Файл: Грызлов, А. Ф. Линейные сооружения городских телефонных сетей учеб. пособие.pdf

тролиза, так как земля в 'подавляющем большинстве случаев пред­ ставляет собой электролит, т. е. водный раствор солей, кислот и щелочей. Следовательно, в процессе прохождения тока ионы метал­ ла перемещаются с анода в электролит и анодный участок раз­

рушается.

Количество разрушающегося металла оболочки кабеля М зави­

Рис. 13.1. Схема прохождения блуждающих токов:

величина протекающего через анод тока, A; t —время протекания

в 1 А переносит в электролит около 34 кг свинца «ли 9 кг железа. В условиях подземного хозяйства города это количество', естествен­ но, может 'изменяться ;в зависимости от состояния грунта и возни­ кающих побочных реакций.

ч а ст о в ел и ч и н у с т е к а ю щ е г о т о к а о т н о с я т н е к ед и н и ц е п о в е р х н о с т и , а к ед и н и ц е

к а б ел я , м; g — к о эф ф и ц и е н т к а са н и я , у ч и ты в а ю щ и й н е п о л н о е со п р и к о с н о в е н и е

п о в ер х н о ст и п о д з е м н о г о с о о р у ж е н и я с о к р у ж а ю щ е й зе м л е й ( д л я г о л ы х к а б ел ей

ц и а л о в м е ж д у о б о л о ч к а м и к а б е л е й и зе м л е й и р ел ь са м и , п л о т н о ст ь т о к а , с т е к а ю ­ щ его с о б о л о ч к и к а б е л я в о к р у ж а ю щ у ю с р е д у и д р .

У д е л ь н о е с о п р о т и в л ен и е г р у н т а и зм е р я ю т м е т о д о м ч ет ы р ех э л е к т р о д о в , у с т а ­ н а в л и в а ем ы х в зе м л ю на о п р е д е л е н н ы х р а с с т о я н и я х д р у г о т д р у г а п о о д н о й л и ­

р а , О м ; а — р а с с т о я н и е м е ж д у д в у м я с о с е д н и м и э л е к т р о д а м и , м . Г л у б и н а з а б и в ­ ки э л е к т р о д о в в г р у н т н е д о л ж н а п р ев ы ш а т ь 1 /2 0 а. У д е л ь н о е с о п р о т и в л ен и е

г р у н т а м о ж е т бы ть т а к ж е и зм е р е н о м е т о д о м « а м п е р м е т р а — в о л ь т м е т р а » с и сп о л ь ­ зо в а н и е м м е д н ы х и ли л а т у н н ы х э л е к т р о д о в .

П е р е х о д н о е с о п р о т и в л ен и е и зм е р я ю т п р и б о р о м М С -0 8 . В е л и ч и н у п е р е х о д н о г о со п р о т и в л ен и я м е ж д у о б о л о ч к о й к а б е л я и зе м л е й п р и у д а л е н н о й т о ч к е и зм ер ен и я

212

от концов кабеля (не менее 3 км) определяют по формуле i/?neD= 4V?2 !г где Яизм — показание прибора МС-08, Ом; г — продольное сопротивлениеТбо-

лочек кабеля, Ом/м. При измерении с конца кабеля эта величина определится формулой Rпер~^2изм/г.

Разность потенциалов между кабелем и землей измеряют контактным методом с применением приборов для измерения напряжений с нулем посередине шкалы и

Рис. 13.2. Электрические измерения при коррозийных исследованиях: а) удельно­ го сопротивления грунта прибором МС-08 и методом «амперметра-вольтметра»^ б) переходных сопротивлений при значительном удалении точки измерения с кон­ ца кабеля и вблизи конца; в) разности потенциалов; г) величины тока по методу компенсации; д) плотности тока утечки

входным сопротивлением не менее 20 000 Ом на 1 В. Для этой цели используют приборы типов М-231, ВАКл2, Ф-432/1, Н373-3 и др. Измерения проводят в смот­ ровых устройствах, контрольно-измерительных пунктах и в отрываемых шурфах.

Величину тока, протекающего по оболочке и броне кабеля, измеряют методом компенсации или по методу падения напряжения. При проведении измерений ме­ тодом компенсации вначале по милливольтметру определяют направление тока в оболочке кабеля, затем подключают батарею так, чтобы ток от нее был направ­ лен навстречу току, проходящему по оболочке кабеля. Величину тока батареи изменяют реостатом до тех пор, пока стрелка милливольтметра не встанет на «0». Это и есть момент компенсации. Теперь по шкале амперметра отсчитывают вели­ чину тока, проходящего по оболочке кабеля.

213

Определение величины тока по методу падения напряжения заключается в измерении падения напряжения между двумя находящимися на некотором рас­

расстояние между точками измерения, м.

Величину плотности тока утечки измеряют с помощью вспомогательного элек­ трода, токособирающей рамки, дифференциального прибора и других, однако по-

.лучаемые результаты являются приблизительными. В качестве вспомогательного электрода используют отрезок кабеля с очищенной до блеска поверхностью, пло­ щадь которой должна быть йе менее 1—2 дм2. Такой электрод располагают в непосредственной близости от кабеля параллельно ему. В цепь между электродом и кабелем подключают миллиамперметр с внутренним сопротивлением не более

1—5 Ом.

Измерения производят непрерывно в течение часа с записью показаний через каждые 10—20 с. Плотность тока утечки определится по формуле i=IK/S, где/ — среднее показание миллиамперметра, мА; 5 — площадь поверхности измеритель­ ного электрода, дм2; К — коэффициент часовой нагрузки ближайшей к месту из­ мерения тяговой подстанции.

Среднюю величину поверхности плотности тока утечки с участка оболочки ка­ беля определяют приблизительно по измеренным величинам тока, проходящего по этой оболочке.

В зависимости от направления и величины токов в оболочке кабеля плотность тока утечки определяется следующим образом:

1) Токи проходят в одном направлении, причем если ток в точке А больше

•* ( 7a + M

П о ч в е н н а я коррозия чашиикает при взаимодействии металла с окружающей почвой (грунтом). Причинами, вызывающими поч­ венную коррозию, являются физико-химические и 'Механические свойства грунтов и металла сооружений; ти;п .грунта, состав и кон­ центрация растворенных .в грунте веществ, кислотность или щелоч­ ность грунта, его влажность, неравномерное проникновение возду­ ха, структура и удельное сопротивление, наличие в грунте бакте­ рий, температура окружающей среды, тип металла, механические напряжения в металле, наличие контактов между различными металлами в сооружении и т. п.

Содержание в грунтах минеральных солей, органических ве­ ществ и газов является основным 'Критерием их коррозийной актив­ ности. Наличие 'влаги в грунте делает возможным протекание про­ цессов электрохимической коррозии. С повышением температуры

214

грунта скорость коррозии свинца и стали увеличивается. При поч­ венной коррозии наблюдаются местные повреждения оболочек ка­ беля, сосредоточенные на небольших участках оболочки, и разру­ шения значительной части поверхности кабеля.

М е ж к р и с т а л л и т п а я коррозия возникает при вибрации каоеля на мостах и проездах с интенсивным движением, при дли­ тельной транопортирОИКе и др. Разрушение оболочки кабеля проис­ ходит преимущественно по границам кристаллитов (зерен) метал­ ла. Оно вызвано действием окружающей коррозионной среды при постоянных и переменных механических нагрузках или без них. Основными причинами, вызывающими межкриюталлитную корро­ зию, являются: химический состав свинцового сплава, .знакопере­ менные нагрузки, вызывающие вибрацию кабеля, растягивающие механические напряжения кабеля, наличие контакта оболочки с грунтовым электролитом, химический состав грунтового электро­ лита и наличие блуждающих токов.

■По характеру распределения повреждений различают коррозию равномерную, когда повреждена приблизительно одинаково вся поверхность металла, и неравномерную, когда поверхность металла повреждена в отдельных местах (пятнами, язвами, очагами). При равномерной коррозии ее результат можно оценить потерей метал­ ла с единицы поверхности за единицу времени.

Скорость коррозии принято отражать в граммах с квадратного метра корро­ зирующей поверхности за час. Для этого взвешивают образцы металла до и пос­ ле их пребывания в коррозионно-активной среде.

Вычисляют скорость коррозии по формуле

пы мероприятий. Первая группа — мероприятия, способствующие уменьшению блуждающих токов в земле: повышение переходно­ го сопротивления между рельсами и землей и проводимости рель­ совых путей, увеличение .количества тяговых гёодстанций и отса­ сывающих линий и их проводимости, уравнивание потенциалов от­ сасывающих пунктов и повышение изоляции рельсов (от металли­ ческих конструкций мостов).

Вторая группа—мероприятия, способствующие уменьшению блуждающих 'токов, попадающих в оболочку кабелей, и уменьше­ нию .их вредного (влияния. Это может (быть достигнуто удалением кабельных трасс от источников 'блуждающих токов, уменьшением количества (пересечений с путями железных дорог постоянного тока, применением электроизолирующих покрытий, нейтрализацией блуж­ дающих токов или 'отводом их к источнику тока.

215

Для нейтрализации блуждающих токов, проникших -в кабельную сеть, используют -метод катодной защиты внешним током, а при не­ значительных положительны-х потенциалах (до 0,3 -В)— анодные электроды (протекторы). Для отвода блуждающих токов -с кабелей

применяют электрические дренажи или дополнительные заземле­ ния — ток-о-отводы.

Наибольшее распространение (получили электрические дренажи, которые 'могут быть прямыми, поляризованными и усиленными! Действие электрического дренажа заключается в отводе блужда­ ющих токов из защищаемого сооружения в (сеть, которая (создает эти блуждающие токи. П р я м о й э л е к т р и ч е с к и й д р е н а ж обладает двусторонней проводимостью и применяется в устойчивых анодных зонах, т. е. там, где исключается возможностыперемены по­ лярности потенциалов. Дренаж состоит из однополюсного рубиль­

}СР

2 1 6

мощью реостата, ограничивать посредством предохранителя к контролировать амперметром. Сигнальное реле включается парал­ лельно п1редО'Хранителю и срабатывает при его перегорании. В на­ стоящее время прямые электродренажи промышленностью не по­ ставляются и при необходимости монтируются «а (месте.

П о л я р и з о в а п я ы й э л е и т р и ч е с к и й д р е п а ж ирименяют, когда потенциал защищаемых кабелей по отношению к рель­ сам (земле) положительный или знакопеременный, а также, когда разность потенциалов («сооружение—рельсы» (больше разности по­ тенциалов «сооружение—земля». Такой дренаж, ib отличие от пря­ мого, имеет (вентильный элемент, обеспечивающий протекание тока в дренаже только в одном направлении —из кабелей в рельсы.

Уси л ен н ы й э л е к г р и ч е-ски й д р ей а ж применяют, ког­ да кабельная сеть имеет положительный или знакопеременный по­ тенциал по отношению к земле, обусловленный действием несколь­ ких источников (блуждающих токов, либо в других 'Случаях, когда его применение экономически оправдано.

Такой дренаж (представляет собой обычную катодную станцию (выпрямитель), но подключаемую отрицательным полюсом к за­ щищаемым кабелям, а положительным—не к анодному заземле­ нию, а к рельсам электрифицированной железной дороги постоян­ ного тока или трамвая. Усиленный дренаж, кроме отвода тока в одном направлении, увеличивает (усиливает) эффект защиты ка­ тодной станции, анодным заземлением которой в этом случае яв­ ляются рельсы.

Электрические дренажи обычно устанавливают в металличес­ ких шкафах размером 964X694X420 .мм на кирпичном фундаменте с габаритами 794x520X150 мм. Дренажный кабель прокладывают в трубах; для защиты (места стыка дренажного кабеля с проводом от рельсового пути устраивают подземную коробку малого типа или иапользуют чугунную муфту.

В смотровом устройстве к кабелям -связи припаивают свинцо­ вую полосу, противоположный (конец которой присоединяют к жи­ лам дренажного кабеля. Площадь контакта (место соединения по­ лосы с кабелем) в квадратных миллиметрах численно должна быть не менее величины максимального отводимого тока в амперах.

Чтобы присоединить дренажный кабель к .оболочке бронирован­ ного кабеля, с последнего снимают сдой кабельной пряжи на рас­ стоянии 150—200 м.м между двумя наложенными проволочными бандажами. Затем зачищают и пропаивают ленты или проволоки брони и .накладывают (бандаж из двух (медных проволок сечением 2—2,5 мм2, концы которых оставляют свободными на длину 100—'150 м.м. Затем броню межд^ внутренними бандажами, подуш­ ку из кабельной пряжи и бумагу удаляют и к свинцовой оболочке кабеля припаивают свинцовую полосу, а к Последней — концы про­ волоки бандажей и жилы перемычки. Место припайки изолируют

пекопеочаной массой.

В процессе строительства кабельной сети все кабели (перепаи­ вают свинцовой лентой для равномерного распределения нотенци-

217

ялов ;по всем кабелям, проложенным в данном -направлении. Для перепайки попользуют -свинцовую полосу шириной 20—40 мм и толщиной 1—2,5 м или медную проволоку диа-метром 1,5—2,0 м-м. В условиях города перепайку производят во всех кабельных шах­ тах и во всех шкафных, разветвительных и угловых колодцах, а так­ же в смотровых устройствах на пересечениях с рельсовыми путями электрифицированных -железных дорог -и -в тех колодцах, -где уста­ новлены из-олирующие -муфты. В прох-оа-ных колодцах и коробках кабели перепаивают через каждые два-три -смотровых устройства.

При применении катодной защиты кабельной -сети используют катодные установки, состоящие из катодной станции (-источника постоянного тока), анодного за-земления и дренажных -кабелей. В качестве -источников постоянного тока -используют -выпрямительные устройства, а -при -отсутствии переменного тока — аккумуляторы.

Принцип действия такой установки заключается -в создании отрицательного потенциала на кабелях за -счет токов катодной установки, втекающих -в кабели -из з-емли !(рис. 13.4).

Катодные -станции -поставляются смонтированными в металли­ ческих шкафах и состоят из -встроенных выпрямителей, имеющих плавную или -ступенчатую (регулировку -выпрямленного напряжения.

Катодные станции устанавливают на стенах, -на опорах и на фундаментах. Питание подводят от -сети -переменного тока -путем прокладки изолированных проводов, бронированного кабеля или строительства воздушной линии- В -качестве анодных заземлите- л-ей -используют стальные трубы, угловую -сталь, рельсы и т. -п., забиваемые -в дно- -вырытой траншеи и соединенные между -собой стальной -полосой. Одновременно с устройством анодного зазем­ ления -оборудуют защитное -заземление, к -которому прис-оединяют каркас и металлический шкаф катодной станции.

Дренажный -кабель от -минусового зажима катодной -станции до кабелей прокладывают в трубах канализации, а от плюсового зажима до анодного за-земления— бронированным кабелем. Концы дренажных кабелей для подключения к зажимам катодной станции разделывают -под наконечники. От катодной станции кабели -про-

218