Монтаж кабельных линий в земле - Коммуникации и связь - Скачать бесплатно

кабеля, воз¬никающая под воздействием блуждающих в земле токов, по сравнению с
почвенной является более опасным видом корро¬зии. Рассмотрим причины
возникновения в земле блуждающих токов.

Как известно, питание электровозов и электросекций на ряде наших
электрифицированных железных дорог, а также питание электродвигателей трамвая
осуществляется постоянным током, подаваемым от тяговых подстанций по контактной
сети; обратным про-водом, по которому ток воз¬вращается на тяговую
под¬станцию, являются рельсы. Вследствие того что рельсы . представляют для
тока из¬вестное сопротивление, боль¬шая часть возвращающегося на
подстанцию тока ответвляется в землю и протекает по земле; протекающий по земле
ток и принято называть блужда¬ющим.

Если параллельно рельсам проложен подземный кабель, то блуждающий ток будет
стремиться пройти по металлической обо¬лочке и броне кабеля. При принятой
полярности ток у места нахождения электровоза будет входить в оболочку и броню
кабеля, а в районе тяговой подстанции выходить из них. Те участки кабеля, на
которых блуждающие в земле токи входят в оболочку и броню кабеля, принято называть
катодными зонами, так как оболочка и броня кабеля на этих участках имеют
отрица¬тельный потенциал по отношению к окружающей их среде. Участки кабеля,
на которых блуждающие токи выходят из оболочки и брони кабеля в землю, называют
анодными зонами, так как на этих участках оболочка и броня имеют положительный
потен¬циал по отношению к земле. В месте выхода тока из оболочки и брони, т.
е. в анодной зоне, будет происходить электролиз ме¬талла оболочки и стальной
брони, вызывающих их коррозию.

Насколько большой вред могут причинить защитным покровам кабеля блуждающие токи,
можно видеть из того, что постоянный ток 1 А, выходящий из оболочки и брони кабеля
в землю, может разрушить в течение года около 35 кг свинца, 9 кг стали или 3 кг .
алюминия. При этом следует учесть, что блуждающие токи, про¬текающие по
оболочке кабеля, в особо неблагоприятных случаях могут достигать десятков ампер.
Проложенный в земле кабель со свинцовой оболочкой в том случае считается
защищенным от коррозии, если во всех точках потенциал оболочки кабеля по отношению
к земле является отри¬цательным. Коррозия алюминиевых оболочек кабелей,
вызывае¬мая постоянным блуждающим током, может происходить как на анодных, так
и на катодных участках. Блуждающие токи на участках железных дорог,
электрифи¬цированных по системе однофазного переменного тока, также протекают
по оболочке и броне, проложенных вблизи кабелей. Однако эти токи имеют переменный
по знаку потенциал (по отно¬шению к земле), изменяющийся с периодичностью 100
раз в секунду, и вследствие этого практически не оказывают коррозион¬ного
воздействия на свинцовую оболочку и стальную броню кабе¬лей. Исследования
показали, что алюминиевые оболочки кабелей могут коррозировать под воздействием
блуждающих переменных токов. Однако в конструкции кабелей с алюминиевой оболочкой
предусмотрена ее защита в виде пластмассового шланга или не¬скольких слоев
поливинилхлоридной ленты. Эти покрытия надеж¬но защищают алюминиевую оболочку
от почвенной коррозии и коррозии блуждающими постоянными или переменными токами.
Однако эффективность покрытия имеет место только в том случае, если в стыках
строительных длин проложенного кабеля надежно изолированы от земли его концы и
соединительная или разветвительная муфта.

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия свинцовых оболочек кабеля воз¬никает вследствие
его длительной вибрации, вызываемой дви¬жущимся транспортом, если кабель
проложен на железнодорож¬ных или автодорожных мостах или вблизи от
железнодорожных или трамвайных путей, и при длительной транспортировке
ка¬беля, если барабаны с кабелем недостаточно амортизированы. Возникающие при
вибрации кабеля знакопеременные нагрузки в оболочке приводят к усталости материала
оболочки и ее растре¬скиванию, происходящему преимущественно по границам
кристал¬литов (зерен) свинца. В появившихся мелких трещинах происхо¬дит
образование окиси свинца, что ускоряет процесс коррозии. Алюминиевые оболочки
кабелей практически не подвержены межкристаллитной коррозии.

Мероприятия по защите кабелей от коррозии

Защита кабелей от почвенной коррозии. Чтобы предохранить кабель от почвенной
коррозии, трассу кабелей следует выбирать так, чтобы она не проходила в грунтах с
большим содержанием извести, в болотистых и топких местах. Необходимо обходить
места скопления кислот и участки с насыпными грунтами, содержащими каменноугольные
смолы и шлаки, места свалок мусора и промыш¬ленных отходов, а также районы
стока загрязненных промышлен¬ных вод. В тех случаях, когда не представляется
возможным избежать прокладки кабеля в таких грунтах, для защиты металличе¬ских
оболочек кабелей применяют кабели с пластмассовыми изолирующими покрытиями
оболочки. Хорошую защиту от почвен¬ной коррозии дает прокладка кабелей на
участках с агрессивными грунтами в асбестоцементных трубах. Для защиты кабелей от
почвенной коррозии используют также электрические методы защиты (катодные
установки, протекторы), описание которых дано ниже.

Защита кабелей от коррозии блуждающими токами

 Одним из основных мероприятий по защите кабелей от коррозии блуждающими
токами на электрических железных дорогах постоянного тока является ограничение
величины токов утечки из рельсовых нитей в землю. Для этого повышают
электропроводимость рельсовых нитей и переходное сопротивление между рельсами и
землей. Повышение электропроводимости рельсовых нитей достигается установкой в
месте стыков отдельных звеньев рельсов приварных рельсовых соединителей, которые
делают из скрученных в жгут медных проволок общим сечением не менее 70 мм2. При
этом со¬противление стыка не должно превышать сопротивления 3 м сплошного
рельса. Увеличение переходного сопротивления между рельсами и зем¬лей
достигается применением шпал, пропитанных креозотом или другими не проводящими
тока масляными антисептиками, при¬менением щебеночного или гравийного балласта
и отводом воды с поверхности  пути.

Сопротивление изоляции рельсовых нитей, уложенных на же¬лезобетонных шпалах,
должно быть не ниже, чем при применении деревянных шпал. Для этой цели между
подошвой рельса и желе¬зобетонной шпалой устанавливают резиновые прокладки, а
болты, крепящие рельс к шпале, изолируют от тела шпалы изоляцион¬ными втулками
и шайбами. На станциях и перегонах между подошвой рельса и балластом должен быть
зазор не менее 30 мм. Правилами техники безопасности предусмотрено
электриче¬ское соединение металлических и железобетонных опор контактной сети
с ходовыми рельсами. Если сопротивление заземления этих опор меньше 20 Ом, то для
уменьшения утечки токов из рельсов в землю опоры на перегонах и станциях
присоединяют к рельсам не непосредственно, а через искровые промежутки (искровые
раз¬рядники). Кроме того, рельсовые нити изолируют от ферм мостов и
железобетонной
арматуры.                                                          


Другим мероприятием по защите кабелей от коррозии блуждающими токами является
повышение переходного сопротивления между кабелем и окружающим его грунтом, а
также между ка¬белем и рельсами электрической железной дороги или трамвая. Для
этого кабели стараются по возможности прокладывать вдали от рельсов. В местах
пересечения кабелей с рельсами устраивают кабельную канализацию из
асбестоцементных труб. Наряду с при¬менением дополнительных  
изолирующих   покрытий   аналогично защите от почвенной
коррозии осуществляют прокладку кабелей в деревянных  или железобетонных
желобах.

При прокладке кабелей по металлическим или железобетонным мостам эти кабели
тщательно изолируют, не допуская электриче¬ского соединения металлических
оболочек кабеля или стальных труб, в которых он проложен, с металлическими
деталями мостов. Повышение переходного сопротивления между кабелем и рель¬сами
достигается также выполнением рекомендаций по прокладке и монтажу кабелей. К их
числу относятся рекомендации об изоля¬ции  кабеля от корпусов релейных
шкафов,  изоляция от муфты светофорного  станка  и 
металлического основания светофорной мачты и т. п.

Электрические методы защиты. Наряду с перечисленными методами защиты широко
применяются электрические методы защиты кабелей от коррозии блуждающими токами. К
электрическим методам защиты относятся электрический дренаж, катодная защита,
анодные электроды и электрическое секционирование. Электрический дренаж
представляет собой устройство для отвода блуждающих токов со свинцовой оболочки и
брони проложенного в земле кабеля в ту электрическую систему, которая создает эти
токи.

Присоединение электрического дренажа к кабелю производится в точке, где потенциал
кабеля выше потенциала той части сети, куда отводятся блуждающие токи, т. е. в
анодной зоне. Если такое состояние потенциалов остается постоянным, то применяется
так называемый простой электрический дренаж. Простой дренаж представляет собой
изолированный от земли провод, соединяющий оболочку и броню защищаемого кабеля с
тяговым рельсом или другой частью обратной сети. Так как при наличии дренажа ток
из оболочки и брони кабеля отводится через дренажный провод, то электролиз
(коррозия) в месте выхода тока из оболочки кабеля отсутствует. Резистор R в цепь
дренажа включается для ограничения тока в этой цепи. Для этой же цели служит
плавкий предохранитель Пр. Включенное параллельно предохранителю реле Р при
перегорании предохранителя замыкает свои контакты и по сигнальной цепи передается
сигнал о выключении дренажной установки. Подключив к зажимам амперметр и выключив
рубильник, можно измерить величину отводимого через дренаж тока.

Электрический дренаж  весьма прост по конструкции, но обладает существенным
недостатком, так как применим только в устойчивых анодных зонах.   Если
в месте подключения дренажа, имеющего двустороннюю проводимость, потенциал рельсов
изменится и станет выше потенциала оболочки кабеля, то в дренаже появится обратный
ток, т. е. ток из рельсов в оболочку кабеля. Протекающий по оболочке кабеля
обратный ток будет уходить с оболочки кабеля в землю в другом месте, т. е.
образовывать анодную зону там, где дренажа может не оказаться, и, следовательно, в
этом месте будет наблюдаться коррозия оболочки кабеля. Поэтому более широкое
распро¬странение для защиты кабелей от коррозии получили так на¬зываемые
поляризован¬ные дренажи, облада-ющие односторонней проводи¬мостью.
Известен целый ряд конструкций поляризованных дренажных установок с
приме¬нением в схеме поляризованных реле и вентилей.

Рассмотрим в качестве при¬мера наиболее простую схему поляризованного дренажа
с селеновым выпрямителем или герма¬ниевым диодом, называемого вентильным
дре¬нажем. Ток из оболочки кабеля может свободно идти к рельсам, а в том
случае, когда потенциал рельсов станет выше потенциала оболочки кабеля, тока в
цепи дренажа практически не будет, так как включенный в цепь вентиль
пред¬ставляет для токов обратного напряжения большое сопроти¬вление.
Катодная защита применяется главным образом в ме¬стах с явно выраженными
анодными зонами на кабельных оболоч¬ках. Принцип действия этой защиты
заключается в том, что на участках, где наблюдается выход блуждающих токов из
оболочки кабеля, к последней подключают отрицательный полюс какого-либо источника
постоянного тока. Обычно постоянный ток полу-чают от выпрямителя (селенового или
собранного на германиевых диодах), получающего питание от сети переменного
тока.

Принципиальная схема катодной уста¬новки состоит из выпрямителя В,
получающего питание от сети переменного тока, напряжением 127/220 В через
трансформа¬тор Тр. Отрицательный полюс выпрямителя на стороне
выпрямлен¬ного напряжения подключают в анодной зоне к металлической оболочке и
броне кабеля, а положительный полюс - к специаль¬ному заземлителю (аноду),
имеющему сопротивление растеканию порядка 1-5 Ом и устанавливаемому на расстоянии
не менее 50 м от защищаемого кабеля. В приведенной схеме ток от
положитель¬ного полюса выпрямителя течет по изолированному от земли проводу к
заземлителю и далее, растекаясь по земле, входит в обо¬лочку кабеля и
возвращается по другому проводу к отрицатель ному полюсу выпрямителя.

 

Использованная литература:

1. Марков М.В., Михайлов А.Ф. Линейные сооружения железнодорожной
автоматики, телемеханики и связи М; 1980.

2. ПУЭ. М;2000

3. Мучкин А.Я., Парфёнов К.А. Общая электротехника М; 1965