Повреждение кабеля сшитый полиэтилен: Поиск неисправностей в кабельных линиях из сшитого полиэтилена: методы, схемы, особенности, видео – Сшитый полиэтилен. Поиск мест повреждений :: Ангстрем — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Поиск неисправностей в кабельных линиях из сшитого полиэтилена: методы, схемы, особенности, видео

Конструкция кабелей из сшитого полиэтилена отличается от кабелей с пластмассовой или бумажной изоляцией. Поэтому и методы поиска повреждений в них имеют свои особенности.

Отличия поиска неисправностей в КЛ из сшитого полиэтилена

Изоляция из сшитого полиэтилена испытывается не напряжением постоянного тока повышенной величины. Для этого используется переменное напряжение сверхнизкой частоты.
Широко применяется пофазная прокладка кабельных линий из сшитого полиэтилена. При этом каждый кабель линии имеет одну токопроводящую жилу и экран, покрытый оболочкой.
Кабели из сшитого полиэтилена заключены в экран, покрытый изолирующей оболочкой. Повреждения оболочки являются дефектом. Экраны могут заземляться с обеих сторон линии или только с одной стороны.
На протяженных КЛ используется транспозиция экранов, при которой они определенным образом переключаются с кабеля одной фазы на другую.

Интересный учебный фильм о методах поиска неисправностей в кабельных линиях:

Характерные виды повреждений для этих кабельных линий

Повреждение оболочки, сопровождающееся нарушением изоляции экрана относительно земли или специального токопроводящего покрытия, нанесенного поверх оболочки.
Замыкание токопроводящей жилы на оболочку.
Обрывы одной или сразу нескольких жил.
Обрывы с замыканием на оболочку.

Методы диагностики повреждений кабельных линий

Петлевой метод

Применение этого метода позволяет ориентировочно определить дистанцию до точки повреждения оболочки на землю или замыкания жилы на оболочку.

Для успешных измерений достаточно сопротивления в месте повреждения от 5 до 10 кОм (в зависимости от возможностей применяемого прибора).

Одним из таких приборов является ИРК-ПРО Альфа-Е. Внешний вид его и типовая схема подключения показаны на рисунке выше.

Для проведения измерений на одном конце линии отключаются экран и кабельные жилы. Они закорачиваются между собой. С другого конца производятся измерения. Если повреждена оболочка, то для их проведения она тоже отключается от заземляющего устройства.

Измеритель работает в два этапа:

Сначала он должен оценить параметры исследуемой КЛ. Для этого на первом этапе измерения он подает постоянный ток в исправную жилу кабеля, сопротивление изоляции которой должно быть минимум в 100 раз большим, чем в месте замыкания. Измеряется падение напряжение и подсчитывается сопротивление измеряемого участка.
На втором этапе прибор подключается к жиле или экрану, место повреждения которых требуется определить. Прибор повторно выполняет измерения. На основании предыдущих данных по измеренным значениям производится расчет расстояния до точки замыкания. Естественно, что для этого ему потребуется дополнительная информация – длина кабеля. Ее можно измерить с помощью рефлектометров серий Р5 или РЕЙС.

Точность измерения – 0,1% от общей длины линии.

Ещё одно интересное видео о поиске отказа в кабельных линиях:

Метод шаговых потенциалов

Этот метод позволяет точно определить место повреждения оболочки кабеля, находящегося в земле. Для этого в нее подается испытательный ток от генератора постоянного тока. От места повреждения ток будет растекаться во все стороны, создавая на поверхности земли потенциалы шагового напряжения.

В комплект прибора помимо генератора входит мобильная измерительная часть, предназначенная для измерения разностей потенциалов на поверхности земли. Она снабжена двумя штырями с проводами. Штыри втыкаются в землю, прибор измеряет разность потенциалов между ними и ее полярность.

При подходе к месту пробоя показания прибора увеличиваются. После прохода точки замыкания полярность напряжения резко изменяется на противоположную.

При установке штырей на одинаковом расстоянии от места повреждения индикатор прибора покажет ноль.

Акустический метод

Этот метод поиска аналогичен применяющемуся для обычных кабельных линий. Для его реализации используются генераторы высоковольтных импульсов. Современные испытательные лаборатории позволяют оперативно изменять выходное напряжение на заряжающемся конденсаторе, чтобы получить разряд требуемой силы.

Подача импульса от заряженного конденсатора на поврежденную жилу кабельной линии осуществляется системой контакторов.

Также изменяется и частота следования импульсов. Для обнаружения места с максимумом звукового колебания используются искатели с акустическими датчиками.

Прожиг изоляции

Если величина сопротивления в точке замыкания не позволяет применять вышеописанные методы поиска, то изоляция дополнительно разрушается устройствами прожига. Применяемые установки не отличаются от тех, что используются для кабелей, не изготовленных из сшитого полиэтилена.

Импульсные искатели повреждений

Рефлектометры Р5-10, РЕЙС-205, РЕЙС-305 или их аналоги также широко применяются для измерения дистанции до мест повреждения.

Импульсный метод поиска одинаково хорошо работает на кабелях всех типов, включая и сшитый полиэтилен.

Применение этих приборов ограничивает, как и для кабелей с бумажной и пластиковой изоляцией, высокое сопротивление в месте пробоя. Для проведения успешных измерений его необходимо снизить установкой прожига.

Поиск заплывающих пробоев

Для таких сложных случаев применяются приборы, использующие волновые методы измерения. Из парка отечественного производства такими устройствами являются снятый с производства Щ4120 и выпускаемый взамен его ЦР0200. Существуют и западные приборы аналогичного назначения, функциональность которых на порядок выше.

Данные приборы фиксируют волну напряжения, распространяющуюся от места пробоя. Последний может быть спровоцирован от источника постоянного повышенного напряжения. Для этого жилу с повреждением испытывают с подключенным к ней входом прибора.

Период колебаний, возникающий при пробое, пропорционален расстоянию до точки его возникновения. Это расстояние и покажет прибор.

В дальнейшем данные, полученные в результате применения импульсных и волновых методов, уточняются на месте с помощью генератора высоковольтных импульсов.

Сшитый полиэтилен. Поиск мест повреждений :: Ангстрем

Возможные варианты методов поиска мест повреждений (МП) на любых кабелях, в том числе и на кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), определяются не только видом и параметрами повреждения, но и конструкцией кабеля, и технологией его изготовления.

Виды конструкций высоковольтных силовых СПЭ-кабелей

Одножильная (однофазная).
Трехжильная (ГОСТ Р 55025-2012).

При этом, одно- и трехжильные кабели могут быть как бронированные, так и не бронированные.

В трехжильных кабелях экран в может быть, как общий для всех жил так и индивидуальный для каждой жилы.

В настоящее время, большинство используемых СПЭ-кабелей именно одножильные.

Методы поиска повреждений СПЭ-кабелей

Применение относительных (дистанционных) методов для определения расстояния до МП не отличается существенно от кабелей с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ). Как и для «бумажных» кабелей в зависимости от вида и параметров повреждения могут применяться импульсные, волновые или мостовые методы.

Особенности применения абсолютных (топографических) методов обусловлены не только видом повреждения, но и конструктивными особенностями СПЭ-кабелей и их предельными электрическими параметрами.

Методы поиска повреждений внешней оболочки

В большинстве случаев повреждения СПЭ-кабелей связаны не с основной изоляцией, а с внешней защитной пластмассовой оболочкой. Повреждения внешней оболочки приводят к появлению электрического контакта экрана кабеля с землей. И хотя на начальном этапе это не может никак сказаться на работоспособности кабеля, с течением времени неизбежно произойдет разрушение экрана, а за ним и основной изоляции. Классически поиск таких повреждений состоит из двух этапов:

Определения расстояния до МП петлевым методом,
Локализации МП потенциальным методом.

Методы хорошо отработаны и аппаратное оснащение для их реализации выпускается в достаточном ассортименте.

Методы поиска повреждений трехжильных СПЭ-кабелей с общим экраном

Для трехжильных СПЭ-кабелей с общим экраном всех жил, при повреждении основной изоляции применение абсолютных методов локализации МП очевидно аналогично кабелям БПИ. Трехжильный бронированный кабель, состоящий из свитых в один жгут индивидуально экранированных жил при поиске индукционным методом будет иметь нюансы, связанные с существенно ослабленным по сравнению с предыдущей конструкцией сигналом. Для кабелей таких конструкций применимы все традиционные абсолютные методы поиска.

Акустический метод для высокоомных повреждений.
Индукционный метод для низкоомных межфазных и однофазных повреждений.
Потенциальный и индукционный метод для замыканий или утечек на землю.
Акустический или индукционный метод для обрывов жил.

Методы поиска повреждений трехжильных СПЭ-кабелей, состоящих из отдельно проложенных экранированных фазных жил

Иная ситуация возникает для СПЭ-кабеля, состоящего из отдельно проложенных экранированных фазных жил. Такой вариант прокладки сейчас, пожалуй, наиболее распространен. В проложенных таким способом кабелях становятся принципиально невозможными межфазные повреждения — замыкания или утечки между фазными жилами. Кроме того, отсутствует такая конструктивная особенность, как повив фазных жил. И как следствие, невозможно использовать для поиска МП очень популярный индукционный метод. Во всяком случае в его традиционном варианте, когда главным информативным признаком для поиска повреждения служит сигнал повива жил кабеля. Нет свитых жил — нет изменения сигнала с шагом повива.

Есть информация о применении индукционного метода с использованием иных признаков для локализации МП. Это, например, так называемый, метод аномалии нуля. Но эта информация носит единичный характер — не подтверждена массовым применением. Возможно, есть специалисты имеющие реальный опыт применения этого или других нетрадиционных методов, но их индивидуальный опыт не доступен широкому контингенту (сообществу) специалистов-поисковиков.

Методы поиска повреждений основной изоляции

Акустический метод.
Потенциальный метод.
Перевод с помощью прожига однофазного повреждения в межфазное с последующим применениеминдукционного метода поиска.

Если сопротивление в МП основной изоляции одножильного СПЭ-кабеля измеряется килоомами, а внешняя изолирующая оболочка не повреждена, то практически единственным топографическим методом локализации МП становится акустический. Снижение сопротивления с помощью прожига не гарантирует успешности применения индукционного метода. С большой вероятностью использование прожига приведет к повреждению внешней изолирующей оболочки кабеля с утечкой на землю. Это даст возможность применить потенциальный метод поиска. Для трехфазного кабеля возможно и иное развитие событий — перевод с помощью прожига однофазного повреждения в межфазное с последующим применением индукционного метода поиска.

Испытания и прожиг СПЭ-кабелей

Если с методами поиска все обстоит достаточно определенно, то использование в процессе поиска таких вспомогательно-подготовительных операций как прожиг вызывает определенную озабоченность специалистов-поисковиков. Объясняется она опасением повредить кабель в процессе прожига МП. Такое опасение, видимо, связано с существенно более низкими по сравнению с «бумажными» кабелями нормами на электрические испытания СПЭ-кабелей. Кроме того, существуют ограничения по времени воздействия постоянного напряжения на кабель связанные со свойствами сшитого полиэтилена. Этим, в частности, объясняется применение для испытаний сверх низкочастотных высоковольтных испытательных установок. Хотя следует отметить, что в международном стандарте на СПЭ-кабели – МЭК 60502-2 в редакции 2005г – нет ни слова о таких испытаниях. МЭК 60502-2 предлагаются испытания переменным напряжением номинальной величины Uo в течение суток или линейным напряжением в течение 5 мин. Допускается альтернативный вариант испытаний постоянным напряжением 4Uo в течение 15 мин. Но дается примечание о возможности пробоя изоляции при таком испытании.

Российские ОТУ ГОСТ Р 55025-2012 на СПЭ-кабели предлагают испытания переменным напряжением Uo 24час (как и МЭК 60502-2), или 2Uo 60мин, или 3Uo 0,1Гц 60мин.

Как видно из приведенных величин испытательных напряжений, нормы российского ОТУ несколько жестче международных стандартов.

Операция прожига кабеля на верхних ступенях начинается именно на постоянном напряжении. Опасения связанные с возможностью повредить изоляцию кабеля могут возникать только в случае, если напряжение верхней ступени прожига и время его воздействия превышают указанные в стандартах предельные значения для испытаний кабеля. Естественно, с целью недопущения пагубных последствий для кабеля, просто не следует превышать испытательные лимиты значений напряжения и времени его воздействия. По российскому ОТУ это 4Uo и 15мин для постоянного напряжения и 2Uo и 60мин – для переменного. И пробои, и утечки во время испытаний возникают именно при таких напряжениях, и поэтому нет необходимости превышать их при прожиге. Хотя возможно стоило бы принять во внимание предостережение МЭК 60502-2 о возможном пробое при воздействии 4Uo выпрямленного напряжения и использовать при прожиге не более, чем 2Uо.

Оборудование для поиска повреждений

Оборудование, используемое для дистанционных и топографических методов поиска МП на СПЭ-кабелях, тоже, что и на БПИ кабелях. Только по своим характеристикам оно может быть скромнее. Связано это с меньшими по сравнению с БПИ кабелями уровнями испытательных воздействий и касается установок прожига и ударных генераторов. Пожалуй, единственным используемым только на СПЭ-кабелях оборудованием является аппаратура для поиска МП внешней оболочки кабеля. Хотя никто не запрещает использовать эту аппаратуру для поиска повреждений оболочки, например, на ПВХ кабелях.

В заключение можно сказать, что для поиска МП на СПЭ-кабелях применимы все методы используемые для БПИ кабелей. Надо только отстроиться от стереотипов привнесенных работой с БПИ кабелями. Учитывать значительно меньшие допустимые уровни воздействия на СПЭ-кабель.

Исключение в части применимости топографических методов поиска на сегодняшний день представляет индукционный метод для разнесенных одножильных кабелей. Хотя это не безусловное утверждение поскольку по некоторым сведениям этот метод может применяться и в таких случаях. При серьезном подходе необходимы специальные исследования на эту тему.

Не претендуем на абсолютную истину и надеемся, что практический опыт наших читателей дополнит или скорректирует то, что здесь изложено. Приглашаем всех, кто имеет свой опыт и свое мнение поделиться с нашими читателями.

Поиск места повреждения кабеля из сшитого полиэтилена | Полезные статьи

Кабель из сшитого полиэтилена может быть поврежден по ряду разных причин. Каждая из них оказывает влияние на установление мест нарушения кабельных линий. Как определить повреждение кабеля, изоляция которого выполнена из такого материала, как сшитый полиэтилен?

Какими способами осуществляется поиск повреждения кабеля из сшитого полиэтилена?

Чаще всего повреждается оболочка кабеля (почти 70 % от общего числа повреждений). Из-за этого кабель не выходит из строя сразу, однако его ресурс существенно сокращается. Также часто случается нарушение защитного экрана кабеля. Еще нередки случаи, когда происходит внутреннее повреждение изоляции. Подобное возможно вследствие старения кабеля или его ненадлежащего использования.

Поиск нарушения кабеля из сшитого полиэтилена может быть выполнен с помощью разных способов. Вот самые распространенные из них:

• Импульсный способ. Устанавливается временная задержка импульсов, которые были посланы, и импульсов, которые были отражены. Если оболочка была нарушена из-за перегрева, то таким способом воспользоваться не удастся.

• Индукционный способ. Высокочастотный ток подается на кабель, который был поврежден. Над землей находится устройство, улавливающее электромагнитное поле. На место, в котором случилось повреждение, указывает изменение параметров электромагнитного поля.

• Способ колебательного разряда. Он применяется тогда, когда нужно найти заплывающий пробой. Возрастающее напряжение подается на испорченный кабель. Это делается до того момента, пока не случится пробой кабеля. По периоду колебаний разряда (пробоя) устанавливается место повреждения.

• Акустический способ. Генератор формирует удары акустические, которые посылаются в землю на территории залегания кабеля. Интенсивность сигнала, который отражен, улавливает приемник. Аварийный участок будет там, где самый сильный сигнал.

• Импульсно-дуговой способ. Высоковольтный импульс посылается на проверяемый кабель. Далее выполняется замер способом импульсной рефлектометрии.

• Способ шаговых напряжений. Ток утечки образуется в месте понижения сопротивления изоляции. Именно это место и является аварийным.

Как и с помощью чего выявляют места разрушения кабеля?

Поиск повреждения кабеля из сшитого полиэтилена выполняется с помощью следующих устройств:

•   Генератор звуковых частот.
•   Мегаомметр.
•   Прожигающее устройство постоянного тока со ступенчатым и плавным переключением выходного напряжения.
•   Рефлектометр.
•   Прибор для посылки высоковольтной волны от заряженного конденсатора.

Для нахождения повреждения нужно выполнить следующие действия:

1.   Определить место нарушения изоляции. При помощи способа шагового напряжения определяется точная локализация.
2.   Определить место нарушения оболочки. Для установления точной локализации нужно воспользоваться способом импульсного напряжения.
3.   Установить место разрушения жил. С помощью акустического способа определяется точная локализация.

Теперь вы знаете, как осуществлять поиск места повреждения кабеля из сшитого полиэтилена. Благодаря этому вам удастся в самые короткие сроки решить возникшую проблему.

Сшитый полиэтилен. Поиск повреждения кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена

Доброе время суток, дорогие друзья.

Сегодняшняя тема возникла благодаря вопросу читателя моего сайта. А именно: Как искать место повреждения кабельной линии с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ)?

Сначала необходимо определиться с предпосылками возникновения такого повреждения. Основными причинами выхода из строя КЛ являются механические повреждения, вызванные
небрежностью при прокладке кабеля и монтаже муфт, а также электромагнитными процессами, возникающими при испытаниях основной (токоведущей) жилы напряжением постоянного тока, либо при неправильном заземлении экранов кабеля. Кстати, статья о том, как заземлять экран кабеля с изоляцией из СПЭ практически на подходе.

Кроме того, отличается характер наиболее частых повреждений КЛ 0,4-10 кВ и КЛ 110 кВ и выше. В первом случае чаще нарушается целостность оболочки кабеля по длине линии, во втором — чаще происходят электрические пробои в муфтах, так как сам кабель защищен лотками и песчаной подушкой.

Следует обратить внимание на тот факт, что повреждения оболочки часто обнаруживаются вблизи муфтовых участков. Это связано с тем, что данные участки дольше других остаются открытыми и могут подвергаться прямым механическим воздействиям.

Необходимо соблюдение герметичности внешней оболочки, которая закрывает экранирующую оплетку. В случае повреждения оболочки неизбежен контакт экрана с «землей». Это приводит к возникновению токов короткого замыкания в точке заземления, что влечет за собой значительное локальное повышение температуры (перегрев), попадание влаги на изоляцию, а также побочные физико-химические процессы, и, как следствие, разрушение основной изоляции кабеля. В результате любого нарушения герметичности внешней оболочки со временем неизбежен электрический пробой основной изоляции и выход кабеля из строя, причем в некоторых случаях изоляция может разрушаться на достаточно значительной длине.

Механические повреждения основной изоляции кабеля могут иметь место только в случае проведения земляных работ с использованием тяжелой техники. Такие причины выхода из строя кабеля, как разрывы, растяжки и прочие, происходящие при земляных работах, имеют случайный характер и чаще всего вызваны недостаточным вниманием к организационным мероприятиям соответствующих служб.

Наиболее распространены механические повреждения (порезы, продавливания, задиры и пр.) внешней оболочки кабеля с изоляцией из СПЭ среднего класса напряжения. Чаще всего они происходят или создаются на стадии прокладки кабеля — небрежное отношение работников к кабелю, использование несоответствующего условиям, изношенного оборудования, неправильный монтаж муфт либо ненадлежащее качество присыпного грунта.

При испытаниях кабеля с изоляцией из СПЭ необходимо руководствоваться техническими условиями завода-изготовителя и паспортом на кабель. Впрочем об этом я писал здесь.

Поиск мест повреждения кабеля с изоляцией из СПЭ так же, как и его испытание, должны проводиться только специальными беспрожиговыми методами, с исключением длительного воздействия на токоведущую жилу повышенного выпрямленного напряжения. Данным требованиям в настоящий момент отвечает только оборудование импортного производства, в частности, лучше всего зарекомендовавшие себя установки немецкого концерна Seba KMT (таково мнение Ю.М. Бородянского, начальник электротехнической лаборатории ООО ПКБ «РЭМ», на основании статьи которого я написал эту статью).

Как правило, определение места повреждения (ОМП) на КЛ производится в два этапа (для обычных кабельных линий я напишу ряд статей с описанием каждого метода отыскания места повреждения):

1. Предварительное определение поврежденного участка (относительная локализация) методом:
— колебательного разряда;
— импульсный;
— стабилизации электрической дуги.
2. Точная локализация (с топографической привязкой на местности) повреждения методом:
— шагового напряжения;
— индукционный;
— акустический.
Основными критериями успешного определения места повреждения являются: точность указания места повреждения, оперативность работ (что наиболее важно в случае действующих КЛ) и минимизация воздействий на незатронутую повреждением изоляцию кабеля. Добиться этого позволяет необходимое техническое оснащение электролаборатории и высокий уровень квалификации персонала.
В целях увеличения срока службы кабеля и уменьшения разрушающих воздействий на него необходимо заменять испытания КЛ повышенным напряжением на современные неразрушающие методы диагностики.

Подведем итог

Если токоведущая жила прогорела на экран и есть устойчивое замыкание, то можно попробовать индукционный метод, т.е. подключаем генератор импульсов на кабель одеваем головные телефоны, подключенные к приемнику, и топаем по трассе с антенной и слушаем где сигнал усилится или пропадет совсем. Кстати, можно попробовать определить предварительное расстояние до места повреждения например рефлектометром “Рейс”, а не выйдет тогда советую обратиться в одну из энергоснабжающих организаций вашего города. Такая организация наверняка имеет электротехническую лабораторию возможно оснащенную оборудованием для отыскания повреждений кабельных линий с изоляцией из СПЭ.

На этом на сегодня все…

Желаю удачи и до встречи.

Повреждения кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена

В настоящее время крупнейшие энергосистемы России при строительстве новых кабельных линий (КЛ) и ремонте существующих широко применяют кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). И никто уже не сомневается в неизбежности перехода от кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией (БПИ) к кабелям с изоляцией из СПЭ, хорошо зарекомендовавшим себя по своим эксплуатационным показателям на протяжении многих лет во всем мире. Преимущества такого кабеля очевидны: большая пропускная способность, низкие диэлектрические потери, более высокий ток термической стойкости при коротком замыкании, высокая устойчивость к влаге и прочее.

Однако отличительные особенности кабеля с изоляцией из СПЭ требуют нового подхода и строгого соблюдения методик и технологий при проектировании, прокладке и обслуживании КЛ. Несоблюдение вышеуказанных норм приводит к повреждению кабеля и влечет дополнительные расходы на комплекс восстановительных работ. Опыт работы монтажных организаций с кабелем с изоляцией из СПЭ на данном этапе недостаточен, а существовавшие методики испытаний и определения мест повреждения, применяемые для кабеля с БПИ, оказываются грубы, некорректны и недопустимы для кабеля с изоляцией из СПЭ.

ООО Проектно-конструкторское бюро «Росэнергомонтаж» было в числе первых организаций Северо-Западного региона, откликнувшихся на возникшую проблему у потребителей электроэнергии, эксплуатационных и строительных служб с испытанием кабелей с изоляцией из СПЭ и определением мест повреждений на КЛ. На сегодняшний день сотрудники ООО ПКБ «РЭМ» обладают большим опытом работы и, как следствие, статистикой причин возникновения повреждения на КЛ.

При сегодняшнем уровне технологий и опыте крупных производителей кабельной продукции говорить об электрических пробоях изоляции кабеля, связанных с производственным браком, уже не приходится. Основными причинами выхода из строя КЛ являются механические повреждения, вызванные небрежностью при прокладке кабеля и монтаже муфт, а также электромагнитными процессами, возникающими при испытаниях основной (токоведущей) жилы напряжением постоянного тока, либо при неправильном заземлении экранов кабеля.

Отличается характер наиболее частых повреждений КЛ 0,4-10 кВ и КЛ 110 кВ и выше.

В первом случае чаще нарушается целостность оболочки кабеля по длине линии, во втором — чаще происходят электрические пробои в муфтах, так как сам кабель защищен лотками и песчаной подушкой. Заслуживает внимания тот факт, что повреждения оболочки часто обнаруживаются вблизи муфтовых участков. Это связано с тем, что данные участки дольше других остаются открытыми и могут подвергаться прямым механическим воздействиям.

В результате любого нарушения герметичности внешней оболочки со временем неизбежен электрический пробой основной изоляции и выход кабеля из строя, причем в некоторых случаях изоляция может разрушаться на достаточно значительной длине.

При испытаниях кабеля с изоляцией из СПЭ необходимо руководствоваться техническими условиями завода-изготовителя и паспортом на кабель. Как правило, в документах предъявляются следующие требования к производству испытаний:
• Испытание изоляции токоведущей жилы осуществляется знакопеременным напряжением прямоугольной формы, частотой 0,1 Гц, величиной равной 3U₀ в течение 15 минут.
• Испытание внешней оболочки — напряжением выпрямленного тока, равным 10 кВ в течение 10 минут. При послеремонтных или повторных испытаниях длительность приложения испытательного напряжения может быть уменьшена по согласованию с заводом-изготовителем.

Как правило, определение места повреждения (ОМП) на КЛ производится в два этапа:

1. Предварительное определение поврежденного участка (относительная локализация) методом:
— колебательного разряда;
— импульсный;
— стабилизации электрической дуги.

2. Точная локализация (с топографической привязкой на местности) повреждения методом:
— шагового напряжения;
— индукционный;
— акустический.

Основными критериями успешного определения места повреждения являются: точность указания места повреждения, оперативность работ (что наиболее важно в случае действующих КЛ) и минимизация воздействий на незатронутую повреждением изоляцию кабеля. Добиться этого позволяет необходимое техническое оснащение электролаборатории и высокий уровень квалификации персонала.

В целях увеличения срока службы кабеля и уменьшения разрушающих воздействий на него необходимо заменять испытания КЛ повышенным напряжением на современные неразрушающие методы диагностики.

Анализ повреждений кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в сети 35 кВ металлургического завода

M.B. Ильиных, Л.И. Сарин, А.И. Ширковец ООО «ПНП Болид», г. Новосибирск

АННОТАЦИЯ

Изложены результаты комплексных исследований работы линии 35 кВ питания ДСП-80 крупного металлургического завода, выполненной с использованием однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Выполнен анализ повреждений кабелей, определены основные причины повреждений, разработаны мероприятия по предотвращению подобных повреждений в дальнейшем с целью повышения надежности электроснабжения ДСП-80 в целом.

1. ВВЕДЕНИЕ

В 2008 г. при совместной работе специалистов цеха электроснабжения электротехнической лаборатории металлургического завода и ООО «ПНП Болид» в рамках договора была выполнена работа «Исследование и разработка мероприятий по повышению надежности электроснабжения печи ДСП-80».

После ввода в эксплуатацию кабельной линии, питающей печь, практически сразу стали происходить пробои кабельных муфт и самих кабелей. Кроме этого, неоднократно происходили аварийные повреждения конденсаторов фильтров на СТК-35 кВ. Это приводило к незапланированному простою ДСП-80, недовыпуску продукции и значительным экономическим потерям. Остро встал вопрос повышения надежности электроснабжения печи ДСП-80, а особенно эксплутационной надежности силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в сети 35 кВ ПС «Электросталь» и конденсаторов батарей фильтров СТК.

Для решения указанных задач необходимо было разобраться в причинах, вызывающих повреждение оборудования, и разработать комплекс мероприятий по повышению надежности его работы.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА 35 кВ

Линия 35 кВ питания ДСП-80 от ПС «Электросталь» выполнена с использованием семи однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) типа АПвВнг2г 1×630/35-35 кВ (один однофазный кабель — резервный). Кабельная линия была выполнена из двух участков (1 участок — от ячейки до реактора, расположенного на ОРУ, 2 участок — от реактора до ДСП-80), без транспозиции, с заземлением экранов кабелей с двух сторон. Такое конструктивное выполнение линии из одножильных кабелей с изоляцией из СПЭ и заземлением экранов кабелей с двух сторон приводит к появлению в экранах кабеля в нормальном симметричном режиме значительных

токов. Появление таких токов приводит к нарушению теплового режима кабеля, повреждению оболочки кабеля и основной изоляции жилы кабеля.

Проведенный анализ различных видов обследований линии присоединения ДСП-80 позволяет выделить ряд основных причин, приведших к возникновению дефектов и повреждениям линии.

1. Грубые ошибки монтажа кабельной линии фидера ДСП-80:

— несоответствие фактической укладки КЛ проекту.

Согласно проекту на каждую фазу протянуты две нитки кабеля АПвВнг-1(1×630), по три кабеля уложены в «треугольник». Осмотр трассы показал, что фактически укладку КЛ нельзя считать соответствующей проекту: на некоторых участках все шесть кабелей проходят рядом в одном кабельном лотке, в том числе на участках «подъема-спуска». Здесь кабели зачастую ложатся на ребро полки, что приводит к повреждению их внешних оболочек;

— неправильная опрессовка токопроводящих жил кабеля.

Наконечники фирмы ABB, которые были установлены на жилах каждой фазы кабеля, требуют специальной техники для опрессовки, длина опрессованного участка должна составлять 90 мм. Фактически при монтаже кабеля были опрессованы участки длиной 40-45 мм (т.е. в 2 раза меньше, чем нужно), а вместо 6-гранной опрессовки сделана 2-гранная. Проблема была устранена после перехода на опрессователи фирмы REYCHEM, монтаж которых достаточно прост, а потому надежен;

— нарушение допустимого радиуса изгиба кабеля.

При выходе КЛ на эстакаду и по трассе угол изгиба достигал иногда практически 90 градусов при несоблюдении минимального радиуса изгиба, в связи с чем механическая нагрузка была излишней, что вызывало местный перегрев изоляции.

Проблема была решена путем перекладывания кабелей таким образом, чтобы угол изгиба соответствовал минимальному радиусу изгиба согласно требованиям организации-изготовителя (порядка 900 мм). Но, к сожалению, из-за нарушений требований по минимальным радиусам изгиба в изоляции кабелей уже образовались дефекты.

Была ли проверена «геометрия» прокладки кабелей по трассе с оборудованием мест «подъема-спуска» специальными желобами и установкой прокладок из эластичного материала под скобы и хомуты, неизвестно.

2. Нарушение теплового режима кабельной линии по причине протекания сверхтоков в экранах кабелей 35 кВ фидера ДСП-80.

Вследствие переменной нагрузки исследуемой кабельной линии АПвВнг-35-6(1х630/35), обусловленной режимами работы печной установки, рабочий ток фазы и соответственно ток жилы каждой нитки кабельной линии, может значительно меняться — от единиц до сотен ампер. Поэтому токи в экранах кабеля также изменяются, однако составляют значительную долю от тока жилы — около 60 % при условии двустороннего заземления экрана. Соответственно при малом сечении экрана это приводит к его значительному перегреву с ускоренным старением изоляции кабеля.

Проблема сверхтоков в экранах кабелей линии на ДСП-80 была решена путем одностороннего разземления их экранов со стороны ПС «Электросталь» . В результате произошло снижение токов в экранах кабелей со 180-270 А (386 А расчетно при максимальной нагрузке печного трансформатора) до 8-10 А (2-3 А расчетно при тех же условиях). Следует отметить, что установка ΟΠΗ со стороны разземленных концов экранов для защиты изоляции в сетях 6-35 кВ не требуется [1].

Однако при одностороннем разземлении экрана возникает проблема появления напряжения на его незаземленном конце. Расчеты показали, что оно составляет 135 В в нормальном режиме (ток нагрузки по каждой нитке кабеля 660 А) и 3,92 кВ в режиме трехфазного к.з. (ток к.з. 19,2 кА). Это напряжение существенно превышает допустимое при возможности прикосновения к экрану кабеля персонала — 24 В. Поэтому при одностороннем разземлении экранов кабелей АПвВнг-35-6(1х630/35) в сети 35 кВ необходимо обеспечить недопустимость прикосновения человека к экрану кабеля. В противном случае экран каждой нитки кабеля 35 кВ следует заземлить с двух сторон и решать проблему сверхтоков в экранах однофазных кабелей другим способом.

3. Воздействие на изоляцию кабелей АПвВнг-35-6(1×630/35) высокочастотных перенапряжений при коммутациях элегазового выключателя линии 35 кВ типа HD4/Z ABB и выключателя печного трансформатора типа ISF2 40,5 kV/2500 A Schneider Electric.

Установленные в ячейках ЗРУ-35 кВ ПС «Электросталь» ΟΠΗ MWK-36 согласно экспериментам не обеспечивают должного уровня ограничения коммутационных перенапряжений, которые фактически превышают 4£/ф (80,8 кВ). Перенапряжения, воздействующие на линию 35 кВ при коммутациях выключателя печного трансформатора, как показали экспериментальные исследования, невелики (либо вовсе отсутствуют), однако при частых коммутациях печного трансформатора их воздействие на изоляцию СПЭ также крайне неблагоприятно. Отметим, что число коммутаций выключателя печного РУ 35 кВ, работающего на фидере ДСП, составляло до 400 раз в сутки (в среднем каждые 3,5 мин) и было снижено с целью облегчения условий работы изоляции КЛ-35 кВ.

Для определения остаточного ресурса было проведено диагностическое обследование кабеля методами неразрушающего контроля с определением уровня частичных разрядов и локализацией месторасположения проблемных мест с помощью специализированной аппаратуры OWTSn CDS.

Результаты диагностического обследования кабельной линии 35 кВ фидера ДСП-80 показали наличие мест с повышенным уровнем ЧР в различных местах кабелей, зафиксированы признаки снижения ресурса изоляции двух рабочих кабелей АПвВнг-35-1(1×630/35) из шести, находящихся в эксплуатации (без учета резервного кабеля). В области риска по уровню частичных разрядов в изоляции оказались две концевые муфты — на резервной нитке кабеля со стороны ДСП-80 и на одной из ниток фазы «С» со стороны ПС «Электросталь». Ниже приведена сводная таблица с данными обследования (табл. 1).

Указанные дефекты были зафиксированы после 1,5 лет эксплуатации кабеля АПвВнг-35-6(1х630/35) и осуществленных мероприятий по частичному устранению ошибок монтажа, изменению режима заземления экранов и нескольких ремонтов с установкой муфт по трассе кабеля. После проведения ремонтов рекомендована повторная диагностика в целях проверки качества монтажа.

3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДСП-80

В итоге для сети 35 кВ ПС «Электросталь» были обобщены результаты различных диагностических обследований кабелей линии 35 кВ ДСП-80. Выявлены дефекты изоляции кабеля, внешней изоляции экрана кабелей, кабельных муфт, обнаружены признаки снижения ресурса изоляции кабелей. Также были рассмотрены причины повреждения кабелей линии 35 кВ ДСП-80, проанализированы выполненные мероприятия по их устранению и разработаны дополнительные мероприятия по повышению надежности электроснабжения ДСП-80:

• осуществить прокладку резервной кабельной линии;

• для обеспечения высокой эксплуатационной надежности применять в сети 35 кВ электроснабжения ДСП-80 кабелей из сшитого полиэтилена на напряжение не менее 50 кВ;

• выполнить эффективное ограничение перенапряжений в сети 35 кВ ДСП-80.

Для ограничения перенапряжений при однофазных замыканиях на землю и времени их воздействия рекомендовано изменить номинал резистора, установленного в нейтрали сети 35 кВ ПС «Электросталь». Принимая во внимание необходимость повышения ресурса кабельной изоляции линии 35 кВ, питающей ДСП-80, и ввода в эксплуатацию (в дальнейшем) резервной линии на ДСП-80 с уровнем изоляции 35 кВ, что определяет согласно стандарту IEC (МЭК) 60502-2 [2] кратковременную работу кабеля в режимах ОЗЗ, был проведен комплекс расчетов по определению соответствующего номинала резистора. Такое заземление нейтрали позволит отключать любое замыкание на землю в сети 35 кВ электроснабжения ДСП-80 мгновенно либо с выдержкой времени.

Основываясь на результатах расчётов, было рекомендовано с целью повышения надежности электроснабжения ДСП-80 за счет существенного ограничения длительности ОЗЗ и кардинального снижения уровня возникающих перенапряжений при ОДЗ в сети 35 кВ ПС «Электросталь» использование включенного в нейтраль резистора типа РЗ номиналом 1000 Ом, рассчитанного на кратковременную работу в режиме однофазного замыкания на землю. В качестве нейтралеобразующего устройства можно использовать установленный на ОРУ-35 кВ трансформатор ТМГ-1000/35. При этом ДГР типа РЗДПОМ-700/35 на ПС «Электросталь» должен быть выведен из эксплуатации, поскольку применение дугогасящих аппаратов на тупиковых подстанциях с одной линией (в данном случае линия электроснабжения ДСП-80) не допускается согласно ПУЭ.

Для ограничения коммутационных высокочастотных перенапряжений рекомендовано выполнить установку дополнительных ΟΠΗ. Расчеты показали, что защита от перенапряжений в выявленных по результатам замеров «проблемных» точках будет обеспечена с помощью аппарата типа ОПН-35/40,5-10(11) УХЛ1.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дмитриев М.В., Евдокунин Г.А. Расчет заземления экранов однофазных силовых кабелей 6-500 кВ // Новости электротехники. 2007. №2(44). С.124-128.

2. Международный стандарт МЭК (IEC) 60502-2. Силовые кабели с экструдированной и араматура на номинальное напряжение от 1 кВ (Um = 1,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ) /Часть 2.

⚠ Испытания силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Преимущества кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена перед бумажно-масляными кабелями

Недостатки кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Нормы испытаний на кабели из сшитого полиэтилена

Поиск повреждения кабеля из сшитого полиэтилена

На сегодняшний день кабели из сшитого полиэтилена широко применяются в современном энергохозяйстве больших и малых городов, различных предприятий и прочих объектов. Причиной такого распространения являются несомненные преимущества, которыми обладают кабели данного типа.

Преимущества кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена перед бумажно-масляными кабелями

1. Основное преимущество — отсутствие масла, что исключает возможность его вытекания при прокладке кабеля на разных перепадах высот, что в итоге приводит к повреждению бумажно-масляного кабеля. Довольно часто встречается повреждения на концевой муфте расположенной на опоре ВЛ. (Для кабеля СПЭ такие повреждения не типичны.) Поэтому кабели СПЭ особенно широко используются в многоэтажном строительстве.

2. Высокие изоляционные характеристики изоляции из сшитого полиэтилена, при низких диэлектрических потерях, что позволяет изготавливать кабели высокого напряжения 110-500 кВ.

3. Повышенная нагрузочная способность, по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией, обусловленная более широким диапазоном рабочих температур кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.

4. Более длительный срок службы (не менее 40 лет), что в среднем на 10 лет больше, чем для кабелей с бумажно-масляной изоляцией.

5. Повышенная гибкость кабеля и возможность однофазного исполнения позволяет прокладывать его в труднодоступных местах.

6. Возможность прокладки при отрицательных температурах, вплоть до -15°С.

7. Потери мощности в кабелях СПЭ в 6-8 раз меньше чем в «традиционных» кабелях.

8. Меньший вес по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией.

9. Значительно большая строительная длинна кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена по сравнению с бумажно-масляными есть ещё одно важное преимущество.

Испытания силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в Москве и Московской области 8 (499) 967 84 64. Работаем без выходных

Недостатки кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

1. Высокая стоимость кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена и кабельной арматуры.

2. Высокая стоимость специального инструмента для его монтажа и ремонта.

3. Высокая стоимость испытательных установок, и большая продолжительность испытаний, а следовательно и высокая стоимость самих испытаний.

4. Срок службы четко ограничен и соответствует заявленному в ТУ (кабели ААШв при хорошем температурном режиме и отсутствии перепадов по высоте могут служить 60 лет и более, при заявленных 30. С кабелями СПЭ этот номер не пройдёт, он не продержится больше расчётного времени). Дело в том , что старение изоляции СПЭ происходит в большей степени от воздействия напряженности поля, которое в процессе эксплуатации практически не меняется и не зависит от нагрузки, а старение бумажной изоляции больше зависит от температурного режима т.е. очень сильно зависит от нагрузки на кабеле.

Несмотря на все эти недостатки в доля кабелей СПЭ в нашей стране будет только расти, особенно в секторе высоких напряжений. Будущее — за кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Нормы испытаний на кабели из сшитого полиэтилена

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена испытывать постоянным напряжением нельзя, не допустимо, запрещено! Кабели из сшитого полиэтилена необходимо испытывать только переменным напряжением промышленной частоты 50гЦ или переменным напряжением сверхнизкой частоты 0,1гЦ.

Нормы испытаний оболочки кабелей с СПЭ-изоляцией регламентируют периодичность их выполнения. Проведение испытаний пластиковых защитных оболочек кабелей 10 кВ-20 кВ, имеющих изоляцию из сшитого полиэтилена, выполняются:

перед осуществлением включения кабельных линий в эксплуатацию;
после проведения ремонтных работ основной изоляции кабельной линии;
при раскопках, которые проводятся в охранной зоне конкретной кабельной линии, в связи с возможным нарушением целостности кабельных оболочек;
периодически – после сдачи в эксплуатацию (через 2,5 года), потом 1 раз в течение 5 лет.

Для данных целей существует специально разработанное оборудование – особый аппаратный комплекс, реализующий полный цикл соответствующих работ по проведению испытаний кабелей и кабельных оболочек, предварительному определению мест имеющихся повреждений и точного определения мест нахождения дефектов оболочек с применением метода шагового напряжения (автоматический режим).

Выезд специалиста в день обращения 8 (499) 967 84 64

Поиск повреждения кабеля из сшитого полиэтилена

1. Нахождение мест повреждённой кабельной изоляции

— Определение предварительной локализации места имеющегося повреждения изоляции, которое выполняется с применением петлевого метода (длина кабеля должна быть больше 50 м). На данном этапе применяется прецизионный мост.

— Обозначение точной локализации с применением метода шагового напряжения.

2. Нахождение мест повреждений кабельной оболочки

Для предварительной локализации мест имеющихся повреждений используется мостовой метод проведения измерения по Мюррею и Глейзеру. Использование приёмника универсального для точной локализации методом импульсного напряжения. Прецизионный мост может реализовать полный комплекс.

3. Нахождение мест повреждений в кабельных жилах

Применяются такие методы нахождения повреждений: прожиг (только для 3-х жильного кабеля), предварительная локализация (применение беспрожиговых методов), точная локализация (акустический метод). Полный цикл испытаний и нахождения мест повреждений реализуется специальным оборудованием.

Проводим испытания силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Заявки принимаем по номеру телефона 8 (499) 967 84 64 или по электронной почте [email protected]