Защита линейных сооружений от коррозии, внешних электромагнитных полей

Защитные меры по коррозии оболочек кабелей связи производятся как на установках электрифицированного транспорта, так и на сооружениях связи.

На электрифицированном транспорте осуществляются следующие меры защиты:
– уменьшают сопротивление рельсов путем качественной сварки стыков;
– улучшают изоляцию рельсов от земли (полотно из гравия, щебня, песка);
– переполюсовывают источники питания так, чтобы заземлялся минусовый электрод.

На сооружениях связи такими мерами защиты являются:
– выбор трассы с менее агрессивным грунтом (песок, глина, суглинок, нежирный чернозем);
– применение кабелей с герметичными полиэтиленовыми шлангами поверх металлических оболочек (обязательно для алюминия и стали);
– электрический дренаж (от электрической коррозии);
– катодные установки (от электрической и почвенной коррозии);
– изолирующие муфты (от электрической коррозии);
– протекторные установки (от почвенной коррозии);
– антивибраторы амортизирующие, рессорные подвески (от межкристаллитной коррозии).

Электрический дренаж, катодные и протекторные установки относятся к активным электрическим методам защиты, остальные — к пассивным.

Электрический дренаж — это отвод блуждающих токов с защищаемого кабеля посредством проводника. Дренаж подключается к кабелю в середине анодной зоны, т. е. там, где кабель имеет наибольший положительный потенциал по отношению к земле. Блуждающие токи по дренажному кабелю отводятся из оболочки защищаемого кабеля к рельсам или минусовой шине, питающей подстанции. В результате анодная зона на кабеле превращается в катодную (рисунок 2).
При необходимости устанавливают несколько дренажей с тем, чтобы на всем сближении кабелей связи с эл. ж. д. оболочка имела отрицательный потенциал. Такие дренажи называются прямыми электрическими дренажами. Прямой электрический дренаж имеет двустороннюю проводимость, поэтому он используется только в устойчивых анодных зонах, например при защите междугородного кабеля от блуждающих токов дистанционного питания.


Рисунок 2 – Электрический дренаж:
а) принцип действия; б) потенциал на кабеле

Рисунок 3 – Схема поляризованного дренажа ПГД:
Д — диод; А — амперметр; R — резистор; К — ключ; СУ — сигнальное устройство

В зонах, где наблюдается изменение знака потенциала оболочки относительно земли, применяют дренажи односторонней проводимости, так называемые поляризованные дренажи. В дренажную цепь включается вентиль, диод или поляризованное реле, обладающее односторонней проводимостью. В результате ток течет только от оболочки кабеля к питающей подстанции электрифицированной железной дороги. Для кабелей связи применяются поляризованные дренажи.

Промышленностью выпускается до 20 типов поляризованных дренажей, но наиболее широкое применение нашли дренажи, указанные в табл. 6.8.

На рисунке 3 показана схема поляризованного дренажа ПГД.

Принцип действия катодной защиты состоит в том, что к оболочке кабеля, имеющей положительный потенциал по отношению к земле (анодная зона), присоединяют отрицательный полюс от постороннего источника постоянного тока, тем самым придавая оболочке отрицательный потенциал. Таким образом, напряжение источника тока переводит анодную зону на оболочке кабеля в катодную. Положительный полюс источника тока заземляют. Принцип работы катодной защиты показан на рисунке 4.


Рисунок 4 – Катодная установка:
а) принцип действия; б) потенциал на кабеле

Протекторная защита, по существу, аналогична катодной защите, только в данном случае для создания отрицательного потенциала на оболочке кабеля используется не посторонний источник тока, а ток, появляющийся за счет разности электрохимических потенциалов при соединении различных металлов (меди ... —0,377, свинца ... —0,126, стали ... —0,44, алюминия ... —1,66, магния ... —2,37). Этот ток направлен от более высокого потенциала к более низкому. В результате его действия разрушению подвергается металл с более низким потенциалом.

Обычно для протекторных электродов (протекторов) используются магниевые сплавы МЛ, состоящие из магния, алюминия и цинка. Электрод представляет собой цилиндр длиной 600—900 мм, диаметром 150—240 мм с контактным стальным стержнем (рисунок 5). Применяются три типа протекторов: ПМ-5У, ПМ-10У и ПМ-20У.

Рисунок 5 – Устройство электродной защиты:
1 — соединительный проводник; 2 — гидроизоляция; 3 — свинец; 4 — заполнитель; 5 — электрод; 6 — контактный стержень; 7 — кабель связи

Принцип протекторной защиты состоит в том, что катодная зона на оболочке кабеля создается в результате ее соединения изолированным проводом с заземленным протекторным электродом, имеющим более низкий электрохимический потенциал, чем потенциал заземляемой оболочки. Такой электрод является анодом, и ток с него будет стекать в землю. Оболочка кабеля при этом становится катодом и, следовательно, защищена от коррозии. Например, разность потенциалов кабеля со свинцовой оболочкой и магниевого электрода составит U = –2,37–(–0,126) =–2,24 В.

Протекторные электроды применяются главным образом для защиты от почвенной коррозии и устанавливаются по два-три на усилительный участок, при этом расстояние между ними и кабелем должно быть не менее 2—6 м, глубина закопки 0,6— 1,8 м. Протектор включается через контрольно-испытательные пункты (КИП).

Сопоставляя подверженность коррозии применяемых в настоящее время кабельных оболочек из свинца, стали и алюминия, следует отметить, что наиболее стойкими к агрессивному воздействию коррозии являются свинец, сталь и, наконец, алюминий. Сильная подверженность алюминия коррозии обусловлена тем, что он разрушается не только в анодной зоне, но и при больших катодных потенциалах. Кроме того, алюминиевые оболочки подвергаются коррозии в результате действия гальванических пар, образующихся в местах контакта оболочек со сталью, медью и свинцом.
Алюминий свободен от коррозии лишь в узком диапазоне отрицательных потенциалов—(0,52—1,48). Свинец и сталь коррозируют лишь в анодных зонах (при потенциалах, больших, чем —0,9 В).

При сравнении различных оболочек следует также иметь в виду, что сталь весьма чувствительна к воздействию кислотных сред и ведет себя до-вольно стойко в щелочных средах. Свинец и алюминий подвержены коррозии в обоих случаях. Стальная гофрированная оболочка разрушается, как правило, по вершинам гофр.
Исходя из изложенного, кабели связи в алюминиевых и стальных оболочках для защиты от коррозии обязательно должны иметь поверх металла герметичную полиэтиленовую оболочку, наносимую в процессе изготовления кабелей.
С целью повышения эффективности защиты дополнительно могут быть применены электрохимические методы защиты с помощью протекторов, ка-тодной защиты, а также электрических дренажей, оборудуемых на участках действия блуждающих токов.

Изолирующие муфты, устанавливаемые на кабеле, разрывают металлическую оболочку и тем самым уменьшают величину блуждающего тока.

Таблица 1 – Основные мероприятия по предохранению сооружений связи от внешних электромагнитных влияний
Источник внешнего влияния Характер влияния Мероприятия, проводимые на линиях

Рессорную подвеску кабеля применяют для уменьшения вредного дей-ствия вибрации при прокладке кабеля по мостам, вблизи автомобильных и железных дорог.
Кроме того, при подвеске кабелей по опорам используют резиновые или пластмассовые гасители в местах крепления кабеля.

Для предохранения сооружений связи от внешних электромагнитных влияний проводится комплекс защитных мер как на влияющих линиях (ЛЭП, эл. ж. д., радиостанции), так и на линиях связи, подверженных влиянию. Перечень основных мероприятий приведен в таблице 1.