Откуда берутся блуждающие токи?

Блуждающие токи — с этим на первый взгляд безобидным явлением сталкивается и обыватель, просто любопытствующий в отношении термина, и представители различных профессий, связанных со строительством подземных коммуникаций и считающих электрохимическую коррозию своим злейшим врагом.

На практике коррозия блуждающими токами значительно ускоряет разрушение подземных трубопроводов, сроки разрушения металлических конструкций могут сокращаться на порядок. Именно поэтому факт наличия блуждающих токов требует защиты от электрохимической коррозии. Но для того, чтобы коснуться средств защиты, попробуем разобраться с путями появления блуждающих токов.

Источники блуждающих токов

Чтобы разобраться с источниками этого малоприятного явления, необходимо вспомнить школьный курс физики, когда мы знакомились с электричеством. Из него ясно, что главными условиями для протекания электрического тока являются наличие электрического потенциала, точнее речь идет о разностях потенциалов между двумя точками, ограничивающими электрическую цепь, по которой протекает электрический ток, и другое условие связано с проводником электричества, связывающим эти точки, в нашем случае таковым выступает земля.

Основным источником энергии, используемой в современных мегаполисах и малых городах, следует назвать электричество. Типичными причинами появления электрической связи с землей принято считать системы электропитания (распределительные подстанции и пр.), реализованные по наиболее распространенным ныне схемам с глухо заземленной нейтралью, аварийное состояние изоляции систем с изолированной нейтралью (кабели, линии электропередач) в виде аварийных утечек и рельсовый электротранспорт.

В принципе, для понятия физики возникновения блуждающего тока достаточно первого примера, где присутствует два заземляющих устройства: контур, заземляющий нейтраль подстанции, и ЗУ вблизи потребителя. Благодаря наименьшему электрическому сопротивлению нулевые защитные проводники (PEN для системы TN-C) пропускают основную часть электроэнергии, хотя часть утечки электричества (блуждающих токов) приходится и на цепь, протекающую через заземлители и землю.

Естественно, при встрече блуждающими токами токопроводящих конструкций в виде подземных металлических сооружений, например трубопроводов, они избирают путь наименьшего сопротивления, последние, в свою очередь, подвергаются коррозии. Это простая иллюстрация возникновения разности потенциалов в земле, но как показывает практика, наиболее массовым источником блуждающих токов является электротранспорт, особенно при низком качестве электросвязи рельсового полотна.

Причины коррозии и способы борьбы

Коррозия металла обусловлена сложным химическим составом почвы, содержащим соли, влагу, реагенты. Однако если принимать во внимание гальваническую коррозию, дополнительно возникающую в процессе воздействия блуждающих токов, деструктивные процессы существенно ускоряются. Известны случаи, когда водопровод, проложенный в зоне утечки блуждающего тока, служил не более 2-3 лет, вместо расчетных двадцати.

Разумеется, металлическую конструкцию (трубопроводы водоснабжения, газопроводы), расположенную в зоне постоянной утечки, необходимо защищать. На сегодняшний день рассматривают два вида защиты: пассивную и активную. Первая представлена различными, зачастую многослойными защитными покрытиями, однако они механически уязвимы и могут рассматриваться как дополнительная мера. Наиболее эффективна активная, или, так называемая, катодная защита. Она подразумевает два варианта: с использованием жертвенного электрода, когда за счет разности активности металлов коррозии подвергаются элементы защитного анода, а защищаемая конструкция остается сохранной, и методом поляризации, с применением внешнего источника постоянного тока, регулирующим значение электрохимического потенциала.

Теперь мы видим губительное воздействие блуждающих токов и способны оценить необходимость защиты от них.