Защита от коррозии стальных трубопроводов кабельных линий

2. Катодная поляризация стальных трубопроводов, необходимая для создания надежно действующей защиты линий, осуществляется подачей на трубопровод отрицательного потенциала от постороннего источника.

3. Протекторная защита обычно оказывается недостаточной и может применяться лишь на отдельных (удаленных от городских сетей) линиях, расположенных вне зон влияния блуждающих токов электрифицированного транспорта.

4. Для катодной поляризации линий в системах с общим малым переходным сопротивлением на землю применяются схемы катодной защиты, приведенные на рисунке 16. Способ катодной защиты заключается в пропускании выпрямленного тока через сопротивление, включенное в заземление трубопровода (рисунок 16а).

Конструкция сопротивления выполняется достаточно стойкой к воздействию коротких замыканий.

В качестве катодной установки используется селеновый выпрямитель со ступенчатым регулированием тока. В качестве резистора может использоваться часть самого трубопровода, в котором уложен кабель (рисунок 16б). Длина трубопровода, необходимая для создания защитного потенциала при токе 75 – 100 А, должна быть (при диаметре трубопровода 150 – 200 мм) около 80 – 140 м.

5. В системах с большим общим переходным сопротивлением на землю (для защиты одиночных кабельных линий) эффективен и экономичен способ защиты с использованием выпрямителя и специально сооружаемого анодного заземления, как это показано на рисунке 17.

Концевые устройства линии могут быть при этом нормально заземлены на подстанциях. Защита может надежно работать при наличии (одной или нескольких) промежуточных «мертвых» опор, значение переходных сопротивлений (на землю) которых учитывается при расчете и наладке катодной защиты.

а – защитные катодные установки включены с обоих концов кабельной линии; б – поляризация трубопровода от одной катодной установки, включенной в промежуточной точке кабельной линии;

1 – источник переменного тока; 2 – вентиль;

3 – специальный электрод заземления.
Рисунок 17 – Схема катодной поляризации стального трубопровода

для одиночных кабельных линий.

При защите стальных трубопроводов способом катодной поляризации подаваемые на линии защитные потенциалы не должны превышать значений, приведенных в таблице 16 и 17.

6. Электрические параметры катодной защиты вначале устанавливаются расчетом и впоследствии уточняются при ее наладке.

Расчет катодной станции для защиты стального трубопровода сводится к определению тока и напряжения источника, необходимых для обеспечения катодного состояния защищаемого объекта.

7. Напряжение источника постоянного тока определяется из выражения
U = I_защ R_общ, (9)
где: I_защ – ток защитной станции, А;

R_общ – электрическое сопротивление всей системы защиты, Ом, равное сумме сопротивлений трубопровода, анодного заземлителя и соединительных проводов.
Действительное сопротивление трубопровода находится из выражения
, (10)
где: r_тр – сопротивление стального трубопровода (Ом на 1 м длины);

r_защ – сопротивление изолирующего защитного покрытия трубопровода (Ом на 1 м длины);
Ток I_защ находится из выражения
, (11)
где: U_защ – минимальный потенциал относительно земли, равный 0,30,5 В;

L – длина защищаемого стального трубопровода, м.
8. При наладке катодной станции защитные потенциалы на трубопроводе в ряде точек (обычно в двух-трех) контролируются с помощью специальных выводов, конструкция которых показана на рисунке 18. Так как в процессе эксплуатации значения сопротивления анодного заземлителя и защитных покрытий трубопровода могут заметно измениться (разрушаются анодные заземлители, нарушается целостность защитных покрытий), контрольные выводы от стальной трубы используются также для текущей подрегулировки действия катодной станции.

9. В случаях появления значительных местных нарушений целости защитных покрытий они выявляются и восстанавливаются. Схема обнаружения местных повреждений антикоррозионных покрытий на стальных трубопроводах показана на рисунке 19.

Напряжение 20 – 100 В постоянного тока периодически прикладывается между стенкой стального трубопровода (могут использовался контрольные выводы) и анодным заземлителем (или другим заземлителем с низким переходным сопротивлением).

На поверхности земли над трубопроводом измеряется разность потенциалов между двумя электродами (щупами), один из которых неподвижен 7, а второй переносится вдоль трубопроводов 9. Для измерений потенциалов должен использоваться вольтметр 8 с высоким внутренним сопротивлением (100 кОм на 1 В).

1 – антикоррозийная защита трубопровода; 2 – изолирующая втулка; 3 – битум; 4 – литая чугунная коробка; 5 – кирпичная кладка; 6 – стальная труба; 7 – усиленное битумное покрытие; 8 – стальной стержень; 9 – трубопровод.

измерения потенциалов.

10. При эксплуатации установок катодной защиты соблюдаются следующие требования:

• 
  катодная станция должна действовать непрерывно;
  
• 
  один раз в месяц при записи давлений масла по манометрам производить одновременно внешний осмотр катодных станций, проверять плотность подсоединения дренажных кабелей, целостность контура заземления, нагрев его и контактов выпрямителя;
  
• 
  эффективность и правильность действия катодной станции должна проверяться измерением защитных потенциалов в контрольных пунктах не реже 1 раза в год;
  
• 
  измерения потенциалов следует производить вольтметром с внутренним сопротивлением не менее 20000 Ом на 1 В;
  
• 
  один раз в год проверять состояние анодного заземления измерением сопротивления растеканию тока;
  
• 
  температура помещений, где установлены выпрямители, не должна превышать +35°С;
  
• 
  при уходе за выпрямителями следует соблюдать требования заводских инструкций.
  

покрытий.

к «Инструкции по эксплуатации силовых кабельных линий. Часть. 2. Кабельные линии напряжением 110 – 500 кВ»

Электродренаж подает отрицательный потенциал оболочкам кабелей, вследствие чего прекращается стекание с них в землю блуждающих токов, и тем самым прекращается процесс электролитической коррозии оболочек.

Различают три вида электродренажей.

Прямой электродренаж (дренажное устройство, обладающее двусторонней проводимостью) применяется в тех случаях, когда исключена возможность стекания токов с рельсов (либо отрицательных шин подстанций) в защищаемые кабельные линии.

Поляризованный дренаж (дренаж, обладающий односторонней проводимостью) применяется в тех случаях, когда потенциал защищаемого кабеля положительный или знакопеременный по отношению к рельсам или шине тяговой подстанции и по отношению к «земле», а также когда разность потенциалов «кабель - рельсы» больше разности потенциалов «кабель-земля».

Усиленный электродренаж применяется в тех случаях, когда потенциалы рельсов превосходят потенциалы на оболочке защищаемых кабелей и когда одновременно на кабельной линии имеется опасная (анодная) зона.

Когда по условиям защиты требуется поддержание определенного значения защитного потенциала, применяется автоматический электродренаж.

Электродренаж на кабельных линиях осуществляется при минимальном значении дренажного тока, обеспечивающего защиту оболочек кабелей от коррозии, и устанавливается на линиях, как правило, в тех местах, где стекающие с оболочки токи максимальны.

Электродренаж периодически контролируется и регулируется в зависимости от изменившихся условий работы трамвайной сети, а также после установки электрических защит на других подземных сооружениях (кабелях связи, газопроводах и т.д.).

2. Катодные установки применяются для защиты кабельных линий от электрокоррозии в тех случаях, когда устройство электрического дренажа невозможно или нецелесообразно по технико-экономическим соображениям (например, из-за отдаленности кабельных линий от мест возможного присоединения электродренажа), а также для защиты кабелей с голыми металлическими оболочками или кабелей, защитные покровы которых (кабельная пряжа, бронеленты) разрушены.

Принцип действия катодной установки заключается в создании отрицательного потенциала на защищаемом кабеле за счет токов катодной установки, втекающих в него из земли.

Защита способом катодной поляризации может не применяться, если антикоррозионные покровы на кабелях не допускают прохождения через них блуждающих токов.

Катодная поляризация кабелей (со свинцовыми и алюминиевыми оболочками) осуществляется таким образом, чтобы создаваемые на них потенциалы по отношению к электродам сравнения (по абсолютной величине) были не менее значений, указанных в таблице 16, и не более значений, указанных в таблице 17.
Таблица 16 – Минимальные поляризационные потенциалы

Металл сооружения	Значения минимальных поляризационных (защитных) потенциалов, В, по отношению к неполяризующимся электродам		Среда
	водородному	медно-сульфатному
Сталь	-0,55	-0,85	Любая
Свинец	-0,20	-0,50	Кислая
Свинец	-0,42	-0,72	Щелочная
Алюминий	-0,55	-0,85	Любая

Таблица 17 – Максимальные поляризационные потенциалы

Катодная поляризация силовых кабелей осуществляется так, чтобы исключалось ее вредное влияние на соседние подземные металлические сооружения.

3. Протекторная защита применяется для защиты кабелей от электрокоррозии в небольших анодных или знакопеременных зонах, когда удельное сопротивление грунта менее 20 Омм и когда анодные зоны имеют небольшую протяженность, значение положительного потенциала на оболочках кабелей не превышает 0,2 - 0,3 В, а также когда одновременно необходима защита оболочек кабелей от воздействия почвенной коррозии.

4. Токоотводы (перемычки) следует применять для защиты от электрокоррозии в анодных (прямые токоотводы) и знакопеременных (поляризованные токоотводы) зонах лишь в качестве вспомогательной меры защиты от коррозии.

5. Электрические методы защиты кабелей от воздействия блуждающих токов являются одновременно действенной защитой от почвенной коррозии, так как сообщаемый оболочкам кабелей отрицательный потенциал позволяет подавить вредное действие микро- и макроэлементов на поверхности металла при почвенной коррозии.

6. Кроме электрических мер защиты осуществляются следующие мероприятия по предотвращению разрушения оболочек кабелей коррозией:

- запрещение загрязнения трасс кабельных линий всякими видами отбросов и отходов, действующих разрушающе на металлические оболочки кабелей;

- замена грунта под и над кабельными линиями землей, химически нейтральной по отношению к оболочкам;

- удаление (перенос) кабельных линий из зон с агрессивными грунтами;

- прокладки кабелей в изолирующей канализации (каналах, блоках, тоннелях, коробах, залитых битумом и т.п.);

- применение кабелей со специальными антикоррозионными покровами или кабелей в пластмассовых оболочках.
Приложение 14

к «Инструкции по эксплуатации силовых кабельных линий. Часть. 2. Кабельные линии напряжением 110 – 500 кВ»

Приложение 15

к «Инструкции по эксплуатации силовых кабельных линий. Часть. 2. Кабельные линии напряжением 110 – 500 кВ»

Особенности защиты от коррозии кабелей низкого давления

в алюминиевых оболочках
1. Опасность коррозии кабелей в алюминиевых оболочках, находящихся в эксплуатации, устанавливается на основании результатов определения:

- значения сопротивления изоляции защитного покрова алюминиевой оболочки по отношению к земле (для небронированных кабелей) или к бронеленте (для бронированных кабелей);

- наличия блуждающих токов в оболочке кабеля.

Если измеренное значение сопротивления изоляции защитных покровов алюминиевой оболочки кабеля (независимо от типа защитного покрова) составляет менее 15 кОмкм, то такие участки требуют проведения мероприятий по защите (отыскание мест повреждения защитных покровов и их ремонт, применение электрохимической защиты).

2. Если после устранения всех обнаруженных дефектов значение сопротивления изоляции защитных покровов составляет более 15 кОмкм, то электрохимическая защита не требуется, в противном случае должна быть создана электрохимическая защита независимо от степени коррозионной активности грунта.

3. Защита алюминиевых оболочек кабелей от коррозионного воздействия окружающей среды и блуждающих токов в земле преимущественно обеспечивается за счет применения кабелей с усиленными защитными покровами (шлангового типа) и лишь в качестве дополнительных мероприятий должны предусматриваться электрические методы.

Электрические дренажи и катодные станции для защиты от электрокоррозии алюминиевых оболочек обеспечивают автоматическое поддержание защитных потенциалов в заданных пределах.

4. Для предотвращения контактной коррозии при сооружении и ремонтах кабельных линий выполняется надежная изоляция мест спаев алюминиевой оболочки с металлическими корпусами соединительных муфт и медными перемычками и оголенных участков оболочки у «шеек» муфт.

5. Контроль сопротивления изоляции защитных покровов проводится периодически с учетом условий прокладки кабеля в сроки, устанавливаемые местными инструкциями.
Приложение 16

к «Инструкции по эксплуатации силовых кабельных линий. Часть. 2. Кабельные линии напряжением 110 – 500 кВ»

2. Схема установки на кенотронных лампах (рисунок 20) позволяет получить повышенное выпрямленное напряжение до 250 кВ. Это схема утроения напряжения с двумя конденсаторами высокого напряжения (на 150 кВ) и тремя кенотронными лампами. Значение испытательного напряжения U_исп определяется по коэффициенту увеличения напряжения установкой К

Трансформаторы (или аккумуляторы) накала изолируются от земли соответственно на U_макс, 2U_макс, 3U_макс и т.д., где U_макс – амплитудное значение напряжения испытательного трансформатора (примерно 90 кВ). Катод первого кенотрона изоляции от земли не имеет.

В качестве высоковольтных конденсаторов, выпускаемых промышленностью, могут быть использованы конденсаторы ИМ-150-0,015 или ИМН-100-0,10. В качестве выпрямительных ламп применяются стандартные лампы КР-220 (анодный ток 30 мА, напряжение накала 12 В, ток накала 9 А). С учетом кратковременной работы установки и ее редкого использования (несколько раз в году) для питания накала ламп целесообразно использовать аккумуляторы.


1 – испытательный трансформатор (100 кВ; 5 кВА); 2 – конденсатор высокого напряжения; 3 – выпрямительные кенотронные лампы (КР-220); 4 – миллиамперметр; 5 – экранированный микроамперметр; 6 – испытуемый кабель.

Рисунок 20 – Схема испытательной установки на 250 кВ.

1 – испытательный трансформатор (100 кВ, 25 кВА);

2 – конденсатор высокого напряжения; 3 – кенотронные лампы (КР-220);

4 – резистор; 5 – испытуемый кабель.

Рисунок 21 – Схема испытательной установки постоянного тока на напряжение 500 кВ.
В качестве трансформатора высокого напряжения может быть использован трансформатор ИОМ на 100 кВ, 25 кВА. В схеме должны быть защитный (примерно 0,8 МОм) и разрядный (примерно 1 МОм) резисторы.

Значение повышенного выпрямленного напряжения может быть определено по показаниям вольтметра, включенного в обмотку низкого напряжения повышающего трансформатора. Более точно значение напряжения на выходе определяется с помощью шаровых разрядников с диаметром шаров 500 мм. Верхний кенотрон и испытательный трансформатор защищаются от перенапряжений шаровым разрядником с диаметром шаров 125 – 150 мм.

Приложение 17

к «Инструкции по эксплуатации силовых кабельных линий. Часть. 2. Кабельные линии напряжением 110 – 500 кВ»