СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ КАБЕЛЕЙ ОТ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ Советский патент 1936 года по МПК H01B7/28 

Электрическая коррозия телефонных и телеграфных кабелей со свинцовой оболочкой, происходящая под действием блуждающих токов, приносит большой ущерб хозяйству связи. Применяемые в настоящее время защиты - электрический дренаж и изолирующие муфты - не являются радикальными, так как достаточно хорошо действуют только при определенном распределении потенциалов и токов в окружающей почве и при изменении последних могут оказаться бездейственными.

Более эффективной мерой защиты представляется изоляция оболочки кабеля от сопротивления с землей, или со стенками канализации (если он проложен в канализации) с помощью какого-либо влагонепроницаемого покрытия. Сюда могут быть отнесены покрытия оболочки кабеля пленками различных битуминозных материалов, эфиров целлюлозы, лаков, масляных красок и т.п.

Однако, основным недостатком этого метода защиты является, прежде всего, трудность подбора такого достаточно дешевого и доступного материала, который, на ряду с полной влагонепроницаемостью, совмещал бы в себе поверхностную твердость и механическую прочность с эластичностью. Опыты с битуминозными материалами нефтяного происхождения (битумы каменноугольного происхождения непригодны вследствие химического воздействия на свинец) показывают, что из них можно получить покрытия либо достаточно эластичные и хорошо пристающие к свинцу, но мягкие и легко сцарапывающиеся, либо твердые и прочные, но недостаточно эластичные, особенно при низких температурах, хрупкие и трескающиеся при изгибах. Совместить же прочность с эластичностью так, чтобы эти качества сохранялись в достаточно широком интервале температур, не удается. Эфиры целлюлозы (нитро-бензил- и ацетилцеллюлоза) дают возможность получить пленки достаточно прочные и эластичные, но они оказываются не вполне влагонепроницаемыми и плохо предохраняют от электрокоррозии. Самым же существенным является то, что всем изолирующим покрытиям присущ один общий недостаток: в случае возникновения местных повреждений защитной пленки и в виде трещин, царапин и т.п. в нескольких местах по длине кабеля наличие пленки начинает играть отрицательную роль, ухудшая условия электрокоррозии. Вход и выход блуждающих токов из почвы в свинцовую оболочку кабеля и обратно локализируется в точках повреждения защитного покрытия. В точках выхода тока из оболочки в землю в этих случаях происходит резко выраженное местное разъедание дырчатого характера, т.е. самый опасный вид коррозии.

Предлагаемый способ имеет целью дать защитное покрытие свинцовой оболочки кабеля, которое свободно от вышеуказанного недостатка. Основное свойство предлагаемого покрытия от других заключается в том, что оно не обладает изолирующими свойствами, как все вышеуказанные материалы, а напротив является вполне электропроводным (обладает металлической проводимостью). При этом оно совершенно влагонепроницаемо и химически инертно. Следует отметить, что применение токопроводящих оболочек на подземных кабелях для защиты от блуждающих токов вообще не ново. В предлагаемом же способе, согласно изобретению, в качестве такой оболочки применяют слой наносимой на поверхность кабеля массы, состоящей из смеси графита с влагонепроницаемым связующим материалом.

Это покрытие не защищает кабеля от проникновения блуждающих токов в свинцовую оболочку, но они не приносят ей никакого вреда, так как выход тока из оболочки происходит не непосредственно в землю, а через электропроводную пленку, которая и является анодом. Анодный электролитический процесс (разряд анионов почвенного раствора) происходит не на свинце, а на поверхности защитной пленки, которая от этого нисколько не страдает, так как является химически инертной. Если такая пленка при достаточной толщине даже и будет иметь дефекты в виде пор, тонких трещин или царапин, то это обстоятельство не повлечет за собой разъедания оболочки кабеля даже в том случае, когда дефекты пленки находятся именно в тех точках, где ток должен выходить из кабеля в землю (по условиям распределения потенциала в земле). Действительно, ток выбирает путь наименьшего сопротивления и, очевидно, будет проходить через слой электропроводной пленки, а не через равный по толщине слой электролита (почвенного раствора), заполняющего тонкие трещины или поры в пленке. Иначе говоря, и в этом случае ток не будет выходить из свинца непосредственно в электролит, а следовательно, не будет происходить и электрокоррозия свинца.

При выборе материала для токопроводящей защитной оболочки учитывалось, что материал для предлагаемого покрытия должен удовлетворять следующим требованиям: 1) электропроводность (металлическая проводимость), 2) химическая инертность (стойкость по отношению к электролитическому воздействию в почве), 3) прилипаемость к свинцу, эластичность, 4) влагонепроницаемость.

Последнее требование, собственно говоря, для электропроводного покрытия не является даже обязательным. Оно, однако, имеет значение с точки зрения предохранения от химической коррозии (при отсутствии блуждающих токов).

Всем поставленным требованиям как раз и удовлетворяет материал, составленный из графита в смеси со связующим веществом битуминозного характера с добавками растительных смол и масел или без таковых.

В качестве связующего вещества, придающего влагонепроницаемость, могут быть взяты нефтяные битумы подходящей консистенции или их смеси. Может быть для этой цели применен также парафин, церезин или озокерит, к которому для достижения надлежащей консистенции и вязкости могут быть добавлены минеральное масло и растительные смолы, например, канифоль. Вопрос о выборе точной рецептуры связующего материала, а также соотношения между количеством графита и количеством связующего является второстепенным вопросом, не имеющим принципиального значения для данного предложения.

К качестве примера можно предложить рецептуру:

47,5% графита31.5% канифоли16,0% машинного масла5,0% парафина.

Указанная масса является удовлетворительной для предлагаемой цели, но возможно, что не наилучшей. Могут быть применена также другие рецепты, причем в качества исходных материалов могут быть взяты, кроме графита, нефтяные битумы и масла, парафин, вазелин, озокерит, церезин, канифоль, древесная смола, эфиры целлюлозы, бакелит и другие синтетические смолы и т.п. Так как а науке под понятием "битумы" в широком смысле слова, подразумеваются все нефтяные продукты и самая нефть, все ископаемые угли и сланцы и получаемые из них смолы и пеки, а также естественные асфальты, озокерит и продукты их переработки, то состав предлагаемой массы для защитного покрытия можно определить следующими словами: смесь графита со связующим материалом, состоящим из битумов с добавками растительных или синтетических смол, или без таковых.

В отношении своих механических свойств предлагаемый материал обладает тем же недостатком, который был указан выше для битумных покрытий: трудно получить защитный слой, который совмещал бы в себе прочность и пластичность в достаточно широких температурных пределах. На первое место по степени важности нужно поставить хорошую прилипаемость к свинцу и эластичность, но эти свойства в большинстве случаев покупаются за счет твердости и прочности. Поэтому предлагаемое покрытие нуждается в механической защите, которая может быть без труда осуществлена путем наложения на него слоя оплетки из какой-либо материи, джута или шпагата, пропитанных битумом. Поверх этой оплетки может быть, в случае надобности, наложена железная броня.

1. Способ защиты подземных кабелей от блуждающих токов с использованием окружающей кабель токопроводящей защитной оболочки, отличающийся тем, что в качестве такой оболочки применяют слой наносимой на поверхность кабеля массы, состоящей из смеси графита с влагонепроницаемым связующим материалом.

2. Прием выполнения способа no п. 1, отличающийся тем, что в качестве связующего материала применяют нефтяные битумы с добавками растительных смол или масел или без таковых.

3. Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что в качестве связующего материала применяют растительные или синтетические смолы или масла с добавками битуминозных веществ или без таковых.

4. Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что в качестве связующего материала применяют эфиры целлюлозы.

5. Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся там, что защитное покрытие из токопроводящей графитовой массы наносят не непосредственно на оболочку кабеля, а с промежуточной прослойкой из изолирующего материала, например, пленкой, нитро- или бензилцеллюлозного лака.

6. Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что поверх защитного покрытия из электропроводной графитовой массы, для механической его защиты, накладывают оплетку из материи, джута в или шпагата, пропитанных битумом.