Монтаж кабельных линий электропередачи


Защита металлических оболочек кабелей от коррозии

Защита металлических оболочек кабелей от коррозии

В процессе эксплуатации на кабель оказывает негативное влияние окружающая среда. При определенных условиях это может привести к разрушению металлических элементов кабеля. Процесс разрушения металлических элементов кабеля в результате воздействия окружающей среды называют коррозией.

Виды коррозии

В зависимости от условий протекания коррозионных процессов различают следующие виды электрохимической коррозии:

  1. Атмосферная коррозия – характерна для открыто проложенных кабелей. Интенсивность атмосферной коррозии определяется величиной относительной влажностью воздуха, загрязненностью воздуха и характером загрязнения, географической зоной, состоянием поверхности металлической оболочки кабеля (гладкая или шероховатая).
  2. Жидкостная коррозия – характерна для участков кабелей проложенных через водные препятствия (реки, озера, заболоченные местности и т.п.). На интенсивность протекания коррозионных процессов в данном случае влияет: химический состав, скорость движения и температура воды.
  3. Почвенная коррозия – возникает в кабелях проложенных в земле. Коррозионная активность грунта определяется величиной его удельного электрического сопротивления, которая в свою очередь зависит от влажности грунта и концентрации солей. Чем выше удельное сопротивление грунта, тем ниже его коррозионная активность.
  4. Электрокоррозия – разрушение металлических оболочек кабелей проложенных в земле под действием блуждающих токов.

Кроме перечисленных существуют и другие виды коррозионных процессов, которые в меньшей степени влияют на силовые кабели. Рассмотрим более подробно коррозию кабелей, вызванную блуждающими токами.

Электрокоррозия

В результате работы различных электротехнических устройств использующих в качестве токопроводов землю, либо имеющих токопроводящие части, которые находятся в контакте с землей, в земле появляются электрические токи. Величина и направление этих токов изменяется, поэтому их называют блуждающими.

Источники блуждающих токов

Источниками блуждающих токов чаще всего являются электрифицированный транспорт (трамвай, железная дорога, метрополитен, промышленный, карьерный и рудничный транспорт), линии электропередачи и т.д.

Трамвай является источником блуждающих токов Электричка является источником блуждающих токов

Рисунок. Электрифицированный транспорт является источником блуждающих токов

Наиболее опасным источником коррозии для кабельных линий является электрифицированный транспорт, работающий на постоянном токе. Рассмотрим механизм появления блуждающих токов от подобного рода источников.

Механизм появления блуждающих токов

Питание многих видов электрифицированного транспорта (например, трамваев) осуществляется постоянным током по контактной сети от положительного полюса тяговой подстанции. Отрицательный полюс тяговой подстанции присоединяется к рельсам. По такой схеме электроснабжения ток от тяговой подстанции по питающим линиям поступает через контактную сеть и токоприемник к двигателю электрифицированного транспортного средства, а затем по колесам и рельсам через отсасывающие линии идет обратно к тяговой подстанции.

Схема появления блуждающих токов в кабеле

Рисунок. Схема появления блуждающих токов

Рельсы не изолированы от земли, поэтому часть тока ответвляется от них и протекает в грунте. Блуждающие токи могут распространяться на десятки километров от путей электрифицированного транспорта и достигать более 50% значения тягового тока, т.е. десятков и сотен ампер. Встречая на своем пути металлические подземные коммуникации (в том числе кабели, имеющие металлические оболочки), блуждающие токи проникают в них через повреждения в изоляционном покрытии и протекают по ним, как по пути наименьшего электрического сопротивления. В том месте, где токи входят в кабель, образуется, так называемая, катодная зона с отрицательным потенциалом на металлической оболочке кабеля, в том месте, где токи выходят – анодная зона с положительным потенциалом.

Разрушение оболочки кабеля происходит в анодной зоне. На интенсивность протекания коррозионных процессов влияет величина плотности блуждающих токов в анодной зоне.

Мероприятия по защите от коррозии

Различают два вида защиты кабелей от коррозии - пассивная и активная защиты.

К пассивной защите относят следующие методы:

1. Изоляция поверхности металлических оболочек кабелей от агрессивной среды путем применения защитных покровов. Защитные наружные покровы наносятся, как правило, на этапе производства кабельных изделий. Чаще всего применяют наружные покровы из слоев битума или битумного состава, пропитанной кабельной или стеклянной пряжи, выпрессованного полиэтиленового или поливинилхлоридного шланга и др. Открыто проложенные кабели без наружного покрова для защиты металлических оболочек от атмосферной коррозии могут покрываться слоем лака или краски. Так же изолирование кабелей может осуществляться путем прокладки кабелей в трубах, каналах, блоках и др.

2. Понижение степени агрессивности окружающей среды. Данный метод применяется для защиты кабелей проложенных в земле. При пересечении трассы кабельной линии участков с агрессивной средой, траншею на этом участке засыпают нейтральным грунтом для снижения коррозионной активности окружающей среды. Данный метод целесообразен при ограниченной площади зоны коррозионной активности в пределах трассы кабельной линии, в противном случае метод становится технологически и экономически не оправданным.

Схема прокладки кабельных линий в агрессивных грунтах

Рисунок. Схема прокладки кабельных линий в агрессивных грунтах

3. Изменение трассы кабельной линии с целью обхода опасных зон с высокой степенью коррозионной активности.

Активная (электрохимическая) защита основана на создании отрицательного потенциала на металлической оболочки кабеля, в результате чего скорость коррозии замедляется. Применяются следующие методы электрохимической защиты:

1. Катодная защита внешним током заключается в присоединении металлической оболочки кабеля к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока – катодной станции. К положительному полюсу станции катодной защиты присоединяют вспомогательные электроды, которые работают как анод. Ток с анодного заземлителя растекается в почве, поступает на металлическую оболочку кабеля, поляризуя её отрицательно, и создает препятствие для перехода тока из рельсов электрифицированного транспорта на оболочку кабеля.

Схема катодной защиты внешним током металлических оболочек силовых кабелей

Рисунок. Схема катодной защиты внешним током: 1 – станция катодной защиты; 2 – анодный заземлитель; 3 – защищаемый кабель.

В процессе работы катодной защиты анодный заземлитель постепенно разрушается, что требует периодического контроля за его состоянием и своевременной замены. В качестве электродов используют металлический лом из низкосортной стали или чугуна (стальные трубы, рельсы и др.) или более устойчивые к растворению материалы (графит, уголь, железокремнистые чугуны и др.).

2. Протекторная защита является разновидностью катодной защиты, но, в отличие от катодной защиты внешним током, протекторная не требует внешнего источника тока. Металлическая оболочка кабеля присоединяется к металлу (протектору) имеющему более высокий отрицательный электрохимический потенциал. Металлическая оболочка кабеля (катод) и металл протектора (анод) образуют гальванический элемент, в качестве электролита в котором выступает грунт.

Схема протекторной защиты металлических оболочек силовых кабелей

Рисунок. Схема протекторной защиты

Протекторы изготавливают из магния, цинка, алюминия и их сплавов.

Магниевый протектор катодной защиты

Рисунок. Магниевый протектор

3. Электрический дренаж основан на отводе блуждающих токов с защищаемого кабеля в рельсы электрифицированного транспорта или к минусовой шине тяговой подстанции. Электрическое соединение металлической оболочки защищаемого кабеля и источника блуждающих токов выполняют в опасной анодной зоне с помощью проводника (электрического кабеля). Тем самым устраняется опасная анодная зона.

Схема защиты кабеля от коррозии методом электрического дренажа

Рисунок. Схема защиты кабеля от коррозии методом электрического дренажа

При большом расстоянии от анодной зоны металлической оболочки кабеля до источника блуждающих токов или если источник блуждающих токов неизвестен соединение выполняют с анодным заземлителем. Анодный заземлитель может представлять собой чугунный электрод, закопанный в землю рядом с анодной зоной кабеля. В этом случае ток стекает в землю с «жертвенного» анода, который постепенно растворяется, однако коррозия металлической оболочки кабеля прекращается. Так как анодный заземлитель постепенно разрушается, требуется проведение периодического контроля за его состоянием и своевременная замена. В соответствии с законом Фарадея скорость разрушения анодного заземлителя пропорциональна силе тока и времени его прохождения. При силе тока 1 А за год растворяется 33,4 кг свинца; 10,7 кг цинка; 9,1 кг железа; 3,95 кг алюминия.

[Назад]      [Далее]


YouTube
Развитие сайта