Все о заземлении полотенцесушителя, защита от блуждающих токов

Первые признаки коррозии

Определить, что ваш полотенцесушитель стал «жертвой» коррозионных процессов, можно по внешнему виду оборудования. Первыми признаками разрушения металла являются:

• вздутие декоративного слоя (краски) – сначала это происходит в местах соединений и на острых гранях конструкции;
• появление на пострадавшей поверхности заметного белесого налета, напоминающего мелкий порошок;
• образование на поврежденных участках небольших вмятин и углублений – создается впечатление, что металл поеден жучком.

Незначительные повреждения, как правило, являются результатом гальванической коррозии, вызванной разностью электрических потенциалов разнородных металлов, один из которых выступает в качестве катода, а другой – анода. А если добавить к этому еще и блуждающие токи, разрушения будут намного серьезней.

Блуждающие токи, защита трубопровода и газопровода от блуждающих токов: поиск и проверка

автор Администратор Главный

Электрические токи, время и место появления которых пока не поддается предварительному прогнозу, называются блуждающими. В отличие от тех электрических токов, которые действуют стационарно и влияние которых на объект можно скомпенсировать с помощью тех или иных мер, блуждающие токи появляются непредсказуемо в непредсказуемом месте.

От их направления зависит какой процесс происходит в объекте, через который протекает электрический ток. Если объект имеет положительный потенциал относительно другого объекта или среды, при контакте с которой возникают электрические токи, то наблюдается коррозия (окисление).

Если объект имеет отрицательный потенциал, то на нем происходит восстановление параметров того вещества, которое имеется в жидкости, входящей в состав среды, через которую протекает электрический ток. Так как химическая активность элементов, находящихся в контакте с жидкой средой, представляющей электролит, обычно неизвестна, то неизвестно время и место появления блуждающего тока.

Как считается сейчас, наличие его приводит к коррозии того объекта, который имеет положительный потенциал относительно жидкой среды, по которой протекает ток ионов. 

В качестве основной меры, обеспечивающей устранение коррозии в протяженных трубопроводах, применяют их катодную защиту. Для этого на трубу подается достаточно высокое значение отрицательного потенциала, который гарантирует отрицательный потенциал на трубе при любых значениях параметров, которые вызывают блуждающие токи в трубопроводах.

В известных технических решениях на трубу подается потенциал 6 кВ. Считается, что при любых реальных значениях среды и электролита в цепи отсутствует положительный ток, который вызывает коррозию.

Происходит, так называемая защита трубопровода от блуждающих токов, которая достаточно эффективна, но имеет недостаток: компоненты, входящие в состав прокачиваемой среды, осаждаются на ее внутренней поверхности.

Единственно эффективной мерой защиты трубы от коррозии блуждающими токами, является сведение к нулевому значению токов, которые протекают по ней на различных участках. Для этого труба разбивается на участки, на которые подаются напряжения, обеспечивающие «нулевые» (малые) токи между трубой и окружающей ее средой.

«Уравнительный» ток между участками будет протекать по трубе, и не будет вызывать коррозию. Причем нулевое значение тока между трубой и окружающей средой можно поддерживать автоматически, с помощью, специальных средств аналоговой электроники.

Значение выходного напряжения у операционных усилителей будет зависеть от значений блуждающих токов и расстояния, на котором они размещены. При большом количестве источников блуждающего тока, количество участков между усилителями их компенсации будет существенно больше и больше динамический диапазон изменений их выходных напряжений.

Усилители должны быть охвачены стопроцентной отрицательной обратной связью и иметь малый собственный дрейф нуля.

При динамическом диапазоне усилителей, выходное напряжение которых может достигать десятков вольт, возможен случай, когда коррозия от электрических токов и осаждение на стенку перекачиваемого продукта будут практически отсутствовать (при использовании усилителей мало чувствительных к синфазному сигналу). Уравнительный ток между участками будет протекать по трубе и по «земле», не вызывая коррозии у трубы.

Уровень блуждающих токов зависит:

• от электрохимического потенциала объектов, между которыми протекает электрический ток;
• от состава среды (электролита) между объектами;
• от расстояния, по которому протекает электрический ток;
• от наличия электромагнитных полей, пронизывающих объекты и электролит, которые могут создавать выделение радианной энергии (феномен Тесла).

Последнее — особенно опасно, если электромагнитные поля изменяются достаточно быстро.

Защита от блуждающих токов

На самом деле, полноценной защиты от этой проблемы нет. Ее просто не может быть с точки зрения физики. Единственный действенный метод — подсунуть всепожирающим блуждающим токам иную жертву, которую не так жалко. Мало того, у этого приспособления и название соответствующее: «жертвенный анод». А методика именуется катодной защитой.

Принцип работы в исключении анодных зон на защищаемом объекте. Вместо них используются те самые жертвенные аноды, которые меняют по мере их электрохимического разрушения. А вокруг объекта формируются лишь безопасные для него катодные зоны.

Для того, чтобы система функционировала, требуется дополнительная энергия. В критических местах устанавливаются так называемые станции катодной защиты, которые запитаны от линий электропередач.

Это связано с некоторыми затратами, которые несравнимы с потерями на ремонт и восстановление испорченных объектов (трубопровода, кабеля и прочего).

А если защищаемый объект относится к опасной категории (например, нефтехранилище, в котором в результате электрохимической коррозии может произойти утечка продукта), то стоимость защитных устройств вообще не берется во внимание

Причина попадания электрических токов в почву?

В основном электрические токи, или как их еще называют «блуждающие», появляются в больших городах, причинами попадания в почву являются:

— городской транспорт (трамваи, метро);

— заводы и предприятия, которые используют на своем производстве электросварочные аппараты, электролизные ванны.

В общем можно сказать, что блуждающие токи появляются там, где используют установки постоянного тока.

Находящиеся под землей кабельные сети, трубопроводы и разные металлические сооружения, подвергаются сильной коррозии, в районах расположения электротяговых устройств постоянного тока, поскольку в таких случаях в качестве обратного провода используют рельсы, зачастую не имеющие достаточной электрической изоляции относительно земли. Таким образом ток оказывается в почве.

Несмотря на то, что в почве находятся растворы солей, она оказывает хорошее сопротивление блуждающим токам. В случае же наличия металлических проводников, какими будут являться трубы, блуждающий ток устремляется в трубы. Ток не вызывает разрушении при входе в металлическую конструкцию под землей, а при выходе из нее, он разрушает металл.

Как заземлить полотенцесушитель из нержавеющей стали

Заземление полотенцесушителя необходимо для нескольких целей. Во-первых, чтобы защититься от блуждающих токов, тем самым сделав сушилку безопасной в эксплуатации. Во-вторых, заземление позволяет избежать электрохимической и гальванической коррозии, что продлевает срок службы полотенцесушителя.

Блуждающие токи

Блуждающими называют токи, появляющиеся в грунте при его использовании в качестве проводящей среды. Причины появления таких токов в отопительной системе и водопроводах разнообразны:

• неправильно созданное или отсутствующее заземление электроустановок, имеющих связь с сушилкой;
• близкое расположение токоведущих магистралей (к примеру, железной дороги, трамвайных путей);
• короткие замыкания.

Теоретически короткие замыкания не должны возникать при правильно построенной системе. Однако бывает, что вместо сварки используют обычные сгоны или вместо металлической трубы ставят металлопластиковую. В результате этого и возникают блуждающие токи, ведущие к коррозийным процессам электрического или электрохимического типа.

Блуждающие токи возникают, если стояк выполнен из металла и заземлен, а в квартирах установлены пластиковые трубы. В зданиях новой постройки заземление осуществляется через систему уравнивания потенциалов, а в старых домах — по заземлительному контуру. Если трубы пластиковые, металлосвязь между ними и сушилкой теряется, что приводит к возникновению блуждающих токов: имеющийся потенциал разрывается. Из-за этого на стояке один потенциал, а на “полотенчике” — совсем другой.

Другая частая причина появления блуждающих токов — разные потенциалы двух разных металлов, находящихся в плотном контакте. Особенно активно токи возникают, когда соседствуют обычная сталь и нержавейка.

Наиболее распространенные причины утечки тока на полотенцесушитель:

1. Неправильное использование системы электроснабжения, когда трубы задействуются в качестве рабочих нулей.
2. Непрофессиональное подключение гидромассажных ванн, душевых кабин, стиральных и посудомоечных машин, стерилизаторов. В таких случаях трубы связаны с электропитанием здания.
3. Нарушение целостности кабельных сетей, электроустановок.
4. Ослабление, отгорание, физическое повреждение проводки.

Типы коррозии нержавеющей стали

Владельцы сушилок из нержавейки часто жалуются, что устройство стало покрываться ржавчиной. Постепенно на поверхности полотенцесушителя появляется все больше пятен диаметром с пару спичечных головок. Если место ржавления протереть, останется едва заметная отметина, которая со временем захватывает все большую поверхность.

Электрокоррозия развивается, когда металл, по которому проходит электричество, контактирует с водой. Из-за высокой нагрузки возникают так называемые пробои металла, что ведет к развитию коррозийных процессов.

Гальваническая коррозия появляется вследствие взаимодействия разнородных металлов, одному из которых свойственна более высокая химическая активность. При этом электролитом выступает вода вместе с содержащимися в ней минералами и солями. Особенно усиливает электропроводимость горячая вода. В этом случае металл разрушается намного быстрее.

Заземление полотенцесушителя из нержавеющей стали

При установке полотенцесушителя в ванной необходимо также позаботиться о его заземлении. Выполнение данной процедуры требуется для обеспечения защиты от блуждающих токов. Это приведет к безопасному применению прибора, а также продлению его срока эксплуатации. Перед тем, как заземлить полотенцесушитель, необходимо ознакомиться с полезной информацией, связанной с сопутствующими процессами. Блуждающие токи возникают в грунте тогда, когда последний используется в качестве токопроводящей среды. Существует несколько причин их возникновения в системе водоснабжения:

1. отсутствие заземления электроустановок (в данном случае полотенцесушителей, либо других приборов, находящихся в ванной комнате);

2. расположение неподалеку магистралей, ведущих ток (это могут быть трамвайные или железнодорожные пути);

3. короткие замыкания.

В теории при верной установке системы замыкания не должны возникать. Но в некоторых случаях при сварочных работах используется обыкновенный сгон или металлопластиковая труба. В таком случае и появляются блуждающие токи, которые способствуют электрохимической коррозии металла.

Также токи появляются в том случае, когда металлический стояк заземлен, а в помещениях установлены пластиковые трубы. В новых домах заземление идет за счет специальной системы, гарантирующей уравнивание потенциалов, а в более старых — через заземлительный контур. Трубы из пластика теряют связь с металлической сушилкой, что и ведёт к разрыву потенциала и возникновению блуждающих токов. Появляются они ещё и тогда, когда два различных металла контактируют между собой и имеют разный потенциал. Особенно это проявляется при соприкосновении обычной и нержавеющей стали.

Основные причины утечки электротока на сушилку для полотенец.

1. Непрофессиональное подключение сантехники и приборов в ванной комнате. 2. Неверное применение системы электроснабжения и использование труб в качестве рабочих нулей. 3. Различные повреждения электропроводки и нарушение целостности кабелей или электроприборов.

Коррозионные процессы на нержавейке

Очень часто полотенцесушители из нержавеющей стали покрываются ржавыми пятнами небольшого размера. При этом поверхность можно протереть, однако после этого пятно будет становиться все больше. Появление ржавчины связывается с коррозией, которая бывает двух типов: гальваническая и электрохимическая.

Гальваническая коррозия происходит соприкосновения разнородных металлов, один из которых обладает большей химической активностью. Роль электролита выполняет вода с растворенными в ней химическими веществами.

Электрическая коррозия появляется при соприкосновении металла, по которому проходит ток, с водой. Это увеличивает нагрузку на трубу и ведёт к появлению коррозии и разрушению прибора.

Когда требуется заземление полотенцесушителя?

Заземлять сушилку нужно в следующих ситуациях:

• прибор подведен к системе водоснабжения через металлопластиковую трубу, оснащенную прослойкой из алюминия, способной проводить ток, но на участке фитинга имеется разрыв электрической цепи;
• стояк дома имеет металлопластиковые трубы.

Способы защиты от блуждающих токов

Для предотвращения пагубного воздействия электрохимического потенциала применяются методы защиты, которые могут отличаться в зависимости от особенностей металлических конструкций. Рассмотрим в качестве примера способы защиты водопроводных труб, полотенцесушителей и газопроводов, начнем в порядке данной очередности.

Видео про различные защиты от блуждающих токов

Защита водопроводных труб

Для проложенных в земле металлоконструкций, в частности водопроводных труб, применяются две методики защиты: пассивная и активная. Подробно опишем каждую из них.

Пассивная защита

Данная методика предусматривает нанесение на поверхность металлоконструкций специального изолирующего слоя, образующего защитный барьер между землей и металлической оболочкой. В качестве изоляционного материала используются полимеры, различные виды эпоксидных смол, битумное покрытие и т.д.

Пример защитного покрытия трубы для подземной укладки

К сожалению, современная технология не позволяет создать защитный барьер, обеспечивающий полную изоляцию. Любое покрытие обладает определенной диффузионной проницаемостью, поэтому при данном способе возможна только частичная изоляция от грунта. Помимо этого следует учитывать, что в процессе транспортировки и монтажа может быть нанесено повреждение защитному слою. В результате на нем образуются различные дефекты изоляции в виде микротрещин, царапин, вмятин и сквозных повреждений.

Поскольку рассмотренный метод не обладает достаточной эффективностью, он применяется в качестве дополнения активной защиты, о которой пойдет речь далее.

Активная защита

Под данным термином подразумевается управление механизмами электрохимических процессов, которые протекают в местах контакта металлических конструкций с образующимся в грунте электролитом. Для этой цели применяется катодная поляризация, при которой отрицательный потенциал смещает естественный.

Реализовать такую защиту можно гальваническим методом или используя источник постоянного тока. В первом случае применяется эффект гальванической пары, в которой анод, подвергается разрушению (жертвенный анод), защищая при этом металлоконструкцию, у которой потенциал несколько ниже (см. 1 на рис.5). Описанный способ эффективен для грунтов с низким сопротивлением (не более 50,0 Ом*м), при более низком уровне проводимости данный метод не применяется.

Применение источника постоянного тока в катодной защите позволяет не зависеть от сопротивления грунта. Как правило, источник изготовлен на базе преобразователя, запитанного от электрической цепи переменного тока. Конструктивное исполнение источника позволяет задать уровень защитных токов в соответствии со сложившимися условиями.

Рисунок 5. Варианты реализации катодной защиты

Обозначения:

1. Применение жертвенного анода.
2. Метод поляризации.
3. Проложенная в земле металлоконструкция.
4. Закладка в грунте жертвенного анода.
5. Источник постоянного тока.
6. Подключение к источнику малорастворимого анода.

Защита полотенцесушителей

Полотенцесушителям и другим оконечным металлическим устройствам на водопроводных трубах (смесителям) коррозия, вызванная блуждающими токами, не угрожала до тех пор, пока в быту не стали широко применяться пластиковые трубы. Даже, если в Вашем стояке установлены металлические трубы, не факт, что у соседа снизу они не пластиковые, да и для отводов в ванную и кухню наверняка используется пластик.

Чтобы обеспечить защиту от аварийных утечек тока и не допустить электрокоррозии, необходимо выровнять потенциалы, заземлив полотенцесушитель, водопроводные трубы в стояке, а также батарею отопления.

Защита газопроводов

Защита подземных газопроводов от блуждающих токов, которые вызывают коррозию, осуществляется точно так же, как и для водопроводных труб. То есть применяется один из двух вариантов активной катодной защиты, принцип работы которой рассматривался выше.

Правила выполнения замеров

Выполнение замера Чтобы оценить всю степень сложившейся ситуации с утечкой электрозарядов необходимо выполнить ряд мероприятий:

• измерение напряжения и устремление тока по оболочкам кабелей магистрали;
• определение разности потенциалов между контактными рельсами и находящимися в почве трубопроводами;
• проверка уровня изоляции рельсов от грунтового покрытия, использовав для эксперимента участок полотна;
• оценка плотности утечки энергии с оболочки кабелей в грунт.

Чтобы выполнить замеры, применяется специальный прибор, если мероприятия проводить на железнодорожных полотнах необходимо выбирать час пик движения транспорта.

Инструменты для замера

Для проверки применяют трансформаторы и подстанции у линии движения – электрод, подключенный к прибору, соединяют с ЗУ и втыкают в 10 метрах от подстанции. Вся возникающая разность фиксируется прибором.

Если предстоит укладка линии труб для водоснабжения важно выявить локацию блуждающих токов, с этой целью определяется разность потенциалов между двумя выборочными точками поверхности земли, размещенными перпендикулярно друг к другу с соблюдением равного расстояния. Такое определение важно выполнять систематически с разрывом в километр

При этом используемые приборы обязательно должны иметь класс точности не ниже 1,5, а сопротивление оборудования от 1 МОм. Применение измеряющих электродов с разностью потенциалов выше 10 мВ. Время проведения одного замера обязательно проходит в пределах 10 мин, а разрыв между процессами 10 сек.

Как решить проблему

Для того, чтобы защититься от действия блуждающих токов, необходимо провести заземление полотенцесушителя и соединить его с другими металлическими частями системы водоснабжения. Чтобы это сделать:

• Нужно соединить конструкцию с трубами системы водоснабжения. Для этого необходимо использовать провод сечением не меньше 4 кв. мм. Если полотенцесушитель установлен в ванной, нужно соединить таким образом все элементы системы между собой.
• Нужно сделать соединение этого провода и заземления в щитке электроснабжения.
• Требуется заземляющий провод прикрепить к полотенцесушителю. Для этой цели можно применить специальный хомут.

Если металлический стояк имеет контакт с землёй для заземления можно сделать подсоединение к нему. Однако иногда нет достоверной информации о том, как происходит на самом деле. Поэтому более надёжным решением будет подключение заземляющего провода к соответствующему контакту на распределительном щитке.

Провод перед подключением необходимо зачистить. С участка, где его присоединяют к трубе, требуется предварительно снять краску. При выполнении этих условий можно быть уверенным в надёжности контакта. Если в доме есть другие части труб, разделённые пластиковыми вставками, нужно при помощи этого провода подключить их все.

В зависимости от особенностей конструкции схемы подсоединения могут отличаться. В тех случаях, когда металл полотенцесушителя непосредственно контактирует со стальными или чугунными трубами, и в них нет пластиковых вставок, описанная здесь проблема не возникает.

Если конструкция сделана из пластика, а для врезки мастер поставил участок трубы из этого материала, то соединение нужно производить между предыдущей металлической частью, последующей и заземлением.

В том случае, когда не только полотенцесушитель, но и трубы системы водоснабжения являются полимерными, при подключении конструкции в одной из двух соединительных труб делают металлическую вставку, которую нужно будет подсоединить к контуру заземления.

Разность потенциалов: причины возникновения

Но откуда берется разность потенциалов, если дом построен с учетом всех действующих норм? В теории при соблюдении строительных правил разности потенциалов быть не должно. Но на практике часто бывает так, что при сборке конструкций и инженерных систем сварные соединения заменяют сгонами. Еще один распространенный вариант – интеграция в схему дополнительных сопротивлений или металлических деталей. И то, и другое может стать причиной возникновения разности потенциалов на противоположных концах трубы и, соответственно, инициировать коррозию металла.

Не стоит забывать и о «конфликте» между металлом и пластиком, который тоже играет важную роль в разрушении различных периферических устройств (к ним относятся и полотенцесушители). Из-за того, что между сантехническим оборудованием из нержавеющей стали и металлическим стояком часто ставятся пластиковые трубы (их используют для выполнения разводки по квартире), связь между этими частями системы разрывается. И хотя стояк в любом случае будет заземлен (в новых многоэтажках это делается посредством системы уравнивания, а в домах старого фонда – через расположенный в подвале здания контур заземления), разность потенциалов все равно образуется. А при движении по трубам воды, которая демонстрирует отличную токопроводность, возникает еще и микротрение, гарантированно ведущее к появлению блуждающих токов. А они, в свою очередь, провоцируют коррозию. Круг замкнулся!

Связь между БТ и коррозией на металле

Особенности применения и срабатывания разных защит трансформатора

Такое разрушение металла называют электрокоррозией. Она не связана с воздействием на металл атмосферных или почвенных факторов. Электрохимическая реакция происходит в результате того, что БТ стараются двигаться по направлению наименьшего сопротивления. В анодной зоне БТ «затекает» в металл. Область металла в этом месте является катодом. Встретив по пути благоприятный участок перехода в рельсы, постоянный ток «вытекает» из металла в почву. При этом область металла на этом участке становится анодом, и молекулы металла с этого анода утекают следом. Это является причиной образования коррозии.