1 Вимірювання різниці потенціалів „рейка-земля” і електричного опору кола заземлення. Визначення струму витоку

Найбільше небезпечними є ушкодження арматури чи анкерних болтів у підземній частині залізобетонних щогл і фундаментів світлофорів унаслідок електрокорозії. Явище електрокорозії, як правило, виникає на електрифікованих дільницях залізниць постійного струму в межах анодних і знакозмінних зон потенціалів рейкового кола і є наслідком витоку струму з поверхні металу в бетон при щільності струму понад 0,6 мА/м². Тому вимірювання проводять для визначення струмів витоку, а у випадку перевищення їх нормованих значень уживають заходів щодо їх обмеження.

Струми витоку залежать від різниці потенціалів „рейка-земля” у місці установлення конструкції й опору кола, що складається з заземлення „рейка-оснащення світлофора” і залізобетонної конструкції „земля-рейка”. Припустимий струм витоку в середньому не повинний перевищувати 2,5 мА для бетонних фун­даментів світлофорів і 10 мА – для залізобетонних щогл світлофорів і стійок релейних шаф.

Середні потенціали в місцях установлення світлофорів можна визначати за потенційними діаграмами, що знаходиться в службах і дільницях електропостачання. При цьому потенціал „рейка-земля” береться для тієї колії, на яку заземлений світлофор.

Рисунок 86.1 –  Схеми вимірювання опору заземлення конструкцій і графік перерахування показань приладів:

а – приладами М416 чи ЗС0201; б – методом вольтметра-амперметра; в – графік перерахування показань приладів при виміюванні з додатковим шунтувальним резистором

Опір кола „рейка-оснащення світлофора” слід вимірювати приладами, на показання яких не впливають струм і напруга у вимірюваних колах. До них відноситься вимірник опору М416 чи ЕС0201, використання якого можливо за двохелектродною схемою. Прилад підключають до спуску заземлення з однієї сторони і до рейки чи середньої точки дросель-трансформатора (рис. 86.1, а) – з іншої. При опорі кола „рейка-світлофор” більше 1000 Ом до входу приладу паралельно підключають додатковий резистор опором 1000 Ом. При цьому фактичний вимірюваний опір R_Ф заземлення визначається за графіком (рис. 86.1, в) (R_ВИМ – обмірюваний опір). Опір кола „рейка-світлофор” при різниці потенціалів „рейка-земля” кілька вольтів можна вимірювати методом вольтметра-амперметра. Для цього один прилад включають як вольтметр (вхідний опір не менше 2000 Ом на 1 В шкали) і вимірюють ним різницю потенціалів „рейка-земля”, інший – як амперметр (з малим вхідним опором) у розрив заземлення „рейка-оснащення світлофора” (рис. 86.1, б). Показання з обох приладів знімають синхронно. Під час вимірювання заземлювальний провідник не повинний торкатися землі.

Таблиця 86.1

Нормований параметр	Бетонні фундаменти світлофорів	Залізобетонні щогли світлофорів і фундаменти релейних шаф
1	2	3
Опір заземлення на 1 В середнього значення позитивних потенціалів „рейка – земля”, що виключає електрокорозію, Ом	400	100
Середній струм витоку, мА	2,5	10
Опір, що виключає електрокорозію, Ом	10000	10000
Опір, Ом, що виключає вплив на рейкові кола, при підключенні:
до рейок двониткових кіл	100	100
до середньої точки колійного дросель-трансформатора	5	5

Опір кола заземлення визначають розподілом миттєвого значення різниці потенціалів напруги „рейка-земля” на відповідний струм витоку через світлофор. У таблиці 86.1 приведені нормовані параметри для залізобетонних конструкцій на дільницях з електротягою постійного струму.

Обмеження і зниження струму витоку здійснюють, включаючи в коло заземлення захисні чи ізолюючі елементи, що забезпечують електричну ізоляцію металевих деталей оснащення щогли світлофора, заземлених на рейки, від бетону й арматури, а також металевих щогл від бетону й анкерних болтів фундаментів. Як захисні елементи використовують іскрові проміжки ИПМ-62 і спеціальні діоді заземлювачі, що складаються з двох паралельно включених діодів В (ВЛ)-200 класу не нижче VIII.

Параметри захисних елементів приведені в табл. 86.2.

Таблиця 86.2

Параметр	Діодний заземлювач	Іскровий проміжок ИПМ-62
Максимально припустимий струм тривалістю 0,1 с, кА	10	5-6
Максимально припустима зворотна напруга, В	800	800-1200
Напруга відкриття в прямому напрямку, В	0,5	800-1200
Розміри, мм	80 ×160 × 10	300 × 60
Маса, кг	2,5 (без корпусу)	0,4

Якщо металеві частини щогли світлофора і релейна шафа ізольовані від бетонної частини ізолюючими елементами, то вони заземлюються на рейки чи середню точку дросель-транс­форматора наглухо (рис. 86.2).

Рисунок 86.2 –  Схема заземлення світлофорних щогл і релейних шаф на сигнальній точці

1 – світлофорна щогла; 2 – іскровий проміжок; 3 – корпус релейної шафи; 4 – ізолюючі елементи; 5 – заземлювальний провід; 6 – діодний заземлювач; 7 – вирівнювальний контур.

Світлофорні щогли і релейні шафи, у яких відсутні ізолюючі елементи чи опір їх ізоляції нижче встановленого (див. табл. 86.1), в анодних і знакозмінних зонах потенціалів „рейка-земля” заземлюються через захисні елементи, що перешкоджають стіканню тягового струму з рейок у залізобетонні щогли і фундаменти (див. рис. 86.2, а, б), а в катодній зоні можуть бути заземлені наглухо при дотриманні вимоги щодо виключення впливу на рейкові кола (див. табл. 86.1).

Допускається заземлювати щогли і шафи через іскровий проміжок ИПМ-62 (див. рис. 86.2, в). У цьому випадку навколо фундаменту релейної шафи необхідно виконати вирівнювальний контур заземлення відповідно до вимог п. 4.21 Инструкции по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах ЦЭ/4173. Оболонка і броня кабелів у релейних шафах і світлофорах повинні бути надійно ізольовані від їх корпусів і арматури зі спеціальними ізолюючими елементами (втулками, прокладками). Для встановлення (виявлення) відсутності сполучення (випадкового чи конструктивного) слід застосовувати наступні методи: вольтметром на шкалі 10 В і вище вимірити різницю потенціалів між спорудженням (пристроєм СЦБ) і тяговими рейками (рис. 83.6, а-и) у місці передбаченого сполучення (при цьому сполучення відсутнє, якщо стрілка приладу відхиляється); використанням двох вольтметрів, одним з яких вимірюють різницю потенціалів між рейками і спорудженням, а іншим – різницю потенціалів „рейка-земля” (рис. 86.3, к) (сполучення між конструкцією і рейками відсутнє, якщо показання обох приладів близькі за значенням).

Рисунок 86.3 –  Схеми включення вольтметрів при виявленні випадкового сполучення оболонок кабеля з рейками: у будь-якім місці траси кабеля (а); у випадку розташування кабеля на опорі та сигнальному містку (б); у випадку розташування кабеля на мосту, шляхопроводі, пішохідному містку (в); для сигнального кабеля (г); у випадку розташування сигнальної шафи на опорі (д); для стрілочного кабеля (е); при наявності колійної коробки (ж); при наявності кабельної стійки (и); у будь-якім місці траси кабеля (двома вольтметрами) (к)

Методи перевірки іскрових проміжків і діодних заземлювачів в умовах експлуатації приведені у відповідних ТК.

Результати вимірювань різниці потенціалів „рейка-земля”, електричного опору кола заземлення і струму витоку заносять у Журнал форми ШУ-2.

Укрзалізниця ЦШ	ТК 87 (п. 19.3 ЦШЕОТ/0012)
	Залізобетонні конструкції
Найменування робіт	Періодичність	Виконавець
Огляд і оцінка стану підземної частини на глибині 0,6-0,8 м для конструкцій, що знаходяться в катодних зонах при електротязі постійного струму й на всіх інших дільницях	Вибірково через 10 років експлуатації	Електромеханік і електромонтер

Вимірювальні прилади, інструмент, матеріали: лопатка ЛКО-2, слюсарний молоток масою 0,5 кг, металевий шкребок, сигнальний жилет.

Перевірку стану підземної частини залізобетонних щогл і фундаментів проводять візуально, оглядаючи їх після відкопування.

Спочатку обстежують підземну частину конструкцій, на яких при огляді надземної частини виявлений вихід продуктів корозії арматури на поверхню бетону, утворення тріщин у захисному шарі бетону, що ідуть у підземну частину.

На дільницях з електротягою постійного струму огляду підлягають усі щогли і фундаменти щоглових світлофорів, що знаходяться в анодних і знакозмінних зонах і що мають струми витоку вище припустимих значень.

При цьому в першу чергу відкопують конструкції, що мають опір „рейка-світлофор” менше 100 Ом і розташовані в анодних зонах з найбільшим потенціалом.

Конструкції, що знаходяться в катодних зонах ділянок, електрифікованих постійним струмом, і на всіх інших лініях, відкопують вибірково для з’ясування ґрунтової корозії бетону й арматури тільки у місцях з агресивними ґрунтами після 10 років експлуатації.

Відкопування слід вести по черзі з двох бічних сторін з ущільненням ґрунту при засипанні. При цьому необхідно тимчасово закріплювати щогли світлофорів відтяжками чи іншими пристосуваннями.

Відкопану конструкцію очищають від ґрунту й оглядають. При огляді підземної частини конструкцій виявляють подовжні і поперечні тріщини, ушкодження захисного шару бетону, корозію арматури чи анкерних болтів. Стан бетону оцінюють простукуванням молотком.

Ознаками розвитку корозії арматури чи анкерних болтів є іржаві патьоки на поверхні бетону, глухий звук при простукуванні, розвиток тріщин уздовж арматури з виходом над поверхнею землі, а також відшарування захисного шару бетону. Ступінь ушкоджень захисного шару бетону визначається з урахуванням глибини і масовості руйнування бетону в розглянутій зоні.

Ознаками, що вказують на зниження міцності бетону, є руйнування його зовнішнього шару, рясне вилуження розчину тощо.

У табл. 87.1 приведені основні ушкодження залізобетонних конструкцій пристроїв СЦБ (щогл світлофорів).

Залізобетонні фундаменти і щогли світлофорів, що мають подовжні чи поперечні тріщини в підземній частині, підлягають заміні.

На час, необхідний для проведення робіт із заміни конструкції, може бути проведене посилення ушкоджених щогл світлофорів установленням залізобетонних чи металевих приставок.

Підлягають заміні також підставки релейних шаф та інші опорні конструкції у випадку руйнування бетону більше 30% площі поперечного перетину. При меншому ступені руйнування бетону проводиться ремонт із уживанням заходів щодо захисту від електричної чи ґрунтової корозії.

Результати огляду залізобетонних опорних конструкцій пристроїв СЦБ заносять у Журнал форми ШУ-2.

Примітка 1. Більш детально перелік пошкоджень і технологія виконання ремонту залізобетонних виробів СЦБ наведена в Методичних вказівках з оцінки стану систем сигналізації, централізації та блокування (СЦБ) і їх елементів ЦШ/0024.

Таблиця 87.1

Опис	Вид	Причина
1	2	3
Місцеві виколи бетону з оголенням арматури, наскрізні отвори в стінці		Механічні ушкодження; наявність у бетоні активного заповнювача
		Стікання струму з рейок при порушенні засобів захисту; порушення захисних властивостей бетону; агресивність навколишнього середовища; відсутність захисного шару чи втрата їм захисних властивостей
Корозія і вивітрювання поверхневого шару бетону		Агресивність оточуючого середовища; поперемінне заморожування і відтавання у зволоженому стані
Сколи кутів		Механічні ушкодження в процесі монтажу чи експлуатації
Поперечні і похилі тріщини		Тимчасове перевантаження у процесі монтажу; менша потужність, чим це потрібно за діючим на конструкцію навантаженням
Сітка тріщин на поверхні		Підвищена усадка бетону; надмірне обтиснення бетону зусиллям попередньої напруги арматури

Кінець таблиці 87.1

Поперечні тріщини		Менша потужність фундаментів, чим це потрібно за діючими на неї навантаженнями; вилучення з роботи арматури й анкерних болтів у результаті втрати зчеплення їх з бетоном; зменшення міцності бетону в результаті корозії і чергового заморожування і відтавання
Подовжні тріщини в стінках фундаментів		Тиск при замерзанні води в порожнині
Подовжні тріщини		Обмеження температурно-вологих деформацій бетону в результаті замкнутості перетину; нерівномірне зволоження чи обтиснення бетону зусиллям попередньої напруги арматури
Подовжні тріщини в надземній частині, що розширюються до низу фундаменту		Підвищена усадка бетону; кристалізація солей у поровому просторі цементного каменю
Подовжні тріщини в підземній частині		Ґрунтова чи електрична корозія анкерних болтів чи арматури