книги из ГПНТБ / Марков М.В. Линейные сооружения железнодорожной автоматики, телемеханики и связи учебник

ских и неорганических кислот, щелочей и солей. Электрохимические процессы, обусловливающие явление поч­

венной коррозии, аналогичны процессам, происходящим в обычном гальваническом элементе. Как известно, при замыкании внешней цепи гальванического элемента ток в ней потечет от положительного угольного электрода к отрицательному цинковому. Внутри элемента ток через электролит будет протекать от цинкового электрода к угольному и цинковый электрод будет разрушаться (корродировать).

с электролитом металла(оболочки или брони кабеля) на его поверх­ ности образуется множество микроскопически малых гальваничес­ ких элементов. Электродами в этих элементах являются разнородные по структуре зерна металла или металл и находящиеся в нем примеси. Протекающие в этих гальванических элементах токи и вызывают коррозию металла, аналогичную коррозии цинка в обычном гальвани­

Причиной почвенной коррозии может также явиться неоднород­ ный состав почвы вдоль оболочки кабеля или различная по длине кабеля концентрация агрессивных веществ. В этом случае вдоль обо­ лочки кабеля также создается некоторая разность потенциалов, вызывающая ток в оболочке и ее разрушение в месте выхода тока в почву.

Для свинцовой оболочки кабелей наиболее опасным является присутствие в почве уксусной кислоты, извести, нитратов (азотно­ кислых солей) и перегноя от органических веществ. Грунт с большим содержанием известняка (мергельный грунт), а также насыпные грунты с содержанием в них каменноугольной смолы и доменных шлаков, представляющих собой сильные щелочи, также вредно дей­ ствуют на свинцовую оболочку кабелей. Для стальной брони кабелей наиболее опасными являются хлористые, серные .и сернокислые соединения, находящиеся в почве. Для алюминиевой оболочки кабелей коррозионйо опасной считается влажная почва любого состава.

розии. Рассмотрим причины возникновения в земле блуждающих токов.

Как известно, питание электровозов и электросекций на ряде наших электрифицированных железных дорог, а также питание моторов трамвая осуществляется постоянным током, подаваемым от тяговых подстанций по контактной сети (рис. 268); обратным прово­ дом, по которому ток возвращается на тяговую подстанцию, явля-

320

кабеля. При принятой на рис. 268 полярности ток у места нахождения электровоза будет входить в оболочку и броню кабеля, а в районе тяговой подстанции выходить из них. Те участки кабеля, на которых блуждающие в земле токи входят в оболочку и броню кабеля, принято называть к а т о д н ы м и з о н а м и, так как оболочка и броня кабеля на этих участках имеют отрицательный потенциал по отношению к окружающей их среде. Участки кабеля, на которых блуждающие токи выходят из оболочки и брони кабеля в землю, называют а н о д н ы м и з о н а м и , так как на этих участках оболочка и броня имеют положительный потенциал по отно­

Насколько большой вред могут причинить защитным покровам кабеля блуждающие токи,-можно видеть из того, что постоянный ток 1 а, выходящий из оболочки и брони кабеля в землю, может раз­ рушить в течение года около 35 кг свинца, 9 кг стали или 3 кг алюми­ ния. При этом следует учесть, что блуждающие токи, протекающие по оболочке кабеля, в особо неблагоприятных случаях могут дости­ гать десятков ампер.

Проложенный в земле кабель со свинцовой оболочкой в том слу­ чае считается защищенным от коррозии, если во всех точках потен­ циал оболочки кабеля по отношению к земле является отрицательным. Коррозия алюминиевых оболочек кабелей, вызываемая постоянным блуждающим током, может происходить как на анодных, так и на катодных участках.

Блуждающие токи на участках железных дорог, электрифици­ рованных по системе однофазного переменного тока, также протека­ ют по оболочке и броне, проложенных вблизи кабелей. Однако эти токи имеют переменный по знаку потенциал (по отношению к земле), изменяющийся с периодичностью 100 раз в секунду, и вследствие этого практически не оказывают коррозионного воздействия на свин­ цовую оболочку и стальную броню -кабелей. Исследования показы­ вают, что алюминиевые Оболочки кабелей могут корродировать под воздействием блуждающих переменных токов. Однако в конструкции кабелей с алюминиевой оболочкой предусмотрена ее защита в виде

321

Кроме того, для повышения электропроводимости • рельсовых нитей на электрифицированных путях с рельсовыми цепями авто­ блокировки или электрической централизации устанавливают между­

400 м пути; на электрифицированных путях, не оборудованных рельсовыми цепями, через каждые 300 м устанавливают междурель­ совые соединители, электрически соединяя между собой рельсовые нити каждого из путей, а через каждые 600 м — междупутные.

Увеличение переходного сопротивления между рельсами и землей достигается применением шпал, пропитанных креозотом или другими не проводящими тока масляными антисептиками, применением щебеночного или гравийного балласта и отводом воды с поверхности пути.

Изолирующие свойства рельсовых путей, уложенных на железо­ бетонных шпалах, должны быть не ниже, чем при применении дере­ вянных шпал. Для этой цели между подошвой рельса и железо­ бетонной шпалой устанавливают резиновые прокладки, а болты, кре­ пящие рельс к'шпале, изолируют от тела шпалы изоляционными втул­ ками и шайбами. На станциях и перегонах между подошвой рель­ са и балластом должен быть зазор не менее 30 мм.

Правилами техники безопасности предусмотрено электрическое соединение металлических и железобетонных опор контактной сети с ходовыми рельсами. Если сопротивление заземления этих опор меньше 20 ом, то для уменьшения утечки токов из рельсов в землю опоры на перегонах и станциях присоединяют к рельсам не непо­ средственно, а через искровые промежутки (искровые разрядники). Кроме того, рельсовые нити изолируют от ферм мостов и железо­ бетонной арматуры.

Вторым мероприятием по защите кабелей от коррозии блуждаю­ щими токами является повышение переходного сопротивления между кабелем и окружающим его грунтом, а также между кабелем и рельсами электрической железной дороги или трамвая. Для этого кабели стараются по возможности прокладывать вдали от рельсов. В местах пересечения кабелей с рельсами устраивают кабельную канализацию из асбестоцементных труб. Наряду с применением дополнительных изолирующих покрытий аналогично защите от почвенной коррозии применяют прокладку кабелей в деревянных или железобетонных желобах.

При прокладке кабелей по металлическим или железобетонным мостам эти кабели тщательно изолируют, не допуская электрического соединения металлических оболочек кабеля или стальных труб, в которых он проложен, с металлическими деталями мостов.

Повышение переходного сопротивления между кабелем и рельсами достигается также выполнением рекомендаций по прокладке и мон­ тажу кабелей, изложенных в § 105, 106. К их числу относятся реко­ мендации об изоляции кабеля от корпусов релейных шкафов, изоля:

323

ция кабеля от муфты светофорного стакана и металлического осно­ вания светофорной мачты и т. п.

Наряду с перечисленными методами защиты широко применяются электрические методы защиты кабелей от коррозии блуждающими токами. К электрическим методам защиты относятся электрический

ство для отвода блуждающих токов со свинцовой оболочкой и брони

куда отводятся блуждающие токи, т. е. в анодной зоне. Если такое состояние потенциалов остается постоянным, то применяется так называемый простой электрический дренаж (рис. 269, а).

Как видно из рис. 269, а, простой дренаж представляет собой изолированный от земли провод, соединяющий оболочку и броню защищаемого кабеля с тяговым рельсом или другой частью обратной сети. Так как при наличии дренажа ток из оболочки и брони кабеля отводится через дренажный провод, то электролиз (коррозия)в месте выхода тока из оболочки кабеля отсутствует. Резистор R в цепь дренажа включается для ограничения тока в этой цепи. Для этой же цели служит плавкий предохранитель Пр. Включенное параллельно предохранителю реле Р при перегорании предохранителя замыкает свои контакты и по сигнальной цепи передается сигнал о выклю­ чении дренажной установки. Включив в клеммы 1-2 амперметр и выключив рубильник, можно измерить величину отводимого через дренаж тока.

Приведенный на рис. 269, а электрический дренаж весьма прост по конструкции, но обладает сушествешшл; недостатком, так как применим только в устойчивых анодных зонах. Если в месте подклю­ чения дренажа, имеющего двустороннюю проводимость, потенциал рельсов изменится и станет выше потенциала оболочки кабеля, то в дренаже появится обратный ток, т. е. ток из рельсов в оболочку кабеля. Протекающий по оболочке кабеля обратный ток будет уходить с оболочки кабеля в землю в другом месте, т. е. образовывать анод­

Рис. 269. Принципиальная схема простого (а) и поляризованного (б) дренажа

324

изменение потенциала рельсов наблюдается часто на электрифициро­ ванных железных дорогах тэстояш-iqro тока. Поэтому более широкое применение для защиты кабелей от коррозии нашли так называемые поляризованные дренажи, обладающие односторонней проводимостью. Известен целый ряд конструкций поляризованных дренажных уста­ новок с применением в схеме поляризованных реле и вентилей.

325-

Hllli-Hlnl iilllliiiiiiiiiillllliiiiliililliiiiiiiiinllliillllii.llllllHlliili

Такой дренаж, кроме отвода блуждающего тока в рельсы, анало­ гично обычному поляризованному дренажу усиливает эффект защиты оболочки и брони кабеля путем компенсации на них положитель­ ного потенциала.

Для защиты металлических покровов кабеля от коррозии блуж­ дающими токами и почвенной коррозии находит применение м е т о д з а щ и т ы п р и п о м о щ и а н о д н ы х э л е к т р о д о в ( п р о ­ т е к т о р о в ) . Этот метод несколько сходен с катодной защитой, но менее совершенен. Заключается он в том, что на расстоянии от 2 до 6 м от защищаемого участка кабеля в землю закапывают метал-

.лический электрод, имеющий более низкий потенциал, чем потен­ циал защищаемой оболочки, и соединяют его изолированным проводом с оболочкой кабеля. В этом случае образуется гальванический эле­ мент, в котором анодом является электрод, катодом — защищаемый

В центре цилиндрического электрода заплавлен контактный стержень 2 из стали диаметром 6—8 мм, к -которому присоединяют провод 4 марки ПРВПМ, идущий к защищаемому кабелю. Между электродом и грунтом помещают заполнитель (деполяризатор) 3 из смеси глины, гипса и сернокислого магния или из других подобных смесей. Основ­ ное назначение заполнителя — это деполяризация электрода для обеспечения его длительной работы. Зона действия протектора невелика (не более нескольких десятков метров) и поэтому их уста-

326

навливают вдоль трассы защищаемого кабеля на расстоянии 50—100 м друг от друга. Применение протекторной защиты дает положитель­

промежутки на кабеле устанавливают изолирующие муфты (см. § 101) и таким образом нарушают электрическое соединение брони и метал­ лической оболочки соседних участков кабеля. На отдельные изоли­ рованные друг от друга участки кабеля поступает меньше блужда­ ющих токов и вследствие этого снижается их коррозионное воздей­ ствие. Однако следует иметь в виду; что установка изолирующих муфт снижает коэффициент защитного действия металлических по­ кровов кабеля от магнитного индуктивного влияния тяговых пе­ ременных токов и токов линий электропередачи.

Обычно изолирующие муфты устанавливают в местах выхода кабелей за пределы подземных сооружений метрополитена, на пере­ ходах трассы через реки и другие водные преграды, а также в местах пересечения с рельсами электрифицированного транспорта.

К мероприятиям, снижающим коррозию кабелей блуждающими токами, относится также металлическое соединение оболочки и брони кабелей, которое производится в местах установки оконечных, промежуточных и тройниковых муфт, боксов и пупиновских ящиков. При прокладке нескольких кабелей в одной траншее или в общей канализации Правилами по защите от коррозии блуждающими то­ ками рекомендуется производить металлическое соединение свинцовых оболочек и брони всех прокладываемых кабелей между собой метал­ лическими лентами или проводами. Такие соединения, как правило, производят во ^сех кабельных колодцах, в местах ответвления одного или нескольких кабелей в другую траншею, в местах при­ соединения кабелей от катодных и дренажных установок, у места установки контрольных измерительных пунктов, в стыках строитель­ ных длин кабелей и т. п.

рожных мостах)', то для повышения стойкости свинцовой оболочки к межкристаллитной коррозии и вибронагрузкам при изготовлении кабельной оболочки в свинец добавляют присадки других металлов (сурьму и др.). Прокладывают на мосту кабель целым куском, так как в местах установки соединительных муфт межкристаллитная коррозия проявляется сильнее. Для снижения вибрации кабеля его прокладывают в коробах, наполненных песком, делают амортиза­ ционные прокладки из резины и т. п. При прокладке кабеля вдоль железных и шоссейных дорог его трассу выбирают с таким расчетом,, чтобы вибрационные нагрузки при движении транспорта были ми­ нимальными.

327

§ 149. Контрольные измерительные пункты. Потенциальные диаграммы

Защита кабелей от коррозии любыми из перечисленных выше мето­

электрифицированных на постоянном токе или вдоль трамвайных путей, и ширина сближения не превышает 100 м, то контрольные пун­ кты на кабелях со свинцовой оболочкой и броней с изолирующим

оболочки защитный пластмассовый шланг, контрольные пункты оборудуют реже (6—7 пунктов в пределах усилительного участка). Если кабели проложены в канализации, то контрольные пункты обычно не оборудуют, а измерения потенциалов на оболочках кабе­ лей производят в кабельных колодцах.

Контрольно-измерительные пункты представляют собой железо­ бетонные столбики (рис. 272) с внутренней продольной стальной трубой для вывода проводов от металлических покровов подземного кабеля. В верхней части столбика размещен двухклеммный щиток для подключения проводов. Иногда вместо бетонного столбика используют кабельную стойку (см. рис. 153). Обычно изолирован­ ные проводники припаивают к оболочке и броне кабеля в двух точках, отстоящих друг от друга на расстоянии 1000 мм.

иад ель

woo

Рис. 272. Контрольный пункт для измерения потенциала оболочки по отношению к земле (а) и тока в оболочке (б)

328