Защита кабелей 1-10 кВ от коррозии - Защита кабельных линий от коррозии
Существуют два направления в области защиты кабелей от коррозии: создание конструкции кабеля, препятствующей процессу коррозии и канализация кабелей в условиях, локализирующих коррозионные процессы (условно — пассивная защита кабеля от коррозии) и защита кабелей от коррозии специальной аппаратурой (условно — активная защита). Разумеется, иногда оба направления защиты дополняют друг друга.
Пассивная защита кабелей от коррозии.
Рис. 2. Потенциальная диаграмма в зоне железнодорожного транспорта, электрифицированного на постоянном токе.
а — потенциальная диаграмма «рельсы — земля»; б — потенциальная диаграмма «кабель — земля»; А — анодная зона: К — катодная зона.
Во время эксплуатации в элементах кабеля происходят необратимые процессы: старение и коррозия, приводящие в конечном итоге к снижению его электроизоляционных качеств. Конструкция кабеля, в которой для защиты от коррозии предусмотрены специальные покровы, представлена на рис. 2. Защитные покровы состоят из подушки и наружного покрова. Подушка выполняется из волокнистого материала (как правило, поливинилхлорида), накладываемого слоями поверх оболочки кабеля. Подушка защищает оболочку от химической и электрохимической коррозии, одновременно предохраняя ее от повреждения броней. Наружный покров, выполненный также из волокнистого материала и накладываемый поверх брони, предназначен для защиты оболочки и брони от коррозии и механических повреждений.
К пассивной защите кабелей от коррозии условно можно отнести и следующие мероприятия: запрещение загрязнения трасс кабельных линий различного типа отбросами; замена грунта в траншеях землей, нейтральной в отношении коррозии свинцовой или алюминиевой оболочки; изменение трассы табельной линии; прокладка кабелей в сооружениях (туннели, коллекторы, каналы, блоки и т. д.).
Активная защита кабелей от коррозии.Все виды электрохимической коррозии, как правило, возникают при положительном (анодном) потенциале на сооружении. Основной принцип электрической защиты заключается в том, чтобы защищаемый кабель на всем протяжении имел по отношению к земле, а точнее, по отношению к окружающей его электролитической среде отрицательный (катодный) потенциал. Отрицательный потенциал на кабеле гарантирует прекращение выхода тока, а следовательно, и унос, т. е. коррозию металла кабеля.
На практике электрическая защита (или катодная поляризация) осуществляется с помощью электрического дренажа (для защиты кабеля от блуждающих токов); внешних источников тока или так называемой катодной защиты кабеля (от почвенной электрохимической коррозии); анодных гальванических электродов или так называемой протекторной защиты (от почвенной электрохимической коррозии).
В отдельных случаях целесообразно комплексное применение всех перечисленных видов электрической защиты.
Электрический дренаж.Наиболее неблагоприятным участком с точки зрения появления на кабеле анодной зоны является участок его сближения с элементами рельсовой сети электрифицированного транспорта (рельсы — отсасывающие пункты — отрицательная шина тяговой подстанции). Здесь потенциал земли, как правило, постоянно или временно оказывается ниже потенциала кабеля, или, наоборот, потенциал кабеля по отношению к земле является максимальным (рис. 3, а).
Рис. 3. Принцип действия электрической дренажной защиты.
а — потенциальная диаграмма «кабель — земля» до включения защиты; б — потенциальная диаграмма «кабель — земля» после включения защиты: 1 — отсасывающий пункт; 2 — отсасывающий кабель; 3 — кабель; 4 — дренажное устройство; А — анодная зона; К — катодная зона.
Электрическое дренирование заключается в том, что кабель, соединяясь с элементами рельсовой сети, приобретает отрицательный потенциал по отношению к земле, т. е. приходит в катодное состояние (рис. 3, б). Процесс коррозии не возникает, а блуждающий ток из кабеля через дренирующее устройство возвращается к источнику, создающему этот блуждающий ток. На практике применяют прямые, поляризованные, усиленные, и автоматические типы дренажных устройств.
Электрический дренаж предохраняет кабель и от почвенной электрохимической коррозии.
Катодная защита.
Рис. 4. Принципиальная схема катодной защиты.
Основным элементом катодной установки является источник постоянного тока. Отрицательный полюс источника подключают к кабелю, а положительный — к анодному заземлителю (рис. 4). Ток, протекающий от анодного заземлителя к защищаемому кабелю, создает в земле электрическое поле, обусловливающее уменьшение потенциала сооружения, что приводит к прекращению в нем анодных коррозионных процессов. На практике применяют катодные установки нормального и автоматического исполнения. Катодную защиту применяют и для защиты кабеля в зонах электрифицированного транспорта.
Протекторная защита.Протекторная защита по принципу действия представляет собой разновидность катодной защиты, в которой отсутствует источник внешнего тока. Катодная поляризация в катодной защите достигается соединением кабеля с минусом внешнего источника тока, а в протекторной защите — соединением кабеля с электродом, имеющим по сравнению с ним пониженный (более отрицательный) электрохимический потенциал (рис. 5). Протекторная установка представляет собой гальванический элемент, в котором анодом является протектор, катодом — защищаемый кабель, а электролитом — окружающая почва. Потеря металла в протекторе под действием коррозии в нем не превышает потери металла в кабеле без защиты. Протектор представляет собой электрод, выполненный из магниевого сплава. Обычно зона протекторной защиты вдоль кабеля ограничена несколькими десятками метров.
В ближайшем будущем вся аппаратура по электрической защите от коррозии подземных сооружений (в том числе и кабельных) будет унифицирована.
Рис. 5. Принципиальная схема протекторной защиты. 1 — кабель; 2 — анодный электрод (протектор); 3 — соединительные «провода; 4 — контрольный пункт; 5 — обмазка (заполнитель).
Защита кабельных конструкций от коррозии.Для открытой прокладки кабелей применяют кабельные конструкции (стойки и полки), лотки (сварные и перфорированные), а для скрытой прокладки кабелей в трубах — различные крепежные изделия. Для защиты этих изделий от коррозии используют лакокрасочные антикоррозионные покрытия: грунты типа ХС-010 или эмали типов ХСЭ-23, ХСЭ-25 или ХВ-1100. Защитное покрытие наносят на за водах-изготовителях, а непосредственно перед монтажом на монтажно-заготовительных участках изделия вновь окрашивают. Периодическая окраска рекомендуется в качестве профилактических мер борьбы с коррозией.
Наиболее прогрессивным методом защиты кабельных, изделий от коррозии является их оцинковка. Помимо непосредственной защиты конструкций, противокоррозионные мероприятия должны предусматриваться и в строительной части кабельных сооружений. Сооружения должны быть тщательно гидроизолированы и иметь специальные стоки и приямки для приема просочившейся воды.
"