1
"Elektrické parametry koridorových tratí v souvislosti s korozí bludnými proudy" Ing. Jan Matouš, vedoucí specializovaného st ediska Diagnostiky korozních vliv , SŽDC s.o., Technická úst edna dopravní cesty, Úsek elektrotechniky a energetiky, Malletova 10/2363 190 00 Praha 9 – Libe , E-mail:
[email protected], tel: 9722 28747
1. Úvod ednáška objas uje závislosti mezi elektrickými parametry zp tné trak ní cesty na tratích elektrizovaných stejnosm rnou trak ní proudovou soustavou a korozním ohrožením úložných za ízení. Zp tná trak ní cesta na elektrizovaných tratích resp. její elektrické parametry mohou v mnoha ípadech zásadním zp sobem ovliv ovat korozní situaci kovových úložných za ízení, p edevším v okolí stejnosm rných tratí. P i ešení návrh protikorozních ochran je mnohdy nezbytné tyto elektrické veli iny znát, p i rozsáhlých korozních pr zkumech je nutné rovn ž sledovat i trak ní odb ry v napájecích stanicích a zp tné trak ní proudy v kolejích. Komplexní diagnostika zp tné trak ní cesty pak mnohdy p edstavuje velmi efektivní zp sob p i eliminaci únik bludných proud do zem . 2. M ení zp tné trak ní cesty Korozní ohrožení kovových úložných za ízení má vždy svoji p inu, která je více i mén ovlivnitelná. U stejnosm rn elektrizovaných tratí je to zp tná trak ní cesta, resp. její elektrické parametry, kde n které elektrické vlastnosti trati jsou nem nné a v podstat neovlivnitelné. Pat í sem nap . vodivost kolejnicových pás , elektrické parametry stykových transformátor a p ípojných lan, vzdálenosti trak ních napájecích stanic (dále jen TNS) apod. N které parametry se m ní v závislosti na ase, údržb a hustot provozu a sem pat í p edevším m rná svodová vodivost kolejí proti zemi. V n kterých p ípadech však jsou zm ny elektrických parametr velmi rychlé nebo okamžité, sem pat í nap . ukolejn ní a r zné poruchové stavy na železni ním svršku. 3. Poruchové stavy na zp tné trak ní cest Propojení trak ní koleje s ochranným vodi em distribu ní sít V p ípad , že se trak ní kolejnice vodiv propojí s kovovým úložným za ízením (nap . s neživou ástí elektrického za ízení, kovovými rozvody apod.), mohou do t chto za ízení nekontrolovan téct vysoké proudy. V místech, kde proud vtéká do zem na rozhraní kov - p dní elektrolyt (tzv anodická oblast) m že dojít vlivem elektrochemické koroze k haváriím na kovových rozvodech, zemni ích, podzemních nádržích PHM apod. P i m ení úložného za ízení jsou pro tuto situaci typické vysoké kladné potenciály proti referen ní elektrod .
2
Ukolejn ní neživých ástí el. za ízení – princip sobení bludných proud Trak ní kolej
IS Vle ková kolej
Neživé ásti el. za ízení
El. rozvody distribu ní sít
Proudy tekoucí z trak ní koleje do úložných za ízení
Bludné proudy tekoucí z úložného za ízení do zem
Obr. . 1: Princip p sobení bludných proud ochranou p ed nebezpe ným dotykovým nap tím
u za ízení s nesprávn zvolenou
50 40
p o te n c iá l [V /C S E ]
30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 10:00
10:30
11:00
Obr. . 2: Potenciál úložného za ízení proti referen ní elektrod koleje s ochranným vodi em ve ejné distribu ní sít
11:30
12:00
p i propojení trak ní
U rekonstruovaných tratí je situace nebezpe jší práv z d vodu vysokého izola ního stavu kolejí a tím vyššího potenciálu proti úložnému
3
za ízení. Proudy tekoucí do za ízení tak mohou dosahovat desítek, v n kterých p ípadech špi kov i stovek ampér. 100 80 60 40
proud[A]
20 0 -20 -40 -60 -80 -100 10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
Obr. . 3: Proud tekoucí z trak ní koleje do ochranného vodi e ve ejné distribu ní sít
Vadné ukolejn ní Vadné nebo nesprávn zvolené ukolejn ní m že mít rovn ž výrazný vliv na korozi úložných za ízení. astou p inou poruch byly jednorázové pr razky AŽD, které však na rekonstruovaných tratích nahradily opakovatelné pr razky UPO nebo UPOG, obvykle zaru ující stálé izola ní odd lení trak ní koleje od chrán ného kovového za ízení. Na koridorových tratích s vysokým izola ním odporem kolejí proti zemi je kvalitn provedené ukolejn ní s pr razkou UPO nesmírn d ležité, zvlášt pokud se ukolej ují v tší celky p es ukolej ovací lano, p íp. za ízení vykazující nízký zemní odpor, jako jsou osv tlovací lampy propojené zemnícím páskem, gabiony, mostní konstrukce apod. V p ípad že dojde k vodivému propojení trak ní koleje s uzemn ným za ízením, soust edí se tok bludných proud práv do tohoto místa propojení se zemí a m že nebezpe ohrozit kovová úložná za ízení v blízkosti tohoto svodu, zejména pokud se tato porucha vyskytne u TNS. P íkladem je náhodné vodivé propojení kovové konstrukce gabionu na jedné ze zastávek koridorové trati eská T ebová - Olomouc. es ukolej ovací vodi vedený pod nástupišt m docházelo k náhodnému dotyku špatn izolovaného vodi e s kovovými ástmi gabionu a zemnícího pásku osv tlovacích lamp. Tímto propojením došlo k izemn ní jinak dob e odizolované trak ní koleje s možností návratu bludných proud zp t ke zdroji – TNS. V blízkosti tohoto nástupišt tak vznikla anodická oblast projevující se výrazným rozptylem korozních potenciál . V této lokalit byla z výše uvedených p in korozn ohrožena
4
kovová úložná za ízení napojená na vzdálenou zem (ochranný vodi ve ejné distribu ní sít ).
U ko lejn ný ga bion – princip p s oben í b ludný ch pro ud V odivé propojení kole je s gabio nem a ze m nícím pásk em
DC TNS
T rak ní ko lej
Z astávka zp evn n á g ab ion y P E N ve e jn é dis trib u ní sít
R odinné d om k y
Ú ložná za ízen í R D v kontak tu s vlh kou zdí
L eg end a A nod ická ob last
K a todická ob last
P rou d tekouc í z ga bionu do trak ní kole je a T N S
B ludné prou dy
Obr. . 4: Princip korozního ohrožení kovových potrubí v rodinných domech
Na grafických záznamech potenciál trak ní koleje a úložných za ízení proti referen ní elektrod je patrný jejich inverzní charakter, jednozna potvrzující souvislost mezi proudy v trak ní kolejí a sobením bludných proud v rodinném dom (viz obr. . 5) Naopak shodn orientované grafické záznamy potenciálu trak ní koleje a konstrukce gabionu prokazují jejich vodivé propojení (viz obr. 6) [V] 13.3.2009, 9:41:24 -15.0
13.3.2009, 10:22:16
-14.0 -13.0 -12.0 -11.0 -10.0 -9.0 -8.0 -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 :45
:50
:55
10h
:05
:10
:15
:20
5
[V] 13.3.2009, 9:41:24 -10.0
13.3.2009, 10:22:16
-9.0 -8.0 -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 :45
:50
:55
10h
:05
:10
:15
:20
Obr. . 5: Potenciály trak ní koleje (horní graf) a úložných za ízení v RD (spodní graf) proti referen ní elektrod (grafické záznamy jsou orientovány inverzn ) [V] 12.3.2009, 10:26:56 -10.0
12.3.2009, 12:04:05
-9.0 -8.0 -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 :30
:40
:50
11h
:10
:20
:30
:40
[V] 12.3.2009, 10:26:56 -10.0
:50
12h
12.3.2009, 12:04:05
-9.0 -8.0 -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 :30
:40
:50
11h
:10
:20
:30
:40
:50
12h
Obr. . 6: Potenciály trak ní koleje (horní graf) a konstrukce gabionu (spodní graf) proti referen ní elektrod (grafické záznamy jsou orientované shodn )
Odizolování neelektrizovaných tratí a vle ek Každé vodivé propojení kolejí stejnosm rné a nezávislé trakce znamená ve své podstat op t p izemn ní trak ních kolejí s následným únikem bludných proud do neelektrizovaných kolejí. Toto propojení že být zp sobeno absencí izolovaných styk (dále jen IS), vadným (proraženým) IS, p ípadn i vozy odstavenými p es IS. V n kterých ípadech jsou neelektrizované trat (p edevším u vle ek) využívané jako náhodný zemni , který usnad uje bludným proud m vstup do zem a následn do úložných za ízení. Tyto p ípady mohou být obzvláš nebezpe né a mohou zp sobit rozsáhlá korozní poškození úložných za ízení v dané lokalit , v n kterých p ípadech (obvykle p i výluce TNS) dochází i k jisk ení a ho ení izolovaného styku s jeho následným poškozením nebo zni ením.
6
4. Záv r Obecn lze tedy konstatovat, že poruchové stavy na rekonstruovaných tratích jsou sice mnohem mén asté než na nerekonstruovaných, o to však mohou být závažn jší. Velmi d ležité je si uv domit, že každé p ipojení kovového za ízení k trak ním kolejím podléhá p ísným zásadám a je vždy t eba mít souhlas správce za ízení – Správy železni ní dopravní cesty. Abnormální stavy na úložných za ízeních z hlediska korozního ohrožení je možno konzultovat s naším specializovaným st ediskem, což se již v mnoha p ípadech osv ilo.
