Мероприятия по ограничению утечек тока

Защита подземных сооружений, уложенных в землю в зоне распространения блуждающих токов, упрощается, если на электрифицированных железных дорогах, в трамвайном хозяйстве и других источниках блуждающих токов осуществляются мероприятия по их уменьшению. Это нормализует режим работы системы энергоснабжения и снижает опасность коррозионных повреждений, прежде всего железнодорожных трубопроводов, кабелей, костылей, оттяжек и других устройств, находящихся вблизи железной дороги.

Токи утечки. Рельсовые сети железных дорог и трамвайных путей – элементы электрической цепи с низким сопротивлением изоляции, зависящим от сопротивления балласта, которое определяется большим числом параллельно включенных в рельсовую цепь сопротивлений утечки. Утечка тока из рельсовой сети происходит через шпалы, соединенные с рельсами при помощи костылей и подкладок. Величина тока утечки зависит от способности балласта пропускать влагу, не допуская скопления ее на поверхности. Лучший балласт – щебеночный (сопротивление изоляции балласта при слабом загрязнении равно 2 Ом·км), худший – песчаный с примесью глины (сопротивление – 0,6 Ом·км). Следовательно, замена песчаного балласта щебеночным уменьшает утечку тока в 2…3 раза. Для нормальной работы автоблокировки сопротивление балласта не должно быть ниже 1 Ом·км. Уменьшению утечки тока с рельсов способствует пропитка шпал масляными антисептиками (креозотом). Между подошвой рельса и балластом должен быть зазор не менее 30 мм. Касание рельсом балласта снижает переходной сопротивление «рельс – земля».

При строительстве железных дорог на сильно увлажненных основаниях для уменьшения капиллярного подсоса грунтовых вод применяют засыпку гидрофобным грунтом. Для предотвращения размывов путей устраивают водостоки, лотки, что способствует увеличению сопротивления «рельс – земля». На территориях депо, трамвайных парков все внутренние трубопроводы, оболочки кабелей и другие подземные сооружения при выходе за пределы соприкосновения с рельсами отключают изолирующими фланцами и муфтами. Неэлектрифицированные участки и ветки железной дороги изолируют от электрифицированных дорог при помощи изолирующих стыков. На тяговых подстанциях у шин не должно быть заземлений, отсасывающие кабели должны иметь исправную изоляцию.

Продольное сопротивление рельсовой сети складывается из сопротивлений рельсов и зависит от их сечения и сопротивлений стыков. Наименьшее сопротивление имеют сварные стыки. Для уменьшения сопротивления стыков с накладками применяют графитовую смазку накладок и стыковые соединители из гибкого медного провода сечением не менее 70 мм². На станционных путях, на стрелках и крестовинах устанавливают обводные соединители. Блуждающие токи могут быть уменьшены также при снижении падения напряжения в рельсовой сети за счет снижения ее продольного сопротивления. На грузонапряженных участках, подъемах, участках с низким сопротивлением балласта укладывают отсасывающие кабели. Очень эффективно увеличение числа тяговых подстанций, но это дорогое мероприятие. Блуждающие токи уменьшаются также при повышении напряжения контактной сети, так как при этом уменьшается тяговый ток.

Необходимо отметить, что даже самое строгое выполнение всех мероприятий по ограничению токов утечки может привести только к уменьшению величины и плотности блуждающих токов. Полная изоляция рельсов от земли невозможна из-за опасности высокого напряжения «рельс – земля» и при принятой конструкции рельсовых путей технически недостижима. На некоторых источниках блуждающих токов (например линиях электропередачи постоянного тока, работающих по системе «провод – земля») метод ограничения токов утечки в земле не может быть применен, поэтому основные работы по обеспечению коррозионной безопасности подземных сооружений выполняют на самих трубопроводах.

Рис. 1.3.1. Гальванический коррозионный элемент.

Схема взаимодействия стали и почвенного электролита

Рис. 1.3.2. Эквивалентная электрическая схема