Блуждающие токи

БЛУЖДАЮЩИЕ ТОКИ, электрические токи, протекающие в земле и в подземных сооружениях при использовании ходовых рельсов в качестве второго провода тяговой сети. Тяговый ток, протекающий по рельсам, обусловливает в них потерю напряжения и, следовательно, возникновение разности потенциалов между рельсами и землёй. Из-за отсутствия изоляции рельсов от земли часть тяговых токов из рельсов переходит (ответвляется) в грунт, протекает по грунту и расположенным в нём металлическим сооружениям (кабельные линии, трубопроводы, опоры контактной сети и т.п.), а затем вновь возвращается в рельсы (отсюда название «блуждающие токи») вблизи пунктов присоединения отрицательных питающих (отсасывающих) кабелей. Величина блуждающих токов пропорциональна длине участка, потере напряжения в рельсах и обратно пропорциональна переходному сопротивлению между рельсами и грунтом; составляет обычно несколько процентов от общего тягового тока для городского транспорта и до десятков процентов - для магистрального железнодорожного транспорта.

Упрощённая картина протекания токов и распределения потенциалов (потенциальные диаграммы) в рельсах и подземном сооружении (ПС) представлены на рисунке. Участок рельсов (подземного сооружения), где ток ответвляется в землю, называется анодной зоной. При положительной полярности контактной сети анодная зона на рельсах формируется на удалённой от подстанции части рельсовой сети, а на ПС - вблизи пунктов присоединения к рельсам отсасывающих кабелей. В местах выхода блуждающих токов из ПС происходит электрохимическая реакция, вызывающая электрокоррозию металлических частей сооружения, поэтому необходимы меры по снижению блуждающих токов и защите ПС в области анодной зоны. Уменьшение блуждающих токов достигается увеличением продольной проводимости рельсовых нитей (путём снижения электрического сопротивления рельсовых стыков, перехода на бесстыковой путь и др.), а также поддержанием высокого переходного сопротивления между рельсами и землёй (обеспечивается, например, укладкой рельсов на щебёночном или гравийном балласте, установкой изолирующих деталей между рельсами и арматурой шпал, изоляцией рельсов от заземлённых конструкций).

Защита подземных сооружений от коррозии. Методы защиты от коррозии блуждающих токов подразделяются на пассивные и активные. К пассивным методам относятся нанесение антикоррозионных покрытий, увеличение продольного сопротивления ПС секционированием его на электрически не связанные участки посредством врезки специальных изоляционных муфт и фланцев и др. В качестве активной защиты наиболее широко применяется электрический дренаж. Защита основана на изменении распределения потенциалов на защищаемом объекте; осуществляется прямым соединением ПС с помощью проводника (электродренажа) через резистор с пунктом присоединения отрицательного кабеля к рельсовой сети, в результате чего токи с сооружения возвращаются в рельсы не через грунт, а по дренажному проводу. Для повышения эффективности защиты в цепь электродренажа вводят выпрямитель, получающий питание от независимого источника переменного тока (усиленный дренаж). Чрезмерные отрицательные потенциалы на ПС нежелательны, поэтому наиболее совершенным является автоматизированный усиленный дренаж, обеспечивающий непрерывное слежение за изменением потенциала на ПС.

Катодная защита, в отличие от электрического дренажа, не связана с тяговыми рельсами; основана на формировании на ПС потенциалов, отрицательных по отношению к земле, с помощью внешнего источника эдс - так называемой катодной станции. Отрицательный вывод катодной станции соединяют с ПС, а положительный - со специальным металлическим анодным заземлителем; ток из ПС поступает на подвергающийся разрушению анодный заземлитель, из которого через грунт возвращается в рельс. При небольших положительных потенциалах на ПС их защита может быть выполнена протекторами. Основным элементом этой защиты является анодный электрод (из цинка, магния, алюминия или их сплавов), соединяемый через полупроводниковый диод с ПС. Для стабилизации работы протекторы помещают в специальную массу-активатор, способствующую растворению продуктов коррозии и снижающую сопротивление растеканию тока.

Лит.: Марквардт К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М., 1982; Защита подземных металлических сооружений от коррозии. М., 1990; Афанасьев А. С., Долаберидзе Г. П., Шевченко В. В. Контактные и кабельные сети трамваев и троллейбусов. М., 1992.