книги из ГПНТБ / Гроднев, И. И. Линейные сооружения связи учебник

зии, можно предварительно наметить мероприятия по защите. Од­ нако вследствие целого ряда причин произвести точный расчет ис­ комых величин, характеризующих опасность электрокоррозии, практически невозможно. Путем расчета можно лишь примерно определить порядок величин; при этом, как показывают исследо­ вания, результаты расчета могут в 1,5—2 раза отличаться от ре­ зультатов измерений.

Сложность расчета, не позволяющего получить точных резуль­ татов даже для простейших случаев расположения одиночного ка­ беля и одного неразветвленного источника блуждающих токов, объясняется тем, что ряд величин, входящих в расчетные форму­ лы, не поддается точному учету. К таким величинам, относятся, в первую очередь, удельное сопротивление земли и переходное сопротивление между подземным сооружением и землей.

При теоретическом рассмотрении задачи делается допущение о том, что земля имеет однородное строение с заданным средним удельным сопротивлением. В действительности даже вдоль од­ ного и того же подземного кабеля сопротивление земли может значительно изменяться. Кроме того, удельное сопротивление зем­ ли существенно меняется с изменением глубины, а для верхних слоев сильно зависит от времени года и даже погоды. Таким об­ разом, расчет ведется для некоторых идеализированных условий, что исключает получение точных результатов.

Переходное сопротивление между кабелем и землей состоит из сопротивления внешнего покрытия металлической оболочки и со­ противления растеканию токов в земле, зависящего от удельного сопротивления земли, что затрудняет его точный расчет. Кроме того, при выводе расчетных формул делается ряд других допу­ щений, к основным из которых относятся: постоянство электриче­ ских параметров рельс и кабеля вдоль их длины; рельсовый путь заменяется цилиндром с эквивалентным радиусом, при этом счи­ тается, что он имеет тонкий изолирующий слой с заданным ко­ нечным сопротивлением; длина кабеля считается значительно

больше расстояния между ним и рельсами; совершенно не учиты­ ваются возникающие в контакте оболочки кабеля с землей элект­ родвижущие силы поляризации.

При указанных допущениях схему сближения при выводе рас­ четных формул условно можно изобразить, как показано на рис. 5.35, при этом рельсы представ­

ляются в виде находящегося на земле эквивалентного цилиндра с радиусом гэр.

Распределение нагрузки по длине участка сближения предпо­ лагается равномерным. Начало координат принимается в точке О кабеля, находящейся против электровоза.

Для определения потенциала оболочки кабеля представляют эквивалентный рельсовый цилиндр и оболочку кабеля в виде бес-

— 372 —

:где Iк — ток в оболочке кабеля;

гк — внешний радиус оболочки кабеля; h — глубина прокладки кабеля;

из к — сопротивление изоляционного покрытия оболочки кабебеля (джутового или поливинилхлоридного).

Потенциалы и токи в рельсах и оболочке кабеля связаны урав­ нениями:

где Up и UK — потенциалы рельсов и оболочки кабеля по отноше­

Величины Гр и Гк, заівисящие от постоянных распространения тока вдоль рельсов и оболочки кабеля, определяются из следую­ щих уравнений:

— 374 —

К0 [ V YpYk а ) — функция Бесселя второго рода нулевого порядка

(табл. 5.9);

Yp и Yk — коэффициенты, характеризующие распространение то­ ков по рельсовому пути и оболочке кабеля, соответственно рав­ ны:

где i?op и R0K — переходные сопротивления между рельсами и землей, а также между оболочкой кабеля и землей, определяемые аналогично переходному сопротивлению цилиндрических заземлителей по формулам:

где RKV и Rmi — сопротивления изоляции между рельсом и землей и между оболочкой кабеля и землей;

- 375 -

где / 'о — ток, проходящий через заземлитель установки дистанци­ онного питания;

—удельного сопротивления грунта;

—переходных сопротивлений;

—потенциалов и токов на оболочке кабеля;

—разности потенциалов между оболочкой кабеля и рельсами;.

—блуждающих токов;

—плотности тока, стекающего с оболочки кабеля.

Удельное сопротивление грунта измеряется для расчета блуж­ дающих токов и оценки агрессивности грунта.

Измерение производится методом четырех электродов с ис­ пользованием специальных приборов типа МС-08 или потенцио-

Рис. 5.37. Схема измерений удельного сопротивления грунта

метров, а при отсутствии таковых — при помощи амперметра и милливольтметра (рис. 5.37). Измерения ведут при двух направ­ лениях тока, а затем определяют среднее значение.

Величина удельного сопротивления равна

где U — среднее значение разности потенциалов; I — ток в цепи заземлителей А и Б;

а — расстояние между электродами.

— 377 —

Потенциал оболочки кабеля относительно земли измеряется

.^вольтметром с большим внутренним сопротивлением (порядка 20 кОм на 1 В шкалы), с нулем посредине шкалы.

Контактные электроды, присоединяемые к кабелю, изготовля­

Разность потенциалов между рельсами или трубопроводами и -оболочкой кабеля измеряется по аналогии с измерением потен­ циалов кабеля по отношению к земле. Контакт с рельсами или трубопроводом осуществляется при помощи стальных заостренных электродов.

Величина блуждающего тока, протекающего по оболочке ка­ беля, измеряется методом падения напряжения или методом ком­ пенсации.

При измерении по первому методу на определенном расстоя­ нии друг от друга устанавливаются два контактных электрода, которые подключаются к милливольтметру, показывающему па­ дение напряжения на оболочке кабеля. Зная сопротивление обо­ лочки, вычисляют ток I=U/Ro6.

По второму методу величина блуждающих токов измеряется при помощи вспомогательной батареи Б (рис. 5.39). Ток от бата­ реи проходит по оболочке кабеля, величина тока регулируется ре­ остатом так, чтобы стрелка милливольтметра или гальванометра находилась на нуле. Тогда амперметр покажет величину блужда­ ющего тока.

— 378 —

Приближенно среднюю величину поверхностной плотности то­ ка утечки с участка оболочки кабеля можно определить по изме­ ренным величинам тока, проходящего по этой оболочке.

В зависимости от направления и величины тока в оболочкеплотность тока утечки определяется следующим образом:

а) если токи проходят в одном направлении, причем ток в точке А больше, чем в точке Б (рис. 5.40а), то плотность тока утечки определяется по формуле:

рованных кабелей, проложенных в грунте, и 0,25 — для голых ос­ винцованных кабелей, проложенных в канализации;

к — коэффициент часовой нагрузки ближайшей тяговой под­ станции;

5 — площадь соприкосновения оболочки кабеля с землей длине между точками А я Б, дм2.

Измерение переходных сопротивлений между металлической обо­ лочкой кабеля и землей производят для получения исходных дан­ ных при проектировании защиты от коррозии.

Измерения могѵт быть выполнены прибором МС-08 или по схе­ ме, представленной на рис. 5.41. Для измерений оборудуют два временных заземления. Одно из сопротивлений заземления оп­ ределяют заранее, так как оно совместно с сопротивлениями сое­ динительных проводов и амперметра составляет сопротивление нагрузки ДнВеличины токов Д и /2 определяются по показаниям

— 379 —

амперметров, а токи іт и і'тмогут быть определены по методу па­ дения напряжения.

Величина переходного сопротивления подсчитывается по фор­ муле

Рис. 5.41. Измерение переходного сопротивления меж­ ду металлической оболочкой кабеля и землей-.

(Д —Д) —(іт + <x)

Кроме рассмотренных, применяются и другие способы измере­ ний, которые подробно описаны в (83].

5.15. МЕРЫ ЗАЩИТЫ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ ОТ КОРРОЗИИ

Наиболее простым способом защиты оболочки кабеля от кор­ розии является прокладка его по таким трассам, где отсутствуют источники коррозии. Практически это выполнить трудно, однако при выборе трассы следует избегать районов с агрессивным грун­ том. Особо опасными районами являются участки скопления в грунте мусора, извести, шлака, золы, места стока жидкостей от фабрик, заводов, мастерских, территории животноводческих ферм и т. п.

Эффективным способом защиты кабелей от почвенной корро­ зии является применение изолирующих покрытий (поливинилхло­ ридных, полиэтиленовых и т. д.), которые предупреждают возмож­ ность проникновения влаги к оболочке кабеля и оказывают боль­ шое сопротивление электрическому току.

Другим способом защиты от почвенной коррозии является при­ менение анодных электродов (протекторов). Принцип защиты с помощью электродов состоит в том, что катодная зона на обо­ лочке кабеля создается в результате ее соединения изолиро­

— 380 —

ванным проводом с заземленным металлом (электродом), имею­ щим более низкий абсолютный нормальный потенциал, чем потен­ циал защищаемой оболочки. Такой электрод будет анодом, и ток с него будет стекать в землю. Оболочка кабеля при этом будет катодом и, следовательно, защищена от коррозии.

Материалами для анодных электродов служат магниевые спла­

Рис. 5.42. Анодный электрод

ИРІрв»

Щщ Ш ш Ш ш Соевинигпельный провод

кзащ ищ аемому ка д е т

- ч і =і і| м = і /

создают искусственную среду — заполнитель, который для маг­ ниевых электродов состоит из смеси глины, гипса и сернокислого магния.

Отрицательный потенциал на оболочке кабеля, имеющего анод­ ную зону, можно создать при помощи постороннего источника то­ ка, если выбрать напряжение последнего такой величины, кото­ рая значительно превышает действующие потенциалы между обо­ лочкой кабеля и землей. Это осуществляется с помощью катод­ ной станции. В этом случае оболочка кабеля в анодной зоне соединяется с отрицательным полюсам источника постоянного то­ ка, положительный полюс которого заземляется (рис. 5.43). Ток от положительного полюса источника тока проходит по изолиро­ ванному проводу до заземлителя, а от заземлителя по окружаю­ щему грунту к оболочке кабеля и затем к минусу источника тока.

В качестве источника постоянного тока обычно используются селеновые выпрямители или германиевые диоды с питанием от сети переменного тока. Вся катодная установка, включающая в себя выпрямитель, понижающий трансформатор, переключатель, контрольные приборы, предохранители, монтируется в закрытом ящике и устанавливается на открытом воздухе.

—381 —