоминать до 110 000 измеренных значений блуждающих токов.
  • Питание пpибора осуществляется от аккумуляторных батарей 4,5-6,2 В.
  • Время работы без подзарядки аккумулятора 60-90 дней в зависимости от интервала измерений.
  • Прибор снабжен внутренним таймером с минимальным потреблением энергии и только на время измерения одной величины включается питание всего прибора.
  • Каждое 257 измерение, помимо измеряемой величины блуждающего тока или параметров катодной защиты, в память прибора записывается величина напряжения питания прибора.
  • При разряде аккумуляторной батареи до величины 4,4 В прибор автоматически отключается и переходит в режим минимального потребления сохраняя все измеренные величины.
  • Полученные результаты измерения переписываются в ПЭВМ по последовательному каналу — RS-232. Это может быть стационарная ПЭВМ или портативная»Nоtе book», если время разряда аккумуляторов позволяет ему продолжать работу на трассе.

Конструкция прибора

Прибор изготовлен в металлическом корпусе, герметичен, предназначен для работы при температуре окружающей среды от — 30 до+60 °С при относительной влажности 100 %. Масса прибора не более 300 г, габаритный размеры 190х83х35 мм. На передней панели имеются кнопка включения-отключения прибора, три клеммы для подключения источников сигналов, кнопка ручного запуска измерений, герметичный разъем RS-232, двухцветный светодиод для индицирования ждущего режима работы прибора.

При включении кнопки питания, прибор самотестируется и проверяет заложена ли в него программ измерений.

Кнопка ручного запуска измерений заблокирована от случайного нажатия при переносе прибора. Прибор начинает производить измерения, если кнопку «Ручной пуск» держать включенной не менее 4-5 с.

Программное обеспечение «ДАР» позволяет установить автоматический или заданный диапазон измерения напряжения, блуждающих токов, катодной защиты трубопроводов на каждый канал, интервал между измерениями, количество каналов измерения 1-2, дату включения прибора и время.

Это интересно:  Кто освобождается от уплаты ндс

Подключенный прибор может ждать дату включения день, неделю, месяц.
Просмотр результатов измерений блуждающих токов трубопровода может быть в виде графиков, таблиц. Имеется масштабирование по осям «амплитуда», ‘время», электронная лупа, вывод на печать.
Случайное выключение прибора не приводит к потере измеренных данных и установленного режима.

Что такое блуждающие токи и как от них избавиться?

Что такое блуждающий ток?

Как известно, земля является проводником электрического тока, что позволяет применять это свойство для создания заземляющих устройств. Но в тоже время, когда почва выступает в качестве токопроводящей среды, в ней образуются утечки. Поскольку нельзя спрогнозировать в какое время начнется процесс, и где он будет протекать, то такие проявления получили термин «блуждающие».

Причины и источники возникновения

Как мы помним из школьного курса физики, для образования электрического тока необходимо, чтобы возникла разность потенциалов между двумя участками цепи. Принцип возникновения блуждающих токов – аналогичный. Только роль проводника в данном случае исполняет земля.

На территории современных городов и населенных пунктов находится множество электрифицированных объектов, начиная от ЛЭП и заканчивая рельсовым транспортом, включая оборудование тяговых подстанций. Их объединяет один фактор – расположение на земле. Это приводит к довольно специфичному взаимодействию с последней, проявляющемуся в виде появления блуждающих токов. Ниже представлена таблица, которой приводятся их потенциальные источники и условия образования электросвязи связи с почвой.

Таблица 1. Потенциальные источники.

Название объекта Взаимосвязь с землей
Различные виды распределительных устройств, оборудование подстанций, ВЛ с нулевым проводником (глухозаземленная нейтраль), подключенным к повторным заземлителям. При наличии на объекте ЗУ.
ВЛ сетей с изолированной нейтралью, кабельные магистрали. Возникает при повреждении изоляционного покрытия токонесущих элементов кабелей.
Рельсовый электротранспорт, системы с заземленной нейтралью. Наличие технологической связи между одним из проводников и землей.

Механизм образования блуждающих токов

В таблице мы привели в качестве примера несколько источников, теперь рассмотрим подробно, как в них образуется интересующий нас процесс. Как уже упоминалось выше, чтобы он появился, между двумя точками на земле должно произойти возникновение разности потенциалов. Такие условия создаются контурами ЗУ систем с глухоизолированной нейтралью.

Нулевой провод (PEN) одним концом соединен с ЗУ электроподстанции, а вторым подключен к шине PEN потребителя, которая соединена с заземляющим устройством объекта. Соответственно, разница электрических потенциалов между выводами нулевого проводника будет передаваться ЗУ, что создаст условия для образования цепи. Величина утечки будет незначительной, поскольку основная нагрузка пойдет по пути наименьшего сопротивления (нулевому проводнику), но, тем не менее, часть ее пойдет по земле.

Образование блуждающих токов между ЗУ нулевого провода

Практически аналогичные условия образуются, когда возникают проблемы с изоляцией проводов (разрушение оболочек) кабельных магистралей или ВЛ. При возникновении КЗ на землю, в этой точке потенциал равный или близкий к фазе. Это вызывает образование тока утечки к ближайшему ЗУ с потенциалом PEN-провода.

В приведенном примере о постоянной утечке переменных токов речь не идет, поскольку согласно действующим нормам на поиск и устранение повреждения отводится два часа. При этом, в большинстве случаев, отключение поврежденной линии или локализация участка с КЗ производится автоматически. Процесс может существенно затянуться, если сила тока КЗ ниже аварийного порога.

Как показывает практика, наибольшая доля источников токов постоянной утечки приходится на городской и пригородный рельсовый электротранспорт. Механизм их образования продемонстрирован ниже.

Рельсовый электротранспорт в качестве источника блуждающих токов

Обозначения:

  1. Контактный провод, от которого получает питание силовая установка электротранспорта.
  2. Питающий фидер (подключен к контактному проводу).
  3. Одна из тяговых подстанций, питающая сети трамваев.
  4. Дренажный фидер (подключен к рельсам).
  5. Рельсы.
  6. Трубопровод на пути прохождения блуждающих токов.
  7. Анодная зона (положительные потенциалы).
  8. Катодная зона (отрицательные потенциалы).

Как видно из рисунка, постоянное напряжение в тяговую сеть поступает с подстанции и по рельсам возвращается обратно. При недостаточном сопротивлении рельсовых путей относительно земли, в грунте возникают электрические блуждающие токи. Если на пути распространения утечки блуждающих токов находится трубопровод или другая металлическая конструкция, то она становится проводником электричества.

Это связано с тем, что ток распространяется по пути наименьшего сопротивления. Соответственно, как только появляется проводник, ток будет распространяться по металлу, поскольку его электрическое сопротивление меньше, чем у земли. В результате участок трубопровода, через который проходит электроток, будет в большей степени подвержен коррозии металла. О причинах этого рассказано ниже.

Связь блуждающего тока и коррозии на металле

Ввиду наличия в земле воды и растворенных в ней солей любая металлическая конструкция в почве подвержена коррозии. Но если металл помимо этого подвергается воздействию блуждающих токов, то процесс приобретает электролитическую природу. Согласно закону Фарадея скорость электрохимической реакции напрямую зависит от тока, протекающего между анодом и катодом. Следовательно, на скорость коррозии металлической трубы (уложенной в грунте) будет влиять электрическое сопротивление почвы, а также сложная природа процессов, протекающих в катодной и анодной зоне.

Это интересно:  Разрешение на реконструкцию многоквартирного дома

В результате металлическая конструкция помимо обычной коррозии подвергается воздействию токов утечки. Это может стать причиной образования гальванической пары, что существенно ускорит процесс коррозии. На практике отмечались случаи, когда участок трубопровода системы водоснабжения, подвергавшийся гальванической коррозии выходил из строя через два года, при расчетном сроке эксплуатации 20 лет. Пример такого воздействия представлен ниже.

Труба после воздействия блуждающих токов

Способы защиты от блуждающих токов

Для предотвращения пагубного воздействия электрохимического потенциала применяются методы защиты, которые могут отличаться в зависимости от особенностей металлических конструкций. Рассмотрим в качестве примера способы защиты водопроводных труб, полотенцесушителей и газопроводов, начнем в порядке данной очередности.

Видео про различные защиты от блуждающих токов

Защита водопроводных труб

Для проложенных в земле металлоконструкций, в частности водопроводных труб, применяются две методики защиты: пассивная и активная. Подробно опишем каждую из них.

Пассивная защита

Данная методика предусматривает нанесение на поверхность металлоконструкций специального изолирующего слоя, образующего защитный барьер между землей и металлической оболочкой. В качестве изоляционного материала используются полимеры, различные виды эпоксидных смол, битумное покрытие и т.д.

К сожалению, современная технология не позволяет создать защитный барьер, обеспечивающий полную изоляцию. Любое покрытие обладает определенной диффузионной проницаемостью, поэтому при данном способе возможна только частичная изоляция от грунта. Помимо этого следует учитывать, что в процессе транспортировки и монтажа может быть нанесено повреждение защитному слою. В результате на нем образуются различные дефекты изоляции в виде микротрещин, царапин, вмятин и сквозных повреждений.

Поскольку рассмотренный метод не обладает достаточной эффективностью, он применяется в качестве дополнения активной защиты, о которой пойдет речь далее.

Активная защита

Под данным термином подразумевается управление механизмами электрохимических процессов, которые протекают в местах контакта металлических конструкций с образующимся в грунте электролитом. Для этой цели применяется катодная поляризация, при которой отрицательный потенциал смещает естественный.

Реализовать такую защиту можно гальваническим методом или используя источник постоянного тока. В первом случае применяется эффект гальванической пары, в которой анод, подвергается разрушению (жертвенный анод), защищая при этом металлоконструкцию, у которой потенциал несколько ниже (см. 1 на рис.5). Описанный способ эффективен для грунтов с низким сопротивлением (не более 50,0 Ом*м), при более низком уровне проводимости данный метод не применяется.

Применение источника постоянного тока в катодной защите позволяет не зависеть от сопротивления грунта. Как правило, источник изготовлен на базе преобразователя, запитанного от электрической цепи переменного тока. Конструктивное исполнение источника позволяет задать уровень защитных токов в соответствии со сложившимися условиями.

Обозначения:

  1. Применение жертвенного анода.
  2. Метод поляризации.
  3. Проложенная в земле металлоконструкция.
  4. Закладка в грунте жертвенного анода.
  5. Источник постоянного тока.
  6. Подключение к источнику малорастворимого анода.

Защита полотенцесушителей

Полотенцесушителям и другим оконечным металлическим устройствам на водопроводных трубах (смесителям) коррозия, вызванная блуждающими токами, не угрожала до тех пор, пока в быту не стали широко применяться пластиковые трубы. Даже, если в Вашем стояке установлены металлические трубы, не факт, что у соседа снизу они не пластиковые, да и для отводов в ванную и кухню наверняка используется пластик.

Чтобы обеспечить защиту от аварийных утечек тока и не допустить электрокоррозии, необходимо выровнять потенциалы, заземлив полотенцесушитель, водопроводные трубы в стояке, а также батарею отопления.

Защита газопроводов

Защита подземных газопроводов от блуждающих токов, которые вызывают коррозию, осуществляется точно так же, как и для водопроводных труб. То есть применяется один из двух вариантов активной катодной защиты, принцип работы которой рассматривался выше.

Как измерить блуждающие токи?

Для оценки опасности от токов утечки производится комплекс измерительных работ, куда входит:

  • Измерение уровня тока и направление его движения по оболочкам кабелей магистральной линии.
  • Измерение разности потенциалов между контактных рельсов (рельсовой сетью) и проложенными в земле металлическими конструкциями.
  • Измерение изоляции рельсов от грунта на контрольных участках рельсового полотна.
  • Оценка плотности тока утечки с оболочки кабельных линий в грунт.

Измерения величины блуждающих токов производятся специальными приборами. При этом выбирается время, на которое приходится максимальный трафик рельсового электротранспорта.

Набор инструментов для измерения блуждающих токов

Процесс измерения блуждающих токов выполняется в трансформаторных и тяговых подстанциях расположенных рядом с рельсовыми путями. При этом один из электродов, подключенных к измерительному прибору, соединяют с ЗУ, а второй, втыкается в землю в 10-и метрах от тяговой подстанции. Если между потенциалами на электродах появляется разность, она фиксируется прибором.

Рекомендуем также почитать:

Статья написана по материалам сайтов: xn--80anccgcwd3a3hra8a.xn--p1ai, promdevelop.ru, www.asutpp.ru.

»

Помогла статья? Оцените её
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Загрузка...
Добавить комментарий

Adblock
detector