ДИАГНОСТИКА КАБЕЛЕЙ

Объект испытания.

Силовые кабели любого напряжения состоят из токопроводящих жил, изоляционных и защитных оболочек.

Токопроводящие жилыкабелей выполняются из меди или алюминия. По форме сечения жилы изготавливаются круглыми, секторными и сегментными. В зависимости от числа токопроводящих жил силовые кабели бывают одно-, двух-, трёх и четырёх- жильными. Отечественные заводы изготавливают силовые кабели следующих стандартных сечений: 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500 и 600 мм².

Силовые кабели изготавливаются на различные напряжения и в зависимости от этого имеют определённый диапазон стандартных сечений. Так, например, трёхжильные кабели на напряжение 6кВ (рисунок 4). Четырёхжильные кабели (рисунок 5) изготавливаются только на напряжение до 1000В. Четвёртая жила четырёхжильного кабеля, называемая нулевой, имеет сечение равное фазной жиле или вдвое меньшее. В настоящее время всё большее распространение получают силовые кабели для электроустановок напряжением до 1000В с пятью отдельными жилами, из которых три являются фазными, одна - нулевой рабочей и одна - нулевой защитной.

Изолирующие оболочкикабелей предназначены для изоляции токоведущих жил друг от друга (фазная изоляция) и от земли (поясная изоляция). Изолирующие оболочки могут быть выполнены из резины, пластиков и бумаги, пропитанной маслоканифольным составом.

Защитные оболочкикабелей служат для защиты изолирующих оболочек от разрушения при проникновении влаги и от механических повреждений. Защитные оболочки, образующие герметический слой вокруг изоляционных оболочек, выполняются из свинца, алюминия или пластмасс.

Кабели в зависимости от конструкции их защитных оболочек могут быть проложены в земляных траншеях, по стенам, потолкам и конструкциям внутри здания, в блоках, туннелях и каналах.

Виды испытаний силовых кабельных линий из ОиН

В соответствии с заводскими инструкциями проводят:

1) контроль температуры кабелей;

2) контроль состояния антикоррозионного покрытия трубопроводов кабелей высокого давления;

3) испытания подпитывающих агрегатов и устройств автоматического подогрева концевых муфт маслонаполненных кабелей.

Следующие испытания проводят для П, К, М:

- измерения сопротивления изоляции. Испытания проводят мегоометром U=2,5 кВ, причем напряжения кабелей 2-500 кВ не нормируется.

- испытания изоляции кабелей повышенным выпрямленным напряжением. Данное испытание проводят и для изоляции обмоток вращающихся машин.

Длительность испытаний:1) для кабелей с БМИ 10 мин – приемосдаточные испытания и 5 мин – эксплуатационные;

2) для кабелей с резиновой изоляцией 5 мин при приемосдаточных испытаниях.

Пример,1) для кабелей с БМИ прикладываются следующие испытательные напряжения:

Длительность испытаний повышенным выпрямленным напряжением для кабелей U=110-500 кВ 10-15 минут.

При повышении напряжения ток утечки должен уменьшатся, а если этого не происходит или ток утечки увеличивается, то напряжение продолжают держать до выявления дефекта.

Периодичность испытаний в процессе эксплуатации:

для кабелей U=2-35 кВ испытания проводятся 1 раз в год в течении первых двух лет после ввода в эксплуатацию. И далее зависит от условий эксплуатации:

а) 1 раз в 2 года, у которых в течении первых двух лет не наблюдалось аварийных пробоев изоляции;

б) 1 раз в год, на трассах которых проводились строительно-ремонтные работы или происходили аварии;

в) 1 раз в 3 года испытания проводят для КЛ на территориях заводов и п/ст;

г) обязательно проводят испытания для кабелей с агрегатами, перемычками во время кап.ремонта самих агрегатов.

Допускается не проводить испытания повышенным выпрямленным напряжением:

1) КЛ длиной до 100 м, которые являются выводами из РУ и ТП на ВЛ и состоят из двух параллельных кабелей;

2) КЛ со сроком эксплуатации более 15 лет, но у которых удельное число отказов из-за электрического пробоя составляет 30 и более отказов на 100 км в год.;

3) КЛ подлежащие реконструкции или выводу из работы в ближайшие 5 лет.

Технический руководитель предприятия может назначить другие сроки испытания и другие амплитуды испытательных напряжений. Данное мероприятие разрешается для:

1)КЛ со сроком эксплуатации более 15 лет с соединительными муфтами более 10 на 1 км;

2)КЛ U=6-10 кВ со сроком эксплуатации 10 лет, на которых смонтированы муфты местного изготовления, причем U_ИСП должно быть не меньше 4U_Ф и проводится не реже 1 раза в 5-6 лет;

3)КЛ U=20-35 кВ можно распоряжением менять сроки испытаний в течении первых 15 лет эксплуатации не менее 5U_НОМ, а после 15 лет не менее 4U_НОМ. Для КЛ U=110-500 кВ испытания проводят через 3 года после ввода в эксплуатацию и в последующем 1 раз в 5 лет.

Кабели с резиновой изоляцией испытываются в стационарных установках первый раз через 3года и далее 1 раз в 5 лет.

- Определение целостности жил кабелей. Проводятся после монтажа муфт, перемонтажа и если муфты отсоединялись от жил.

- Определение сопротивления жил кабеля. Проводятся для КЛ U=20 кВ и выше. Замеряют сопротивление жилы кабеля постоянному току, рассчитывают удельную величину при t=20⁰С на 1 мм² сечения на 1 м длины. Например, для медной жилы R>0,01793 Ом, а для аллюминевой - R>0,0294 Ом.. Эти сопротивления не должны отличаться от показателей более, чем на 5%.

- Определение электрической рабочей емкости кабелей. Используют мостовой метод замера емкости для кабелей U=20 кВ и выше.

- Контроль степени осушения вертикальных участков кабеля.Этот контроль проводится для кабелей с БМИ U=20-35 кВ.

Периодичность контроля устанавливается руководителем предприятия, а определяется путем измерения и сопоставления нагрева металлических оболочек в разных точках вертикального участка линии. Испытания проводятся под напряжением, разность в нагреве в отдельных точках должна быть не более 2-3⁰С.

- Измерение тока распределения по одножильным кабелям. Замеряются токи в каждой фазе и разница между ними не должна быть более 10%.

Если кабель маслонаполненный, то необходимо проверять характеристики масла и изоляционной жидкости. Определение характеристик масла должно производится для всех элементов КЛ на U=110-500 кВ и для концевых муфт кабелей с пластмассовой изоляцией. Замеряют пробивное напряжение в стандартном сосуде и степень догазации. Так для вновь вводимой КЛ U_ПР=35-45 кВ и степень догазации не должна быть более 1%.

Испытания проб масла проводят при вводе кабеля, затем через 1 год, 3 года и далее 1 раз в 6 лет.

Если электрическая прочность и степень догазации превышают нормированные значения, то замеряют tgd. При этом пробу масла нагревают и выдерживают 2 часа при t=100⁰С периодически замеряя tgd.

Если tgd уменьшается при нагревании, то считается, что масло не безнадежно и установившее значение tgd принимают за контрольное.

Для маслонаполненной изоляции определяется объем не растворенного газа в масле, который должен быть не более 0,01%, а затем проводят проверку заземляющего устройства.

Испытания пластмассовой оболочки кабеля на U=110 кВ и выше проводят повышенным выпрямленным напряжением U=10 кВ, длительностью 1 минута.

Для КЛ на U=110-500 кВ допускаются испытания переменным током, величина которого 1,1-1,7 U_НОМ.

Испытание на содержание отдельных растворенных газов. Применяется хроматографический анализ по водороду, окиси углерода и двуокиси углерода. Этот вид испытаний проводится в случае, если превышена норма содержания растворенных или не растворенных газов в масле.

Условия испытаний и измерений

Испытание силовых кабельных линий производят при положительной температуре окружающей среды, это связано с тем, что в холодное время года, в мороз в случае наличия в кабельной массе или внутри изоляции низковольтного кабеля частиц воды в замёрзшем состоянии это не будет выявлено при испытании, так как лёд является диэлектриком.

Влажность окружающего воздуха имеет значение при проведении высоковольтных испытаний, т.к. конденсат на разрядниках может привести к пробою изоляции и, соответственно, к выходу из строя оборудования (как испытательного, так и испытуемого). Перед проведением высоковольтных испытаний кабельные воронки следует протереть от пыли, грязи и влаги.

Атмосферное давление особого влияние на качество проводимых испытаний не оказывает, но фиксируется для занесения данных в протокол.

Средства измерений.

Измерение сопротивления изоляции силовых кабелей производят:

- на кабелях с номинальным напряжением менее ЗкВ - мегаомметрами на напряже­ние 1000В.

- на кабелях с номинальным напряжением ЗкВ и выше - мегаомметрами на напря­жение 2500В.

Испытание и измерение тока утечки кабелей при выпрямленном напряжении произво­дится с использованием испытательных установок типа АКИ-50, АИД-70 или АИИ-70 с выпря­мительным блоком

Проверку целостности жил кабеля производят с помощью мостов постоянного тока, мультиметров или методом амперметра-вольтметра с подачей тока не превышающего номинальный ток кабельной линии.

Порядок проведения испытаний и измерений.

Измерение сопротивления изоляции. Схема для измерения сопротивления изоляции силовых кабельных линий представлена на рисунке.

Измерение сопротивления изоляции высоковольтных кабелей проводят на полностью отключенном кабеле.

Перед проверкой необходимо проверить надёжность заземления кабельных воронок, брони и подключить к испытательному заземлению со специальными зажимами (крокодилами). Второй конец кабеля остаётся свободным, жилы должны быть разведены на достаточное расстояние (примерно 150 - 200 мм). В случае невозможности обеспечить требуемое расстояние между жилами и от жил кабеля до заземлённых частей оборудования, на жилы надеваются изолирующие колпаки или накладки.

Мегаомметром поочерёдно измеряется сопротивление жил, при этом на свободные от измерения жилы устанавливается испытательное заземление.

Измерение сопротивления изоляции силовых и контрольных кабелей напряжением до 1000В проводят аналогично, при этом измерения производятся между каждыми двумя проводами (между фазами, между фазными жилами и нулём, между фазными жилами и защитным проводником и между нулевым и защитным проводником). При измерении разрешается объединять нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. У четырёхжильных кабелей измерение сопротивления изоляции нулевого проводника производится относительно заземлённых частей электрооборудования.

Испытание кабелей повышенным напряжением

Схема для испытание изоляции силового кабеля повышенным выпрямленным напряжени­ем представлена на рисунке.

Испытание изоляции кабельных линий повышенным напряжением выпрямленного тока производится с целью выявления местных сосредоточенных дефектов, которые не обнаружива­ются при измерением мегаомметром, путём доведения их в процессе испытания до пробоя. Та­кое испытание повышенным напряжением выпрямленного тока производится от специальной испытательной установки. Напряжение от установки прикладывается поочерёдно к каждой фазе кабеля при заземлении двух других фаз и оболочки кабеля (аналогично проведению измерений сопротивления изоляции мегаомметром).

Для кабелей с отдельно освинцованными жилами напряжение от установки прикладывает­ся поочерёдно к каждой жиле при одновременном заземлении свинцовой оболочки этой жилы и двух других жил с их оболочками.

При испытаниях напряжение должно плавно (в течение 1 секунды - 1-2кВ) подниматься до испытательной величины и поддерживаться неизменным в течение всего периода испытания. Отсчёт времени производится с момента приложения полной величины испытательного напря­жения. Наблюдение за испытанием производится по часам с секундной стрелкой.

На последней минуте испытания каждой фазы кабельной линии должен быть произведён отсчёт по показанию микроамперметра значения величины тока утечки. Измеренные токи утеч­ки и выявленный коэффициент асимметрии утечек по фазам являются дополнительным крите­рием, характеризующим состояние изоляции кабельной линии и главным образом изоляции концевых заделок.

Если при испы­тании кабельной линии ток утечки будет заметно нарастать, продолжительность испытания сле­дует увеличить сверх 10 минут; при дальнейшем нарастании тока утечки испытание, как прави­ло, следует вести до момента пробоя кабельной линии (предельную длительность испытания смотри выше). Если при этом не последует пробоя изоляции, то кабельная линия считается год­ной для дальнейшего использования и может быть включена в работу. Если при испытании ка­бельной линии были отмечены толчки тока, то испытание следует прекратить и приступить к определению места повреждения.

Кабель считается выдержавшим испытание, если не произошло пробоя, не было скользя­щих разрядов и толчков тока или его нарастания после того, как он достиг установившегося значения.

Лекция 10