2.2. Техническое обслуживание электрических кабелей связи

Организация технического обслуживания осуществляется Центральной станцией связи — филиала ОАО «РЖД» через дирекции связи — структурного подразделения ЦСС и региональные центры связи - структурного подразделения дирекции связи. Основным производственным подразделением, осуществляющим эксплуатацию междугородных кабельных линий, является кабельный участок. Основной нормативный документ - Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту объектов электросвязи ОАО «РЖД», утвержденная и введенная в действие от 30.04.2009 № 905р.

Вновь построенные или реконструированные линии автоматики, телемеханики и связи принимаются в постоянную эксплуатацию специальными комиссиями действующими в соответствии с прави­лами и инструкциями по приемке в эксплуатацию законченных строительством объектов.

Техническое обслуживание линий, принятых в эксплуатацию, заключается в выполнении штатом РЦС регламентированных нормативными документами мероприятий и технологических операций, направленных на обеспечение безотказной работы соответствующих устройств.

Согласно инструкциям при обслуживании кабель­ных линий проверяют состояние трассы кабеля, кабельных сооружений, кабельной арматуры (кабельных шкафов, боксов, плинтов, муфт различного назначения); выявлен­ные дефекты устраняют. Следят за тем, чтобы на трассе кабеля не производились не согласованные заранее земляные работы, устраня­ют повреждения, проводят мероприятия по защите кабеля от кор­розии и т. д. Более сложные и трудоемкие работы, которые не мо­жет выполнить персонал, проводящий текущее обслуживание, выполняют при капитальном ремонте кабельных линий. К работам, выполняемым при капитальном ремонте, относятся такие, как пере­кладка, углубление и замена кабелей, приведение электрических характеристик кабельных линий к нормам, замена и ремонт кабель­ных сооружений и т. п.

При обслуживании воздушных линий чистят и заменяют негод­ные изоляторы, вязки, временные соединения проводов, выправляют опоры, заменяют аварийные опоры, вырубают кусты под проводами, регулируют стрелы провеса проводов и др. Более сложные и трудоем­кие работы выполняют при среднем и капитальном ремонтах.

В обязанности эксплуатационного штата входит также прове­дение электрических измерений цепей воздушных и кабельных ли­ний, которые проводят периодически и после ремонтных работ. Все изменения на линиях в процессе их эксплуатации и ремонта обяза­тельно следует отразить в технической документации: в паспортах, схемах, планах трассы и протоколах электрических измерений.

Организация работ по техническому обслуживанию линий зави­сит от оснащенности участка устройствами связи, средствами передвижения, от квалификации эксплу­атационного штата и других факторов.

Наиболее часто повреждения кабеля возникают из-за проникно­вения в него влаги при нарушении герметичности оболочки из-за коррозии, нарушения правил прокладки, недоброкачественной пай­ки кабельных муфт и механических повреждений, вызванных сме­щениями грунта, или небрежными земляными работами на его трас­се. Для предохранения кабеля от проникновения в него влаги, при нарушении целостности оболочки кабельные линии содержат под постоянным избыточным давлением, что позволяет контролировать герметичность оболочки и определять место ее повреждения. Кроме этого, при незначительных повреждениях оболочки поток газа, вы­ходящего в месте ее повреждения, препятствует проникновению внутрь кабеля влаги, что повышает надежность кабельных линий.

Содержание кабеля под постоянным избыточным газовым давлением

Наиболее часто повреждения кабеля возникают из-за проникновения в него влаги при нарушении герметичности оболочки вследствие коррозии, механических повреждений, вызванных смещением грунта или небрежными его раскопками на трассах кабелей, а также вследствие нарушения правил прокладки кабеля и недоброкачественной пайки соединительных и разветвительных кабельных муфт.

При содержании кабеля под постоянным избыточным давлением кабельную линию делят на герметизированные участки, называ­емые газовыми секциями, длина которых для кабелей магистраль­ной связи, как правило, равна усилительному участку высокочас­тотных цепей. По концам газовой секции, а также на всех осветлениях от магистрального кабеля устанавливают газонепроницае­мые муфты. Внутри газовых секций создают избыточное газовое, давление.

Существует две системы содержания кабелей под избыточным давлением:с автоматическим и периодическим наполнением кабелей газом. На кабельных линиях дальней связи наибольшее рас­пространение получила система с автоматическим наполнением. В этой системе по концам газовой секции размещают автоматические установки УСКД, в которой в качестве газа используют сухой воз­дух.

Установка УСКД (рис. 1) обеспечивает автоматическую подачу в кабель сухого воздуха, контроль за расходом газа, пода­чу сигнала о нарушении герметичности и понижении давления в баллоне с газом.

Рис. 1

Газ из баллона высокого давления (40 л, давление 15 МПа) (или oт компрессора с давлением 0,3…0,8 МПа) через осушительную камеру высокого давления 2 подается в редуктор 4 с обратным клапаном.

Обратный клапан необ­ходим для отключения баллона от установки при снижении давле­ния до 2 МПа. Затем газ подается в редуктор 5 низкого давления, на выходе которого устанавливается стабильное давление (49±2) кПа, поддерживаемое автоматически при расходе газа не более 3 л/мин. Далее газ проходит через осушительную камеру низкого давления 12, пневматический сигнализатор 6 и блок ротаметров 7. В блоке ротаметров после прохода через индикатор влажности 10 газ посту­пает в ротаметры 9 для контроля за расходом газа в каждом кабеле и через штуцера 8 – в кабели. Безопасность работы установки обеспечивается предохранительными клапанами. Герметичность кабе­ля фиксирует пневматический сигнализатор 6, а снижение давления в баллоне — электроконтактный манометр 3. Манометр 11 контролирует давление газа, подаваемого в кабель.

Э

ффективность содержания кабеля под избыточным давлением в значительной степени зависит от количества газа, помещающегося в кабеле (на единицу длины), а также от скорости распространения газа. При разгерметизации кабельной линии, т. е. появлении отверстия, струя выходящего через него газа предохраняет кабель от проникновения влаги. Чем больше отверстие, тем быстрее будет снижаться давление в районе повреждения, и поэтому чем больше запас газа (в кабеле) и чем быстрее он будет распространяться от источников подкачки до района повреждения, тем продолжительнее будет защитное действие избыточного давления.

Для осуществления непрерывного контроля за герметичностью оболочки кабеля, а также определения района повреждения используются методы учета расхода газа и манометрический.

Метод учета расхода газа основан на учете расхода газа, подаваемого в кабель с обоих концов участка для компенсации утечки, вызванной повреждением оболочки. Учитывая, что при установившемся режиме распределения давления в кабеле объем газа, подаваемого с обоих концов участка для компенсации утечки, обратно пропорционален расстоянию до места утечки, по расходу газа за единицу времени определяют район повреждения. При этом методе отпадает необходимость в специальных сигнальных жилах. Метод позволяет определять район повреждения, если на участке имеется только одно место утечки.

Манометрический метод основан на одновременном измерении манометрами давления в нескольких точках участка, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. По результатам измерений строят график распределения давления, характеризующийся двумя наклонными кривыми, расходящимися от места утечки газа. Пересечение этих кривых соответствует району утечки газа (рис. 2)

Рис. 1

Точное определение места повреждения оболочки устанавлива­ют с помощью индикаторных газов. Для этого в ближайшую к гра­нице поврежденного участка муфту впаивают вентиль и снижают избыточное давление (открывают вентиль на 20—30 мин). В течение 5—10 мин вводят в кабель фреон под давлением 50—60 кПа. Для обеспечения движения газа вдоль кабеля нагнетают сухой воздух под давлением 50—90 кПа. Через 12 —15 ч после введения фреона начинают обследовать трассу, для чего предварительно через 1,5—2 м над кабелем устраивают шурфы диаметром 2 см и глубиной 25–30 см. Обследование производят течеискателем (прибор, реа­гирующий на присутствие фреона), беря пробу воздуха в шурфах. Максимальная концентрация газа будет непосредственно над местом повреждения кабеля.

При ремонте кабелей после определения на трассе кабель­ной линии места повреждения оболочки или муфты кабель или муфту откапывают и поднимают над поверхностью дна тран­шеи или котлована на высоту не менее 0,3 м. Для определения характера и размеров повреждения в оболочке кабеля или кор­пусе муфты делают разрезы — «окна».

При слабой влажности поясной бумажной изоляции в рай­оне повреждения сердечник кабеля просушивают и монтируют накладную муфту. Если влажность бумаги поясной изоляции велика, то прорезанием «окон» через 3—5 м в обе стороны от места повреждения определяют расстояние, на котором влага повредила сердечник. Поврежденный кабель на этой длине за­меняют (делают вставку).

Устранить понижение сопротивления изоляции жил кабеля в муфте сушкой сростка можно лишь в том случае, если влага из муфты не проникла в кабель. Если у обрезов оболочки в муфте поясная изоляция влажная, кабель считают поврежденным и для устранения повреждения необходима прокладка вставки. Если площадь повреждения оболочки (кабеля) мала и влага не полу­чила доступа к сердечнику, металлическую оболочку вокруг от­верстия обслуживают и запаивают, полиэтиленовую оболочку в месте повреждения заваривают прогревом через стеклоленту подмотки из четырех-пяти слоев полиэтиленовой ленты.

Чтобы устранить повреждение в муфте, необходимо предва­рительно полностью или частично ее демонтировать. Частичный демонтаж муфт выполняют также при уточнении расстояния до мест повреждения токоведущих жил и их изоляции, а также при отыскании мест негерметичности оболочки кабеля для впай­ки дополнительных вентилей.

Частичный демонтаж монтажного соединения на трассе ка­беля ограничивают получением доступа к поверхности гермети­зирующей муфты или к сростку жил. В первом случае необхо­димо снять с кабеля защитную муфту и освободить от заливоч­ной массы и гидроизолирующих покровов между разделками бронелент, поверхности оболочки и корпуса герметизирующей муфты; во втором, помимо указанных работ, в корпусе гермети­зирующей муфты вырезают «окно».

При выполнении «окна» в свинцовой муфте на расстоянии 10—15 мм от края пайки на конусах ножовочным полотном де­лают надпилы корпуса муфты на 3/4 его периметра. На верхней части муфты корпус между поперечными надрезами разрезают и отгибают, обнажая сросток.

При вскрытии «окна» в корпусе алюминиевой муфты, смон­тированной методом сварки энергией взрыва, перед выполнени­ем разрезов поверхность муфты облуживают оловянно-цинко­вым припоем в зонах шириной 20—30 мм, расположенных вдоль всей линии разреза корпуса. Корпус с алюминиевой муфты раз­резают так же, как и свинцовой, располагая поперечные надре­зы на расстоянии 10—15 мм от края опорной втулки в сторону центра муфты.

При вскрытии тройниковой свинцовой муфты дополнительный продольный разрез корпуса не делают, а распаивают существу­ющий. Поперечные надрезы конусов выполняют в одну сторону от продольного.

После окончания ремонтных работ корпуса муфт восстанав­ливают и изолируют.

Меры защиты подземных кабелей от коррозии

Виды коррозии. Коррозия-процесс разрушения металлических оболочек кабелей (свинцовых, стальных, алюминиевых), а также защитных в экранирующих покровов (стальной брони, медных и алюминиевых экранов) вследствие химического, механического и электрического воздействии окружающей среды. Различают следующие виды коррозии: почвенную (электрохимическую), межкристаллитную (механическую) и электрокоррозию (коррозию блуждающими токами).

В зависимости от характера взаимодействия оболочки кабеля в почвы, в которой он находится, а также от прохождения блуждающего тока, вдоль кабеля образуются анодные, катодные или знакопеременные зоны.

Анодной зоной называется участок кабеля, на котором он имеет положительный электрический потенциал по отношению к окружающей среде. В этой зоне токи стекают с оболочки, унося частицы металла и разрушая ее.

Катодной зоной называется участок, на котором он имеет отрицательный электрический потенциал по отношению к окружающей среде. В этой зоне ток втекает в оболочку, не создавая опасности ее разрушения.

Знакопеременной зоной называется участок, на котором имеет место чередование положительных и отрицательных потенциалов по отношению к земле.

Кабельные оболочки подвержены действию почвенной, межкристаллической и электрической коррозии.

Почвенной коррозией называется процесс разрушения металлической оболочки кабеля, вызванный электрохимическим взаимодействием металла с окружающей его почвой. Основными причинами, вызывающими почвенную коррозию, являются: содержание в почве влаги, органических веществ, солей, кислот, щелочей, неоднородность оболочки кабеля, неоднородность химического состава грунта, соприкасающегося с оболочкой кабеля, неравномерное проникание кислорода воздуха к оболочке кабеля. В результате на поверхности металла образуются гальванические пары, что сопровождается циркуляцией тока между металлом и окружающей средой (рис.2). В местах выхода токов из оболочки кабеля в грунт образуются анодные зоны, в которых и происходит разрушение оболочки.

Рис. 2

Интенсивность коррозии зависит от степени агрессивности среды, которая характеризуется двумя параметрами: удельным сопротивлением грунта р и химической характеристикой грунта по кислотному содержанию рН (рН - это кислотное число, характеризующее число ионов водорода в единице объема грунта).

По удельному сопротивлению грунты подразделяются на три категории: 1) низкоагрессивные (песчаные, глинистые, каменистые); 2) среднеагрессивные (суглинистые, лесные, слабый чернозем); 3) высокоагрессивные (торф, известь, чернозем, перегной, мусор). Третья категория грунтов весьма опасна для металлических оболочек в коррозионном отношении.

По химическому содержанию (кислотному числу рН) грунты также делятся на три категории: 1) рН=5-кислотные грунты, содержащие растворы серной, азотной, соляной кислот (торф, перегной, чернозем, отходы производства и др.); 2) рН=5...10-нейтральные грунты (песок, глина, скала); 3) рН=10...15-щелочные грунты, содержащие растворы кальция, натрия, калия, фосфора и др. (известь, удобрения, зола и т. д.).

Следует иметь в виду, что различные металлы по-разному ведут себя в различных грунтах. Свинец разрушается главным образом в щелочных средах, а также в кислотных средах при потенциале выше-1,5 В. Алюминий подвержен весьма интенсивной коррозии в обеих средах. На сталь агрессивно действует кислотная среда и меньше влияет щелочная.

Межкристаллитная коррозия возникает вследствие вибрации кабеля при его транспортировке на значительные расстояния, прокладке кабеля вблизи железных дорог с большим грузовым движением, на мостах автомобильных и железных дорог, а также при подвеске на опорах воздушных линий. В свинцовой оболочке кабеля при межкристаллитной коррозии появляются мелкие трещины, которые, увеличиваясь за счет продуктов коррозии, приводят к дальнейшему разрушению металла и распаду некоторых участков оболочки.

Электрическая коррозия-это процесс разрушения металлической оболочки кабеля за счет блуждающих токов в земле. Источниками блуждающих токов могут быть рельсовые пути электрифицированных железных дорог, метрополитена, трамвая и установок дистанционного питания, использующих в качестве обратного провода землю.

На электрифицированных железных дорогах и трамвайных сетях питающий ток, возвращаясь по рельсам к питающей подстанции, частично ответвляется в землю. Проходя по земле и встречая на своем пути металлическую оболочку кабеля, ток распространяется по этой оболочке (рис. 3), а затем сходит с оболочки в землю и к рельсу, чтобы возвратиться к другому полюсу генератора. Те участки кабеля, на которых блуждающие токи входят из земли в кабель, образуют катодную зону: участки кабеля, на которых блуждающие токи выходят из кабеля в землю, образуют анодную зону, где и происходит разрушение оболочки кабеля.

Рис. 3

Интенсивность электрокоррозии металлической оболочки зависит от тока и напряжения в ней. По действующим нормам напряжение и плотность тока не должны превышать: Uк<-0,9 В; Iк<0,15 мА/дм2. При больших значениях U/к и /к требуется защита кабеля от коррозии.

На электрифицированных железных дорогах возможны два варианта заземления источников питания: заземление отрицательного электрода, при электрификации на переменном токе, и заземление положительного электрода (пригородная железная дорога).

В первом случае однозначно известна анодная зона-зона разрушения кабеля, и можно осуществлять его защиту. Во втором случае анодная зона перемещается вдоль кабеля вместе с движением электропоезда. Кабель подвержен опасности разрушения на всем пути, и трудно реализовать защитные меры. Поэтому необходимо иметь заземление отрицательного электрода источников питания.