Электроснабжение электрифицированных железных дорог - Защита металлических сооружений от блуждающих токов и электрокоррозии

Защита металлических сооружений, находящихся в зонах действия блуждающих токов, имеет целью продлить срок их службы, предотвратить повреждения и потери металла при коррозии. Защитные мероприятия направлены на ограничение утечки тяговых токов с рельсов, уменьшение блуждающих токов в сооружениях и устройствах в зоне их действия. Применяют также электрические методы защиты.
Уменьшить утечку токов можно обеспечением высокой проводимости рельсовых цепей и изоляции их от земли, повышением напряжения в контактной сети, уменьшением расстояния между подстанциями, применением более тяжелых рельсов и сваркой их в длинные плети, частой установкой пунктов присоединения отсасывающей линии, применением щебеночного балласта и шпал с высоким переходным сопротивлением.
Для уменьшения блуждающих токов на подземных сооружениях их необходимо прокладывать по возможности дальше от электрифицированных путей, выбирать трассы с высоким электрическим сопротивлением грунта, применять изолирующие покрытия (битумные) и изолирующие канализации (лотки, керамические и асбоцементные трубы), разделять их изолирующими вставками и муфтами.

Рис. 119. Схемы прямого электрического дренажа (а) и катодной защиты (б)
Наиболее эффективными являются электрические методы защиты, которые заключаются в приведении защитного сооружения в такое состояние, при котором потенциал его меньше или равен потенциалу окружающей среды. При этом можно полностью ликвидировать анодные зоны на сооружениях и устранить разъедание их блуждающими токами.
Основными из этих методов являются электрический дренаж (рис. 119, а) и катодная защита (рис. 119, б).
Электрический дренаж обеспечивает отвод блуждающих токов из сооружения в рельсовую сеть или в отрицательную шину подстанции (шину отрицательной полярности). Он может быть прямым, поляризованными усиленным. При прямом дренаже (см. рис. 119, а) создают цепь из предохранителя 1, рубильника 2, клемм 3, к которым подключается амперметр для измерения дренируемого тока, резистор 4 и дренажные кабели 5. Регулируемый резистор служит для ограничения тока в. подземном сооружении. Его регулируют (зимой и летом) так, чтобы потенциал сооружения был примерно равен потенциалу окружающей среды, при этом ток дренажа будет наименьшим. Прямой дренаж обладает двусторонней проводимостью, поэтому его применяют в устойчивых анодных зонах на подземном сооружении.
В знакопеременных зонах, где потенциал сооружения по отношению к рельсам периодически меняет свой знак, применяют поляризованный дренаж (рис. 120). Он включается, когда потенциал сооружения 1 выше потенциала рельсов 11. При положительном потенциале сооружения ток вначале протекает по включающей обмотке контактора и вызывает замыкание контактов 10 и 4. При уменьшении тока или изменении полярности контакты размыкаются и цепь разрывается.
Катодную защиту (см. рис. 119, б) используют на сооружениях, где нецелесообразно осуществлять электрический дренаж (при удаленности сооружения от рельсовых цепей). При катодной защите на сооружение подают отрицательный потенциал от катодной станции 8 с выпрямительным устройством. Положительный полюс установки подключают к заземлителю 7 (старогодные трубы, рельсы), который разрушается под действием стекающего тока. Катодную станцию подключают к сети переменного тока 110—220 В.
На дорогах постоянного тока наблюдаются электро-коррозионные повреждения железобетонных конструкций блуждающими токами. Железобетонные опоры и другие устройства разрушаются вследствие утечки тока с рельсов через их заземления.

Рис. 120. Схема поляризованного электрического дренажа:
1- трубопровод; 2 и 5 — предохранители; 3 — регулируемый резистор; 4 и10— замыкающие контакты; 6 — вентиль полупроводниковый; 7 — дренажная обмотка; 8 — включающая обмотка контактора; 9 — рубильник; 11— рельс
Электрокоррозия арматуры  начинается при плотности тока стенания свыше 0,6 мА/дм2.
Для контроля за блуждающими токами периодически проверяют состояние рельсовой сети и проводят электрические измерения на подземных металлических сооружениях. Контролируют также и защитные установки. При измерениях определяют токи и потенциалы в рельсах, подземных сооружениях, переходные сопротивления и другие величины.