Способ защиты подземных кабелей от грозовых разрядов

 

Изобретение относится к технологии защиты подземных кабельных линий от перенапряжений, индуцированных разрядом молнии в условиях многолетней мерзлоты. Достигаемый технический результат - повышение эффективности защиты от перенапряжений, индуцированных разрядом молнии, в условиях многолетней мерзлоты за счет уменьшения велечин волны тока и напряжения в кабеле. Способ состоит в том, что создают узкую полосу вещества, например, из поваренной соли на небольшой глубине над кабелем вдоль него. Вещество, растворяясь в содержащихся в грунте водах, создает вокруг кабеля зону грунта с повышенной электропроводностью и пониженной температурой оттаивания. К началу сезона грозовой активности за счет быстрого оттаивания вокруг кабеля образуется область талого грунта с повышенной электропроводностью, связанная с поверхностным тонким талым проводящим слоем земли. 1 ил.

Изобретение относится к технологии защиты подземных кабельных линий от перенапряжений, индуцированных разрядом молнии в условиях многолетней мерзлоты.

Известен способ защиты подземных кабелей от грозовых разрядов, содержащий создание проводящих экранов из слоев грунта для снижения индуцированных перенапряжений в кабеле.

Однако, он не учитывает особенностей грозозащиты в зоне многолетней мерзлоты и тем самым не обеспечивает эффективную защиту кабеля от индуцированных перенапряжений в условиях многолетней мерзлоты.

В зоне многолетней мерзлоты грозовые повреждения кабелей связи наиболее часто возникают в начале сезона грозовой деятельности (конец мая - начало июня в республике Саха), когда кабель еще находится в мерзлом грунте, а над ним образуется тонкий талый проводящий слой земли. Одной из причин таких повреждений, кроме прямого удара молнии, является появление в кабельных линиях индуцированных перенапряжений при близком грозовом разряде. Основной причиной таких индуцированных перенапряжений является возникновение волны тока и напряжения (ВТН) в кабеле вследствие растекания по оболочке кабеля зарядов, подтянутых электростатическим полем грозового облака, причем ВТН в кабеле возникает и в случае наличия над кабелем, казалось бы экранирующего, талого проводящего слоя земли.

Для обеспечения предлагаемым способом необходимого технического результата - повышения эффективности защиты от перенапряжений, индуцированных разрядом молнии, за счет уменьшения величин волны тока и напряжения в кабеле, на участках с наиболее высокой вероятностью грозовых повреждений в летне-осеннее время над кабелем с глубиной залегания 0,5-1 м в условиях многолетней мерзлоты вдоль него на глубине 20-30 см создают полосу водорастворимого вещества, понижающего температуру оттаивания грунта и повышающего его электропроводность.

В качестве такого вещества используют известные вещества (поваренная соль, хлористый кальций и др.), которые часто используются для локального увеличения проводимости грунта непосредственно около заземлителей. За лето и осень вещество растворяется в водах, содержащихся в грунте, и диффундирует. Диффузия вещества происходит в летне-осеннее время, т.е. когда поверхностный талый слой земли достигает глубины около 1,5-2 м и поэтому эта диффузия происходит в талой среде приблизительно изотропно, образуя вокруг кабеля зону засоленного грунта приблизительно полуцилиндрической формы. Весной, когда идет послойная оттайка грунта, эта зона засоленного грунта оттаивает значительно раньше за счет пониженной температуры оттаивания, поэтому к началу сезона грозовой деятельности вокруг кабеля образуется зона грунта повышенной проводимости, соединенная с поверхностным талым проводящим слоем земли. Как показывают расчеты, при указанном положении кабеля значительно уменьшаются значения ВТН в кабеле за счет увеличения коэффициента утечки зарядов. Глубина расположения полосы вещества выбирается равной 20-30 см, так как если ее расположить слишком близко к поверхности, то существует возможность растворения вещества поверхностными водами и растекание рассола вдоль поверхности земли, тогда зона повышенной проводимости может не захватить кабель. Располагать полосы слишком глубоко не рекомендуется, так как при этом зона повышенной засоленности приблизительно цилиндрической формы может оказаться слишком глубоко и к началу сезона грозовой деятельности может не успеть оттаять или оказаться изолированной от поверхностного проводящего слоя грунта. Для глубин залегания кабельных линий 0,5-1 м рекомендуемая глубина 20-30 см гарантирует образование вокруг кабеля области грунта с необходимым свойством за счет длительной диффузии вещества.

Предлагаемый способ поясняется чертежом.

На чертеже представлены применяемое вещество 1, кабель 2, область 3 электропроводящей земли, область 4 мерзлой земли с высоким удельным сопротивлением. Пунктирной линией показана область грунта с повышенной электропроводностью и пониженной температурой оттаивания, образуемая при диффузии вещества.

Способ достаточно технологичен, так как для создания полосы вещества можно использовать обычную технику, применяемую при укладке кабеля, и может быть использован и при прокладке новых кабельных линий в сочетании с другими защитными устройствами (защитные тросы и др.) и для ранее проложенных кабельных линий.

Формула изобретения

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ КАБЕЛЕЙ ОТ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ, содержащий создание проводящих экранов от индуцированных перенапряжений в оболочке кабеля из слоев грунта, отличающийся тем, что в летне-осенний период послойного оттаивания грунта в условиях многолетней мерзлоты над кабелем с глубиной залегания 0,5 - 1 м вдоль него на глубине 20 - 30 см создают полосу водорастворимого вещества, понижающего температуру оттаивания грунта и повышающего его электропроводность, причем удельный объем указанного вещества над элементом длины кабеля выбирают из условия создания в грунте соединяемой с поверхностным талым слоем проводящей ниши вокруг кабеля из растворенного в талой воде указанного вещества при послойном оттаивании грунта к началу грозового периода.

РИСУНКИ

Рисунок 1