Защита подземных сооружений от коррозии блуждающими токами

Из потенциальных диаграмм можно получить представление о вели чинах блуждающих токов. Ток утечки с элементарного участка dx рельсовой сети

Токи анодной и катодной зон одинаковы. В случае равномерно распределенной нагрузки для катодной зоны с учетом (8.8).

Аналогично при сосредоточенной нагрузке с учетом (8.11).

Хотя уравнения (8.16) и (8.17) не отражают в точности реальный процесс, однако они позволяют оценить пути снижения блуждающих токов. Основные мероприятия по ограничению токов утечки из рельсовой сети трамвая изложены в инструкции [6]. При проектировании и строительстве линий трамвая должны осуществляться меры по обеспечению допустимых норм потерь напряжения в рельсах и разности потенциалов отрицательных пунктов, а также меры по увеличению переходных сопротивлений рельсы — грунт и повышению проводимости рельсовой сети.

Трамвайные пути рекомендуется строить на обособленном полотне с применением высокоизоляционых балластов. Конструкция пути должна быть устойчивой и обеспечивать хороший водоотвод. С целью повышения проводимости рельсовых сетей устраивают электрические соединители на сборных стыках, крестовинах, компенсаторах, между рельсами и путями.

Рис. 8.5. Принцип устройства с ВДУ для выравнивания потенциалов отрицательных пунктов.

Эффективное мероприятие для создания эквипотенциального режима отрицательных пунктов — применение статических вольтодобавочных установок (ВДУ) включаемых в связи с полярностью в длинные или короткие линии. Принцип работы такой установки показан на рис. 8.5. Здесь разность потенциалов с ОП1 и ОП2 поступает на усилитель, сигнал с которого передается на блок управления (БУ), воздействующий на управляющие электроды тиристорного моста (ТМ), регулируемое углом открывания вентилей напряжение, изменяется в связи с разностью потенциалов ОП.

При эксплуатации трамвайных линий выполняют периодический контроль проводимости рельсовых путей, режимов работы ОП и соблюдение норм потерь напряжения. Отрицательную шину подстанции и линии изолируют от земли, в противном случае блуждающие токи в земле существенно возрастают. В эксплуатации периодически проверяется состояние этой изоляции.

Снятие и анализ потенциальных диаграмм рельсовой сети выполняется не реже двух раз в год, в необходимых случаях измеряют также переходные сопротивления рельсы — грунт.

Защитные мероприятия на подземных сооружениях состоят в комплексном применении пассивных и активных способов. К числу пассивных относятся противокоррозионные покрытия, деление сооружения на изолированные участки производится врезкой изоляционных муфт и фланцев. Активные способы заключаются в создании катодной поляризации металла сооружения.

Одним из методов активной защиты металла является прямой электрический дренаж, позволяющий отвести токи с сооружения в рельсовую сеть. Такой дренаж (рис. 8.6, а) выполняют в виде проводника с регулируемым сопротивлением, соединяющим сооружение в анодной зоне с отрицательным пунктом рельсовой сети. В случае знакопеременной зоны на сооружении применяют поляризованный дренаж (рис. 8.6, б). Поляризация достигается включением в дренажный провод полупроводниковых вентилей, что снижает чувствительность дренажа. Открывание вентилей происходит при разности потенциалов рельс — сооружение, большей потери напряжения в них (0,6…0,7 В). Применение шунтирующих вентили контакторов позволяет повысить чувствительность дренажа до 0,1 В. Лучшей чувствительностью обладают дренажи, выполненные на контактных элементах с поляризованными реле. Однако эти установки имеют худшие эксплуатационные показатели.

Рис. 8.6. Схемы электрической дренажной защиты дренажеа: а — прямой; б — поляризованный в — усиленный Повысить эффективность дренажной защиты можно путем применения усиленных дренажей. В дренажный провод здесь устанавливают ВДУ (рис. 8.6, в), работающую по тому же принципу, что и при регулировании потенциалов отрицательных пунктов (рис. 8.5, а). Сигнал управления на усилитель получают с электрода сравнения ЭС и точки подключения дренажного провода к сооружению. Мощность таких ВДУ около 2 кВА, а в особых случаях до 10 кВА.

Для защиты сооружений широко применяет автоматические катодные станции (рис. 8.7), выполняемые на ВДУ, работающие по тому же принципу, что и в усиленных дренажах. Анодная зона здесь переносится на анодный заземлитель (АЗ), ток с которого через землю замыкается на рельсы. К недостаткам катодных станций относится быстрое разрушение анодного заземлителя, являющегося капиталоемким устройством.

Рис. 8.7. Схема катодной защиты.

Рис. 8.8. Схема протекторной защиты.

В ряде случаев защиту подземного сооружения выполняют с помощью протекторованодных элементов, имеющих более низкий электрохимический потенциал (рис. 8.8). Протекторы изготовляют из сплавов магния, цинка, алюминия в виде стержней, помещают в специальную массу-активатор, способствующую растворению продуктов коррозии. Протектор-активатор-грунт-сооружение представляют собой гальванический элемент, в котором разрушается анод-протектор.