2. Походження дефектів у кабельних лініях

Виникнення дефектів у КЛ можливе на різних стадіях, основними з яких є: стадія виготовлення, стадія монтажу й стадія експлуатації. Прогнозувати зазда-легідь кількість дефектів, які можуть виникнути в кабельній лінії, важко, тому що їхня кількість залежить від довжини КЛ, якості кабеля, виконання вимог, поставлених до прокладки й монтажу лінії.

Вчасно виявити ослаблення ізоляції в період поступового розвитку дефекту й тим самим запобігти виходу кабеля з ладу дозволяють профілактичні високовольтні випробування. Поява дефектів супроводжується зміною електричної міцності ізоляції. У процесі експлуатації в результаті зміни фізико-хімічних характеристик електрична міцність таких місць в ізоляції, як правило, зменшується. Швидкість зменшення електричної міцності залежить від механічних, електричних і теплових навантажень, що діють на кабель.

Розглянемо основні причини виникнення дефектів у КЛ на різних стадіях.

2.1 Заводські дефекти

В енергопостачальних організаціях в експлуатації, як правило, перебувають силові кабелі, що випускаються різними заводами - виготовниками. У процесі виготовлення силових кабелів підприємства повинні здійснювати контроль технологічних операцій на всіх стадіях виробництва. Такий контроль, як правило, і здійснюється. Лабораторні випробування виробленої продукції дозволяють виявити ряд дефектів, пов'язаних з порушенням технологічних операцій, наприклад, тріщини або отвори в захисних оболонках, надриви паперових стрічок і т.ін. Однак повністю усунути порушення технологічних режимів не завжди вдається. Крім того, змоделювати процеси, що протікають у мате-ріалах, які застосовуються в силових кабелях, у реальних умовах експлуатації неможливо. Особливу увагу слід приділити новим матеріалам, застосовуваним у кабелях. Навіть маючи певні переваги в порівнянні з традиційно застосовуваними материалами, вони за своїми фізико-хімічними і механічними характеристиками можуть бути з ними не завжди сумісні в умовах тривалої експлуатації. У зв'язку з цим заводи-виготовники видають гарантійні зобов'язання на певний строк, тобто на деякий проміжок часу, протягом якого гарантується виконання всіх вимог, поставлених до кабеля, за умови виконання споживачем правил транспортування, зберігання, прокладки, монтажу й експлуатації кабеля.

2.2 Дефекти, що виникають при монтажі кабельних ліній.

Основна кількість дефектів, які виявляються під час експлуатації, виникає при монтажі кабельних ліній. Причини виникнення дефектів тут можуть мати різний характер.

Прокладку силових кабелів незалежно від їхньої марки, місця й способу прокладки, як правило, не рекомендується проводити при негативних температурах навколишнього середовища.

Припустима мінімальна температура при прокладці кабелів з паперовою ізоляцією, просоченою нестікаючою речовиною, а також кабелів з просоченою ізоляцією всіх марок без проведення попереднього підігріву повинна бути не нижче 0^о С. Силові кабелі з пластмасовою ізоляцією з оболонкою або шлангом з полівінілхлоридного пластикату, без захисного покриву, що містить волок-нисті матеріали, а також з бронею із профільованої сталевої оцинкованої стріч-ки можуть прокладатися при температурах кабеля і навколишнього середовища не нижче –15^о С. При температурах повітря нижче мінімально припустимої, при якій можна прокладати кабель без попереднього підігріву, прокладка силових кабелів з нормальною, нестікаючою і збіднено просоченою паперовою, а також із пластмасовою ізоляцією й оболонкою допускається тільки після попереднього підігріву кабеля перед прокладкою й виконання прокладки у стислий термін. При неможливості прокладки кабеля у встановлений строк, у процесі прокладки повинен забезпечуватися постійний підігрів кабеля або прокладка його повинна здійснюватися з перервами, під час яких кабель підлягає додатковому підігріву. При температурах навколишнього повітря нижче –40^о С прокладка кабеля всіх марок, у тому числі підігрітого не допускаться [3]. Порушення даної вимоги приводить до утворення мікротріщин в оболонці й ізоляції навіть при зусиллях менших, ніж допускається нормативними документами. Наявність таких мікротріщин практично неможливо виявити під час приймально-здавальних випробувань, тому що вони не мають наскрізного характеру.

Поява мікротріщин можлива також при виникненні механічних напружень, які мають місце при витяганні кабеля під час прокладки. З метою зменшення механічних зусиль, що виникають при прокладці кабеля, передбачаються спеціальні заходи, одним з яких є покриття кабеля змащенням (тавотом, солідолом). Зусилля витягання рекомендується контролювати за допомогою дінамометра або іншого пристрою, тому що його припустиме значення різне для струмоведучих жил, оболонок й ізоляції.

У місцях різких перегинів кабеля, наприклад, на поворотах трас на алю-мінієвій оболонці можливе утворення гофрів і поривів ізоляції. Тому кратність радіуса внутрішньої кривої вигину кабеля стосовно його зовнішнього діаметра не повинне перевищувати значень, установлених нормативними вимогами для даної марки кабеля. Рекомендується витримувати наступні кратності радіуса внутрішньої кривої вигину кабеля стосовно його зовнішнього діаметра:

для кабелів з паперовою ізоляцією напругою 1-10 кВ в алюмінієвій оболонці не менше 25 діаметрів кабеля, у свинцевій - не менше 15;

для кабелів із пластмасовою ізоляцією напругою 1 кВ броньованих без оболонки не менше 10 діаметрів кабеля, не броньованих у пластмасовій оболонці - не менше 6 діаметрів.

Порушення ізоляції кабеля при монтажі можливе також при недотриманні кратності кривої вигину жили стосовно діаметра жили. Величина кратності має бути не менше 10 діаметрів жили для кабелів на напругу 1-10 кВ з паперовою і пластмасовою ізоляцією.

Слабким місцем у кабельних лініях є кінцеві заправлення й муфти. Порушення вимог виконання монтажних операцій приводить до передчасного виходу не тільки їх з ладу, але й всієї кабельної лінії. Причому такі порушення на перший погляд можуть здатися незначними. Так, при монтажі кінцевих заправлень всіх типів на кабельних лініях напругою 1-10 кВ жили повинні оброблятися з довжиною 100 -150мм вище корпуса заправлення. Це дає можливість при необхідності перевстановлювати жили всіх фаз. Порушення цієї вимоги приводить до виникнення при перевстановленні механічних напружень, утворення мікротріщин, по яких всередину заправлення може проникати волога.

Сполучні муфти є невід'ємною частиною кабельних ліній, тому що заводи-виготовники відпускають кабелі певної будівельної довжини. У міру збільшення кількості сполучних муфт на лінії її надійність зменшується. Рекомендується на одному кілометрі траси встановлювати не більше п'яти сполучних муфт. При збільшенні кількості сполучних муфт на окремих лініях подальша їхня експлуатація стає економічно невиправданою. Зростають витрати на ремонт лінії, а також збитки споживачів від перерв у електропостачанні. Тому в ряді випадків економічно доцільніше замінити стару лінію зі сполучними муфтами новими ділянками.

На якість виготовлення сполучних і кінцевих муфт впливають різні фактори: якість і стан матеріалів, що входять до складу муфти; параметри навколишнього середовища при проведенні монтажних робіт; кваліфікація персоналу, якій виконує монтаж муфти й т.ін.

Слід виділити наступні характерні дефекти, що виникають у процесі монтажу сполучних і кінцевих муфт: пошкодження ізоляції і дротів, неповне заливання корпуса, не пропаяні шийки муфт і т.ін.

Найпоширенішими є свинцеві й епоксидні сполучні муфти. Досвід експлуатації цих муфт дозволяє виділити характерні порушення технологічних операцій при монтажі, які приводять до скорочення їхньої служби.

В епоксидних муфтах особливу увагу слід приділяти процесу заливання епоксидного компаунда. Порушення безперервності заливання компаунда сприяє утворенню повітряних включень в ізоляції і відповідно зменшенню її електричної міцності. Не менш важливо додержувати температурного режиму в процесі затвердіння компаунда. Рекомендована температура становить 20⁰ С. При цій температурі компаунд затвердіває за 12 годин. При зниженні температури час затвердіння збільшується, а при 5⁰С компаунд може зовсім не затвердіти. Збільшення температури також несприятливе для затвердіння компаунда, тому що просочувальна речовина кабеля може проникнути в муфту. У зв'язку з цим при температурах нижче 10⁰С і вище 25⁰С повинні передбачатися спеціальні заходи при заливанні епоксидного компаунда в муфту.

У даний час одержали поширення сполучні муфти фірми «Райхем», ENSTO, офіційними представниками якої в Україні є ЗАТ «ТФ Кабель Еней», компанія ЗМ, ВАТ «Михневський завод електровіробів» та ін. Використання нових матеріалів дозволяє розробникам істотно підвищити надійність кабельних арматур. Наприклад, компанія «Еней» поставляє на ринок муфти холодної усадки для прямого з'єднання, виготовлені з багатошарової синтетичної кремнійорганіки. Компактність муфти дає змогу робити з'єднання в обмеженому просторі й у важкодоступних місцях. Фірма Cellpack, що входить у групу ENSTO, пропонує гібридні термоусадочні сполучні й кінцеві муфти, що забезпечують повну герметизацію, механічну міцність, високі електроізоляційні властивості, стійкість до впливу агресивного навколишнього середовища. Відмінною рисою цих муфт є використання в їхній конструкції силіконових елементів, що згладжують напруженість електричного поля.