Streuströme, Schutz vor Streuströmen

Die tragenden Elemente der Verkehrsinfrastruktur, beispielsweise die Gleise von Zügen und Straßenbahnen, verfügen nicht über eine zuverlässige elektrische Isolierung zum Boden. Und während der Strom über die Schienen zurück zum Umspannwerk fließt, fließt ein Teil dieses Stroms auch durch den Boden.

Zur Entstehung von Erdströmen tragen auch geerdete Starkstromanlagen sowie Leckagen aus Stromleitungen bei. Solche Ströme, die lediglich Elektrizität zur Erde transportieren, haben keine konstante Form, Amplitude und Richtung, ihre Ausbreitungswege auf der Erde sind vielfältig, daher werden sie Streuströme genannt.

Streuströme – schädliche elektrische Ströme im Boden, wenn er als leitfähige Umgebung verwendet wird (z. B. in Telekommunikationsanlagen, Straßenbahnsystemen, elektrischen Lokomotiven im Bergbau usw.). Unter ihrer Wirkung kommt es zu Elektrolyse und schneller Oxidation. und Zerstörung von unterirdischen Metallgeräten (Kabelmäntel, Rohrleitungen, Gebäudestrukturen).

Es ist klar, dass in diesen Fällen der Boden die Rolle eines leitfähigen Mediums spielt, und nicht nur der Boden ist hier ein Leiter, sondern auch Metallkonstruktionen, die ganz oder teilweise unter der Erde liegen, wie Rohrleitungen, Kabeltrassen, Fahrleitungsstützen usw. . Selbst Metallkonstruktionen, die nur Kontakt mit dem Boden haben, sind Streuströmen ausgesetzt.

Im Vergleich zu im Boden befindlichen leitfähigen Strukturen weist der Boden selbst ein geringeres Potenzial auf. Und wenn beispielsweise eine Hochstromanlage eine Erdung nutzt oder der Strom von dieser zur Erde abgeleitet wird, dann folgt sie dem Weg des geringsten Widerstands, also durch die Metallstrukturen im Boden, was zu ihnen führt Korrosion.

Gleiches gilt für den entlang der Schienen fließenden Fahrstrom. Der Potenzialunterschied zwischen den Schienen und dem Boden führt aufgrund der fehlenden Isolierung dazu, dass ein Teil der Bahnströme durch den Boden fließt, was ähnliche Folgen für die Metallkonstruktionen hat, die in den Weg dieser Ströme geraten.

Auf seinem Weg begegnet er einem Abwasserrohr, einer Gasleitung oder einem Kabelmantel, die viel weniger haben WiderstandAls der umgebende Boden fließen Streuströme durch sie und solche Orte werden kathodische Zonen genannt. Nachdem der Streustrom den Metallpfad mit niedrigem Widerstand durchlaufen hat, verlässt er ihn und dieser Ort wird als Anodenzone bezeichnet. Hier findet die korrosive elektrochemische Reaktion statt.

Eine ähnliche Korrosion findet in der anodischen Zone statt, wenn der Strom von der Quelle des Streustroms selbst, beispielsweise von den Schienen selbst, in den Boden gelangt, und auch die Schienen leiden darunter. Auf diese Weise werden die Schienen an den Stellen zerstört, an denen Strömungen aus ihnen in den Boden austreten, und die unterirdischen Verbindungen werden an den Stellen zerstört, an denen die Strömung zu den Schienen zurückkehrt.

Das Problem besteht darin, dass sich das Metall bei konstantem Streustromverlust allmählich zersetzt und die Elektrokorrosion sehr intensiv sein kann. Neue Stahlrohrleitungen können sich innerhalb von drei Jahren verschlechtern, und Kommunikationskabel versagen sogar noch schneller. Auf ähnliche Weise werden auch die Schienenbefestigungen von Brücken und Schienen für verschiedene Zwecke zerstört. Gleichstrom- oder Gleichstromquellen sind in ätzender Hinsicht besonders gefährlich. In den anodischen Zonen kann die Zerstörungsrate des Metalls 10 mm pro Jahr erreichen.

Metallkonstruktionen sind in der Regel mit einer speziellen Schutzbeschichtung zum Schutz vor Korrosion ausgestattet, doch im Falle einer Beschädigung der Beschichtung ist eine Beschädigung der Kommunikation unvermeidlich und an Stellen mit kleinen Anodenflächen treten charakteristische Geschwüre und Löcher auf.
Um die beschriebenen negativen Phänomene zu bekämpfen, führen Spezialisten elektrische Studien mit speziellen Geräten durch. Mit einem speziellen Suchgerät werden die Stellen von Isolationsschäden ermittelt und es kommt die elektrische Entwässerung zum Einsatz – die Ableitung von Elektrizität aus den Rohrleitungen zur Stromquelle.

Schema der Installation eines polarisierten Abflusses: 1 – Schutzgasleitung, 2 – Abflusskabel, 3 – Abflussinstallation (Ventiltyp), 4 – Rheostat, 5 – Ventilelement (Gleichrichter), 6 – Amperemeter, 7 – Sicherung, 8 — Generator des Umspannwerks, 9 — Stromversorgungseinheit, 10 — Kontaktwagen, 11 — Bewegungspfade der Streuströme

Im einfachsten Fall sind die Schutzmaßnahmen folgende.Um zu verhindern, dass Ströme aus potenziell gefährlichen Anlagen in das umgebende Erdreich fließen, wird zwischen der geschützten Struktur und jedem Punkt der Anlage eine Kabelverbindung hergestellt – eine Streustromquelle mit ausreichend negativem Potenzial. Der Strom, der zuvor durch das Erdreich floss, kehrt nun über die Kabelverbindung zu seiner Quelle zurück, ohne dass Korrosionsgefahr besteht.

Um Stahlrohrleitungen vor den Auswirkungen von Streuströmen zu schützen, verwenden Sie kathodischen Schutz... Die Durchführung erfolgt mit Gleichstrom von einer externen Quelle. Der Minuspol der Stromquelle ist mit der geschützten Rohrleitung verbunden und der Pluspol mit einer speziellen Erdung – der Anode. Kathodische Schutzschaltung – So schützen Sie die Metallmäntel von Kabeln vor Korrosion

Um die mit den Schienen verbundenen Streuströme zu reduzieren, wird die Leitfähigkeit des Gleises erhöht und der Übergangswiderstand zwischen den Schienen und der Erde erhöht. Dazu werden schwere Schienen auf den Hauptgleisen verlegt, ein Übergang zu einem durchgehend geschweißten Gleis hergestellt und Schienenstöße mit Kupferbrücken mit erhöhtem Querschnitt überbrückt, Mehrschienenabschnitte werden parallel geschaltet.

Die Schienen werden auf Schotter- oder Kiesschotter verlegt, zwischen den Schienen und der Bewehrung von Stahlbetonschwellen werden isolierte Teile eingebaut und die Holzschwellen werden mit Ölantiseptika usw. imprägniert.