Защита кабелей связи (ВОК) от коррозии
Кабели ВО, прокладываемые в грунте или каналах КК (кабельной канализации), подвергаются негативному воздействию довольно часто. Для минимизации негативных факторов среды и предохранения кабелей от повреждений применяют различные способы усовершенствования конструкции ВОК. Эти конструкции можно условно поделить на несколько групп, в зависимости от наличия в кабеле ВО металлических армирующих элементов, которые выполняют защитную или усиливающую функцию, или ВОК, которые целиком выполнены из диэлектрического материала. И те, и другие кабели имеют место быть в строительстве оптико-волоконных сетей и каждый вид имеет свои особенности, о коих будет сказано ниже.
Чтобы защитить оптические кабели при прокладке их прямо в грунт, в конструкции кабелей применяются дополнительные металлические элементы. Эти элементы пролегают непосредственно под внешней защитной оболочкой. Свою функцию защиты кабеля ВО от повреждений металлическая армировка выполняет хорошо, но при этом, она имеет и свои особенности, которые тоже следует учитывать в процессе организации оптоволоконных сетей. Дело все в том, что металл при долгом нахождении в негативных условиях среды способен поддаваться коррозии. Данное явление значительно снижает срок службы ВОК и приводит к необходимости их замены.
Всего в конструкцию кабеля может входить несколько металлических частей:
- броня стальная ленточная.
- броня стальная проволочная.
- центральный несущий силовой элемент.
Степень и скорость износа от коррозии для каждого элемента конструкции разная. Также на проникновение данного явления оказывают влияние условия климата местности прокладки, типы грунта, его особенности, особенности рельефа, глубина залегания и количество грунтовых вод, глубина промерзания грунта и т.д. Немало проблем добавляет и присутствие так называемых «блуждающих токов». «Блуждающие токи» приводят к электрической коррозии металлических элементов ВОК. Источниками таких токов могут быть пути трамвайных или магистральных железных дорог, установки подведения дистанционного электропитания и проч.
В том случае, если кабельная трасса залегает под рельсовыми путями электрифицированного транспорта, то в результате недостаточной изоляции, значительного рельсового сопротивления или других причин, часть проходящего электрического тока отходит в землю. Если под землей в это время расположен кабель связи, то ток проникает внутрь металлической оболочки и по ней доходит к месту тяговой подстанции. В результате физического воздействия ток выбивает металлические мельчайшие частицы из армирующей составляющей и уводит их в землю, при этом разъедая оболочку. Разрушение оболочки приводит к ещё большему негативному влиянию на кабель. В микротрещины попадают грунтовые воды, которые приводят к ржавлению армирующего состава. В результате кабель разрушается вплоть до центрального элемента.
Также довольно часто имеет место почвенная коррозия. Она, в основном, возникает в результате взаимодействия металла с негативными факторами внешней среды. К ним могут относиться:
— электрохимическое разрушение кабеля ВО в результате влияния веществ, содержащихся в почве;
— разрушение и ржавление под действием грунтовых вод;
— механические подвижки почвы с последующим попаданием в микротрещины влаги, вызывающей ржавление и разрушение;
— содержание в почве солей и прочих органических веществ, которые разъедают внешнюю оболочку и также влияют на образование явления коррозии;
— воздействие насекомых и грызунов.
В случае повышения температуры подверженность металла коррозии ещё более увеличивается.
Явление коррозии может нанести существенный вред нормальному функционированию сети связи, поэтому производителями и застройщиками принимаются специальные меры для предотвращения этого явления. Меры защиты постоянно совершенствуются.
Защитить кабели от электрокоррозии можно при помощи следующих методов, которые ещё называют пассивными методами. Для этого конструкцию ВОК снабжают тросом из оцинкованной проволоки. Если прокладка будет производиться в условиях хим. активного грунта, то кроме метода пассивной защиты принимают также защиту активную (катодную). Однако, даже при правильной организации активной антикоррозийной защиты, процесс разрушения не останавливается полностью, а лишь растягивается по времени.
Даже если оптоволоконная сеть прокладывается в нейтральных почвах или при отсутствии заболоченных участков, коррозия металлических частей кабеля все равно происходит. Полимерная оболочка не в состоянии защитить металл, поскольку она содержит ионы водорода и гидроксида, которые сами участвуют в процессе коррозии. Оболочка из полимера не является особенным препятствием для передвижения ионов. На начальном этапе процесс коррозии идет медленно, однако, после значительного разрушения оболочки он ускоряется.
Для нашей страны характерны, в большинстве, почвы заболоченные, глинистые или суглинистые с ярко выраженным кислотным характером. В таких условиях коррозия металлических оболочек кабелей ВО происходит ещё быстрее. Как результат, кабель практически полностью разрушается и восстановлению уже не подлежит. Это приводит к серьезным затратам обслуживающей организации и частым перебоям в работе кабельных сетей.
Отказы сети происходят, в основном, в результате крошения металлических оболочек. Продукты коррозии под влиянием внешних факторов разбухают, увеличиваются в объеме и пережимают оптоволоконный модуль с волокном. Это подводит, в конечном итоге, к увеличению затухания и потере полезного сигнала.
Также явлению коррозии подвержены силовые элементы ВОК подвесных или самонесущих, которые изготавливаются из стали. Это происходит во многом благодаря явлению остаточной влажности на полимерах. Хотя для полимеров (таких как, к примеру, полиэтилен) показатель гидрофобного эффекта составляет лишь доли %, все равно этого хватает для того, чтобы возник очаг коррозии, который, впоследствии, может очень быстро разрастись. А поскольку ВОЛС чаще всего монтируются довольно протяженными длинами (до 6-ти км. и более), из-за возникновения градиента электрического потенциала распространение очаговой коррозии происходит довольно быстро. В результате пробоины образуются в различных местах, иногда на значительной дистанции друг от друга. Это затрудняет ремонт сети, а иногда и приводит к необходимости полной замены участка. Замены, тем более частые, приводят к росту затрат обслуживающей организации и отрицательно сказываются на надежности сети и лояльном отношении абонентов. Если сеть коммерческая, то удержанию клиентуры и привлечению новых абонентов нужно уделять особенное внимание, поэтому при строительстве телекоммуникационных сетей на основе оптических кабелей любые нюансы не должны оставаться в стороне.
Кардинальным и наиболее действенным способом решения проблемы возникновения явления коррозии металлических оболочек является использование в строительстве сетей оптических кабелей, не имеющих металлических элементов конструкции. Такие кабели называются полностью диэлектрическими. Они проявляют значительную стойкость к явлению коррозии как при прокладке в грунтах и КК, так и протяжке методом подвеса. К тому же их свойства не зависят от условий местности, факторов внеш. среды, условий эксплуатации сети, химической активности почв и т.д. Помимо своих антикоррозийных свойств такие кабели имеют ещё несколько значительных преимуществ. К ним можно отнести:
- данный тип ВОК обладает значительно меньшим весом, по сравнению с ВОК, снабженными бронепокровами из металлической проволоки. Малый вес разрешает использовать такие кабели при застройке оптико-волоконных сетей протяженными длинами при небольших тратах. Если прокладывать кабели диэлектрические в защитные ПНД-трубы, то можно монтировать сети на расст-ие до 6 км. и даже более. Прокладка большими длинами дает возможность сократить количество соединений и снизить потери полезного сигнала.
- при установке диэлектрического кабеля ВО в защитную ПНД-трубу обеспечивается лучшая его защита, в том числе, от коррозии. ВОК в трубах обладает также стойкостью к воздействиям механического характера (ударам, подвижкам грунтов, промерзаниям). Стойкость в отличии от ВОК со стальной броней из проволоки выше на 25 – 35%.
- такие кабели значительно лучше, чем бронированные, переносят промерзание грунта и возможные механические сдавления, которые могут образовываться в результате промерзания.
- кабельные сети, организованные прокладкой диэлектрических кабелей методом задувки ВОЛС в ПНД-трубы защитные, можно с легкостью изменять или модернизировать, прокладывая рядом добавочные кабели, без проведения крупных раскопочных работ. Также при этом обеспечиваются меньшие затраты.
- прокладывать диэлектрические кабели в защитных ПНД-трубах методом задувки оптики можно со скоростью до 80 – 90 м\мин.
Рост использования диэлектрических кабелей ВО при прокладке телекоммуникационных сетей (ВОЛС) во многом определяется ростом цен на традиционные кабели с медными жилами или оптические бронированные кабели для прокладки в грунте. По своим характеристикам кабели диэлектрические не уступают другим видам кабелей. При производстве кабелей ВО особенное внимание уделяется обеспечению удобной эксплуатации сети связи и ее пропускной способ-ти.