50
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2012, www.kabel-news.ru
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
К
оллектив филиала ОАО «Ленэнерго» — «Ка-
бельная сеть» вместе со всеми подразделе-
ниями ОАО «Ленэнерго» 15 июня 2011 го-
да отметил 125-летие появления электросе-
тей в Санкт-Петербурге.
Первые кабельные линии были проложены в
1883 г., и сегодня в сети города работают сотни ки-
лометров кабелей дореволюционных прокладок, в
том числе и кабели 20 кВ, которые были впервые
проложены в 1914 году.
На начало 2011 года предприятие эксплуатирова-
ло (баланс, обслуживание, аренда и бесхоз)
пример-
но 19,5 тысячи км КЛ 0,4—6—10—35—110 кВ.
Ежегодно по разным причинам повреждается не-
которое количество КЛ, в том числе и по причине
коррозии металлических оболочек кабелей (табл. 1).
Доля таких повреждений значительна. Так, в
2010 году в сети 6 кВ повредилось 11% КЛ от обще-
го числа повреждений (в 2009-м — 16%), а в сетях
10 кВ — 12% (в 2009-м — 14%).
В сетях 35 кВ было 6 повреждений по причине
коррозии свинцовых оболочек.
В 2010 году было два случая коррозии свинцовых
оболочек КЛ 110 кВ от блуждающих токов. Так как
этот вид повреждений имеет не локальный харак-
тер, а распространяется по длине КЛ на десятки, а
иногда и на сотни метров, объёмы ремонтов
доста-
точно велики.
Высокая коррозионная повреждаемость обуслов-
лена тем, что повсеместно на территории Санкт-
Петербурга почва имеет повышенную влажность и
агрессивные компоненты (NO
3
, SO
4
, Cl и органиче-
ские вещества), а также высокий уровень блуждаю-
щих токов, генерирующихся в зонах расположения
промышленных предприятий и линий электрифици-
рованного рельсового транспорта.
Коррозионная активность грунтов по такому по-
казателю, как pH (ГОСТ 9.602-2005), показывает,
что в городе очень много коррозионно-опасных зон
по грунтам (pH 4,3 и менее или 9,2 и выше до 12,2).
По видам коррозии мы различаем: почвенную,
от блуждающих токов (часто они сопутствуют друг
другу) и чисто химическую коррозию — фенольную.
Фенольная коррозия встречается на кабелях, где за-
щитные покровы при изготовлении обрабатывались
продуктами каменноугольной смолы. Сейчас встре-
чается крайне редко, так как такая пропитка прекра-
щена.
До недавнего времени обстановку усугубляло
и то, что коммунальные службы убирали улицы в
Защита от коррозии
кабельных линий
6—10—35—110 кВ
Виктор БАРИНОВ, советник директора,
Николай СОЛОВЬЁВ, заместитель директора по техническим вопросам —
главный инженер, филиал ОАО «Ленэнерго» — «Кабельная сеть»
Табл. 1. Количество повредившихся кабельных линий 6—10 кВ
Период,
годы
Вид коррозии
Всего по
КС
почвенная
от действия
блуждающих
токов
почвенная и от
действия блуж-
дающих токов
фенольная
причина не уста-
новлена
1985—1989
20
89
5
—
78
192
1990—1994
56
56
81
1
44
238
1995—1999
109
104
121
2
28
364
2000—2004
82
69
253
6
181
591
2005—2009
179
61
300
1
151
692
2010
38
13
34
0
31
116
ИТОГО:
484
392
794
10
513
2193
%
22,0
17,9
36,2
0,5
23,4
100
51
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2012, www.kabel-news.ru
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
основном методом снеготаяния, путём разбрасыва-
ния соли или смеси соли с песком.
Учитывая все эти факторы, основное количество
кабелей 6—10—35 кВ имеет свинцовую оболочку и
примерно 2% — алюминиевую.
Наилучшим образом зарекомендовали себя в
отношении устойчивости к агрессивным грунтам и
блуждающим токам кабели марок АСБ
2л
и АСБ
2л
Ш
в
.
Анализ повреждаемости за 1985—2010 гг. выя-
вил, что кабели с алюминиевой оболочкой повреж-
даются более чем в 6,3 раза чаще, чем кабели со
свинцовой оболочкой. Коррозионные повреждения
имеют примерно 800 КЛ 6—10—35 кВ со свинцовой
и алюминиевой оболочкой. Во всех частях города
насчитывается примерно 400 адресов, где отмеча-
лись случаи коррозионных повреждений КЛ.
С 2003 г. в ОАО «Ленэнерго» стали массово при-
менять кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена,
однако эти кабели ещё нескоро заменят действую-
щие КЛ, так как интенсивная прокладка и замеще-
ние КЛ идут только в сети 110 кВ.
На начало 2011 года кабели с изоляцией из сши-
того полиэтилена составили 43% от эксплуатируе-
мых КЛ 110 кВ общей протяжённостью 191,9 км.
В сети 0,4 кВ кабели с пластмассовой изоляцией
составляют 14,2%, из них с изоляцией из сшитого
полиэтилена — 11%, а в сети 6—10 кВ кабелей с
изоляцией из сшитого полиэтилена только 7,1%.
В случае коррозионного повреждения действую-
щих КЛ 6—10—35—110 кВ делается следующее:
• производится анализ пробы грунта из котлована,
где ведётся ремонт КЛ;
• осуществляется химический анализ продуктов
коррозии и защитных покровов;
• участки оболочки кабеля, повреждённые кор-
розией, и продукты коррозии обрабатываются
тетраметилдиадофенином в растворе 50-про-
центной уксусной кислоты, и изменение их цвета
(посинение) подтверждает наличие коррозии от
блуждающих токов. Этот метод разработан в Ка-
бельной сети «Ленэнерго» в 1960 г. инженером-
химиком М.В. Янишевской в сотрудничестве с
Лесотехнической академией. На основании полу-
ченных данных разрабатываются мероприятия,
обновляется карта коррозионных зон. Дополни-
тельные сведения для карт также получаются по-
сле анализов проб грунтов с новых адресов про-
кладок КЛ.
Для защиты от блуждающих токов КЛ 6—10—
35 кВ подключаются в совместные катодные защи-
ты, которые осуществляются теми организациями,
чьи инженерные подземные сооружения (водопро-
водные сети, газовые сети, тепловые сети) пересе-
кают КЛ или идут параллельно.
Включение в систему совместной защиты КЛ про-
изводится через вентильные блоки, которые предот-
вращают перетекание токов из других защищаемых
сооружений на оболочки КЛ. В настоящее время в
эксплуатации находится 1120 блоков совместной за-
щиты.
В системе электроснабжения Санкт-Петербурга
действуют маслонаполненные КЛ 110 кВ низкого
и высокого давления, а также КЛ 110 кВ с изоля-
цией из сшитого полиэтилена. КЛ 110 кВ низкого
давления в основном выполнены кабелем МНСК со
свинцовой оболочкой и небольшое количество —
кабелем МНГАШву с алюминиевой гофрированной
оболочкой. КЛ 110 кВ высокого давления имеют
52
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2012, www.kabel-news.ru
стальные трубы толщиной 10 мм с нанесённой на
них весьма усиленной изоляцией.
В соответствии с «Руководящими указаниями по
электрохимической защите подземных энергетиче-
ских сооружений от коррозий» [1] электрохимиче-
ская защита маслонаполненных КЛ 110 кВ должна
выполняться отдельно от других подземных соору-
жений, при этом значения защитных потенциалов на
оболочках МНКЛ 110—220 кВ должны находиться в
пределах, описанных в литературе [2].
Табл. 2. Поляризационные защитные
потенциалы металла сооружения относительно
насыщенного медно-сульфатного электрода
сравнения
Металл
сооружения
Значение защитного потенциала
*
, В
минимальное,
Е
мин
максимальное,
Е
макс
Сталь
-0,85
-1,15
Свинец
-0,70
-1,30
Алюминий
-0,85
-1,40
*
Здесь и далее под минимальным и максимальным
значениями потенциала подразумеваются его значения
по абсолютной величине.
Для определения значений потенциала (табл. 2),
возникающего на устройстве катодной защиты, в
Ленэнерго в 1982 г. были произведены исследова-
ния, при которых ток короткого замыкания в одной
из фаз кабельной линий 220 кВ достигал 25 800 А,
при этом проводились измерения на всех сопутству-
ющих металлических сооружениях. Наибольшие на-
пряжения, возникшие на оборудовании катодной за-
щиты, приведены в табл. 3 [3].
Табл. 3. Максимальные напряжения,
возникающие на оборудовании катодной
защиты при коротком замыкании на кабелях
110—220 кВ
Место
возникновения
Макси-
мальное
напряжение, В
Норма, В
Точка дренажа
171
200 при t=0,5
о
C
На оболочке кабеля
связи
103
200 при t=0,5
о
C
На выходе преоб-
разователя катодной
защиты
260
2000
Как видно из табл. 2, защитный потенциал дол-
жен поддерживаться для алюминия и стали в более
узком интервале, чем для свинца.
Для примера: на КЛ высокого давления одной из
организаций в Санкт-Петербурге в течение 2007—
2008 гг. отмечено несколько случаев коррозионного
разрушения стальной трубы на участке примерно
50 м в районе колодца № 2, приведших к утечкам
изоляционного масла.
Вид повреждения — цепочка каверн с крутыми
краями диаметром около 10—15 мм и шагом 10 см
на всю толщину стальной трубы.
Как видно из рисунка, в течение ряда лет защит-
ный потенциал почти на всей длине был ниже мини-
мального.
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
Рисунок. Потенциальная диаграмма КЛ высокого давления (2004 и 2008 гг.)
53
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2012, www.kabel-news.ru
Трасса КЛ имеет приближения к электрифициро-
ванной железной дороге 25—30 м на значительной
длине и удаление примерно 900 м.
На начальном периоде строительства и эксплуа-
тации систем катодных защит МНКЛ 110—220 кВ
применялись катодные станции различных типов
(КСС, ТСК, СКЗМ, ОПС, ТП, АП) с ручной регули-
ровкой защитного потенциала и с использованием
в качестве анодного заземления графитопластовых
электродов или бывших в употреблении железнодо-
рожных рельсов.
Графитопластовые электроды показали себя не-
удовлетворительно, их срок службы в 2—3 раза мень-
ше, чем рельсов (средний срок — 10 лет). Основная
причина — технология монтажа не создавала надёж-
ного контакта дренажного кабеля к оголовку АЗ. Дру-
гой важнейший фактор, влияющий на срок службы
АЗ, — это количество электричества, протекающего
через заземление (или средний ток АЗ). Ввиду узости
интервала допустимого защитного потенциала ток
АЗ приходилось держать на пределе.
С появлением катодных станций, работающих в
автоматическом режиме, эффективность катодных
установок возросла. Это было достигнуто в резуль-
тате модернизации катодных станций посредством
установки блоков автоматического управления вы-
ходными токами, преобразователей катодной защи-
ты и измерительных электродов сравнения, с кото-
рых снимается сигнал обратной связи. Эта работа
была выполнена в НИИ постоянного тока совместно
с Кабельной сетью «Ленэнерго». Количество элек-
тричества, протекающего через АЗ, уменьшилось не
менее чем на 20%.
Для снижения эксплуатационных расходов была
выбрана станция ОПЕ-63/48 мощностью 3 кВт, в
качестве АЗ — железнокремниевые электроды
ЗЖК-1500 длиной 3 м, глубина заложения — 1,5 м.
В настоящее время реконструированы уже 43 ка-
тодные установки из 48. Работа продолжается.
Замеры потенциалов проводятся ежеквартально
с апреля по ноябрь включительно на контурах за-
землений стопорных и соединительных колодцев
МНКЛ 110—220 кВ. Они выполняются цифровым
мультиметром ДТ-832 с внутренним сопротивлением
1 МОм/Вт, с применением неполяризованного медно-
сульфатного электрода, а там, где есть асфальт или
лёд, используется стальной электрод. Однако при
прохождении по нему блуждающего тока стальной
электрод поляризуется и вносит погрешность в из-
меряемую величину потенциала.
Станции катодной защиты осматриваются еже-
месячно, регулировка катодных станций, работаю-
щих в ручном режиме, проводится ежеквартально с
проверкой эффективности их работы.
«Руководящие указания по электрохимической
защите подземных энергетических сооружений от
коррозий» введены в 1996 г. За это время вышло в
свет много новых нормативных документов, появи-
лось и применяется новое оборудование, в том чис-
ле кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Складывается впечатление, что при прокладке
кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена во-
просы коррозионной повреждаемости отпадают
сами собой. Однако это не так. Одно из требований
к эксплуатации таких кабелей — это регулярные
испытания напряжением 10 кВ в течение 1 минуты
пластмассовой оболочки, чтобы грунтовые воды не
попадали внутрь кабеля (при вводе в эксплуатацию
через год после ввода в эксплуатацию и далее че-
рез каждые 3 года). Однако очень часто на прак-
тике происходит не полная замена КЛ с бумажно-
пропитанной изоляцией на кабель с изоляцией из
сшитого полиэтилена, а только часть, при этом теря-
ется возможность испытания оболочки [4].
Учитывая крайне низкий уровень электромон-
тажных работ, повреждения оболочек происходят
повсеместно. При этом пробы грунтов и грунтовых
вод с новых трасс прокладок в большинстве случаев
не берутся, в то время как именно сейчас осваива-
ются окраины города, территории бывших свалок.
Например, в 2010 году из 194 проб грунтов, сданных
в химическую лабораторию филиала, 15% (29 проб)
оказались высокой коррозионной активности.
ВЫВОДЫ
Электрохимическая защита МНКЛ 110 кВ — важ-
нейшее мероприятие, повышающее надёжность ра-
боты КЛ.
При проектировании катодной защиты надо при-
менять катодные станции, работающие в автомати-
ческом режиме.
Применение кабелей 10 кВ и выше с изоляцией
из сшитого полиэтилена не снимает вопросы защи-
ты от коррозии.
«Руководящие указания по электрохимической
защите подземных энергетических сооружений от
коррозий» требуют пересмотра и дополнения в ча-
сти применения кабелей с изоляцией из сшитого по-
лиэтилена.
ЛИТЕРАТУРА
1. Руководящие указания по электрохимической за-
щите подземных энергетических сооружений от
коррозий. РАО ЕЭС России, 1996 г., с. 18.
2. ГОСТ 9.602-2005. «Единая система защиты от
коррозии и старения. Сооружения подземные.
Общие требования к защите от коррозии», с. 18.
3. В.М. Баринов, Н.И. Тесов. Защита подземных ин-
женерных сооружений от коррозии. Издательство
«Недра», Санкт-Петербург, 2008 г., с. 47—48.
4. Объём и нормы испытаний электрооборудования.
РАО ЕЭС России. Москва, 2006 г., с. 174.
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
Оригинал статьи: Защита от коррозии кабельных линий 6—10—35—110 кВ
Коллектив филиала ОАО «Ленэнерго» — «Кабельная сеть» вместе со всеми подразделениями ОАО «Ленэнерго» 15 июня 2011 года отметил 125-летие появления электросетей в Санкт-Петербурге.
