Влияние солнечной радиации, грозовых разрядов на кабели и провода, их коррозия

05.04.2018 12:04

Влияние солнечной радиации, грозовых разрядов на кабели и провода, их коррозия

В зависимости от способа воздействия на кабель или провод различных факторов, выделяют три вида коррозии:

  • почвенная коррозия;
  • электролитическая коррозия;
  • межкристаллическая коррозия.

Почвенная коррозия сопутствует кабелям и проводам, уложенным в почве, на которые влияют химические элементы, содержащиеся в земле. Электролитическая коррозия обусловлена влиянием блуждающих токов. Механические факторы (растяжение, сжатие, вибрация) приводят к межкристаллической коррозии.

Для кабелей, предназначенных для эксплуатации в земле, наиболее влиятельным видом коррозии является почвенная коррозия (контакт с окружающими элементами). Сюда же относят коррозию кабелей из-за соприкосновения с грунтовыми, болотными, озёрными, речными либо морскими водами.
Органические кислоты, встречающиеся в болотной воде, и фенол придают земле определённую агрессивность. Мягкая вода усиливает коррозию, в жёсткой воде интенсивность снижается. В почве с повышенной влажностью часто встречаются электролиты, которые порождают электроток. Места контакта с электролитами подвергаются почвенной коррозии усиленной электротоком.

Макрокоррозия появляется из-за различного химического состава почвы, который меняется по длине проводника. Микрокоррозия возникает в местах неоднородности металлической брони (оболочки) кабеля. При неоднородности возникает ЭДС между металлом и землёй, которая инициирует появление коррозионных токов.
Элемент металлической оболочки, где ток заходит, называют катодной зоной; а элемент, где ток выходит – анодной зоной (в этих местах металлическая оболочка постепенно разрушается). При микрокоррозии анодная и катодная зоны близки друг от друга, при макрокоррозии – значительно удалены.

Лишь в непосредственной близости к железнодорожным веткам или трамвайным путям может возникать электролитическая коррозия. Она обусловлена наличием обратного провода в виде рельсы, которая контактирует с землёй. В таких местах образовываются блуждающие токи, которые могут входить в металлическую броню кабеля (отрицательный потенциал кабеля относительно земли – катодная зона) или выходить из неё (положительный потенциал – анодная зона). При условии, что кабель проложен в почве, недалеко от рельсы. От блуждающих токов порождаются электролитические процессы. В анодной зоне происходит «слив» металла в землю, который забирается с уходящим током. Интенсивность процесса связана с видом металла, концентрации кислот и щелочей в почве, силы стекающего тока, его плотности, удельной проводимости земли.

Механические воздействия на металлическую броню кабеля способны инициировать порождение химических процессов в микротрещинах, вызывающих межкристаллическую коррозию. Кислород и вода проникают в такие трещины, образовываются оксиды металла, которым требуется больше места. Трещина ещё более расширяется, металл разрывается по кристаллам, и процесс повторяется в большей зоне. Наиболее подверженным к таким видам разрушения является свинец, поэтому чаще всего используются не чистый металл, а его сплавы с теллуром, кадмием, оловом и другими добавками.

Воздействие солнечного излучения на кабели и провода
Влиянию солнечной радиации подвергаются кабели и провода, работающие на открытых пространствах. Страдают наружные покровы (изоляция или оболочка), в которых со временем ухудшаются изоляционные и физико-механические параметры или происходит процесс старения. Два главных фактора, приводящих к старению, это озон и световое излучение. Катализаторами выступают температура, влажность и кислород. Светоокисление изоляции происходит быстрее в местах с большей интенсивностью освещения. В свою очередь интенсивность является функцией от высоты над уровнем моря, от времени года, естественно от времени суток.

Последствиями светоокисления резины, пластмассы, лакокрасочных покрытий может быть липкая или твёрдая поверхность, изменение цвета, появление хаотичной сетки трещин. Данные визуальные проявления присутствуют не по всей толщине, а только в верхнем слое, что отличает старение при солнечном свете от теплового старения. Улучшается газопроницаемость, изгибающие или растягивающие нагрузки при эксплуатации приводят к образованию трещин.

Сильнейшим окисляющим воздействием обладает озон, по сравнению с кислородом. Например, на резиновой изоляции его влияние наиболее заметно. Массовая доля озона в воздушном пространстве меняется не только от высоты, но и от географического расположения, рельефа местности, времени года и суток, температуры среды, влажности.

Влияние ударов молний на кабели и провода
Грозовые разряды рождают мгновенные перенапряжения и огромные токи в кабелях и проводах. Сила тока и напряжение при ударе молнии могут плавить токоведущие жилы, разрушать изоляционные покровы, сминать броню кабеля. Такие аварии зависят от количества гроз за определённый период, мощи разрядов, электрических параметров почвы.

По статистике наиболее уязвимы: кабели связи, проводники малого радиуса, проложенные в гранитных, каменных, песчаных либо глинистых грунтах.
Катализатором больших повреждений при грозовом разряде является влажность почвы. В сухом грунте разрушения минимальны, при достижении влажности в 10-15% диаметры вмятин увеличиваются в разы. Кабель без защиты повреждается меньше, чем проводник с волокнистыми оболочками при эксплуатации в сухой почве (1% влажности). Пропиточный состав на основе битума может вскипать, что вызывает деформирование самой токопроводящей жилы.

Читайте также