§3.5. Профилактика изоляции кабелей

В эксплуатации кабели подвергаются воздействию рабочего напряжения, коммутационных перенапряжений и в случае электрической связи с воздушными линиями — импульсным перенапряжением. Уровни изоляции кабелей задаются их испытательными напряжениями. При типовых испытаниях к кабелям прикладывается напряжение промышленной частоты и импульсное напряжение.

При контрольных испытаниях электрическая прочность образцов кабеля проверяется приложением повышенного напряжения постоянного тока. Испытательное напряжение постоянного тока принимается равным 5U_ф.н (для кабелей с обедненной изоляцией и газовой пропиткой 3,5—4 U_ф.н). В объем заводских испытаний кабелей входит также измерение сопротивления изоляции, угла диэлектрических потерь, в частности кривой ионизации - кривой tg=f(U).

Важное значение имеют профилактические испытания кабелей в эксплуатации. Особенно это касается кабелей с вязкой пропиткой, в которых возможно медленное развитие ветвистого разряда и увлажнение, вызванное дефектами монтажа. В среднем срок развития дефектов в кабелях с вязкой пропиткой составляет 1—1,5 года. Цель профилактических испытаний заключается в выявлении дефектных мест и их устранении при ремонте кабельной линии. Профилактические испытания проводятся путем приложения повышенного постоянного напряжения. Выбор постоянного, а не переменного испытательного напряжения обусловлен рядом обстоятельств. При воздействии постоянного напряжения в кабельной изоляции не возникают остаточные повреждения в виде обугливания или подсыхания, даже если приложенное напряжение близко к пробивному. Поэтому для здоровой изоляции можно выбрать очень высокие испытательные напряжения постоянного тока. Эти высокие напряжения способны вызвать электрический пробой в местах с ослабленной изоляцией. Следовательно, испытательное постоянное напряжение обладает избирательной способностью к выявлению местных сосредоточенных дефектов. Другим преимуществом постоянного испытательного напряжения является возможность применения маломощного испытательного оборудования. При большой емкости кабеля испытание на переменном напряжении потребовало бы испытательных трансформаторов относительно большой мощности.

Уровни испытательных напряжений кабелей 3—10 кВ. Выбор этого уровня основывается на величинах коммутационных перенапряжений порядка 2—2,5 U_н, которые не должны вызывать пробоя кабеля. При переходе к постоянному напряжению следует учитывать коэффициент упрочнения k_УПР=U_пр-/U_пр, который можно принять равным 3,5—4. Отсюда определяется уровень испытательного напряжения:

U_исп = (2- 2,5) U_Н k_УПР = (7 - 8) U_Н. (4.8)

Эти весьма высокие испытательные напряжения вводились в практику эксплуатации кабельных сетей в течение ряда лет. Чем выше испытательное напряжение, тем больше случаев пробоя (отбраковки) кабелей при испытаниях, но тем меньше пробоев кабеля в рабочих режимах. Очевидно, существует некоторый оптимум в значении U_исп, определяемый технико-экономическими расчетами. Этот оптимум как раз и лежит около значений (7 - 8)U_Н. В настоящее время в большинстве энергосистем применяется испытательное напряжение (6 - 7)U_Н (35— 40 кВ для кабелей 6 кВ). Кабели 110 кВ и выше, включаемые в системы с заземленной нейтралью, испытываются согласно рекомендациям МЭК повышенным постоянным напряжением 4 U_фН .

Испытанию повышенным напряжением подвергается изоляция фаз относительно земли и между собой. Длительность испытаний составляет 10 — 15 мин. Часто одновременно с испытанием повышенным напряжением производится замер токов проводимости (утечки). Сопоставление с данными предыдущих замеров позволяет в ряде случаев судить о проникновении влаги в кабель и вынести решение о повышении испытательного напряжения (в данном испытании) или о сокращении срока между испытаниями.

Место пробоя дефектной изоляции кабеля должно быть обнаружено. Для этого кабель, или точнее - канал пробоя, прожигается с помощью газотронной установки. Когда сопротивление канала пробоя снижается до десятков Ом, с помощью специальной измерительной аппаратуры определяется расстояние до места повреждения кабеля. В больших кабельных сетях испытательное оборудование и оборудование для определения мест повреждения кабеля смонтировано в передвижных лабораториях.

В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются следующие специализированные мобильные лаборатории серии МЕГА:

• МЕГА - 1: для диагностики трансформаторов, высоковольтных вводов и испытания оборудования распределительных устройств;

• МЕГА - 2: для испытания силовых кабелей и определения мест повреждений;

• МЕГА – 3: для диагностики высоковольтных выключателей и аккумуляторных батарей;

• МЕГА – 4: полный комплекс диагностики оборудования и кабельных линий;

Все эти лаборатории предназначены для эксплуатации при температуре наружного воздуха от – 40 до 40 С.

Кроме того, в настоящее время отечественные и зарубежные производители выпускают широкий спектр приборов и комплексов для диагностики кабельных линий, отличающихся конкретным назначением, техническими характерно и стоимостью. Применение микропроцессорной техники в этих устройствах позволило повысить точность измерений и, соответственно, достоверность диагноза.

Прибор "ИРК-ПРО версия 5.10.00" предназначен для определения расстояния до участка с пониженным сопротивлением изоляции всех типов симметричных кабелей, измерения сопротивления изоляции и сопротивления шлейфа, омической асимметрии, измерения электрической емкости кабеля.

Кабельный прибор "ИРК-ПРО версия 7" имеет такие же технические характеристики, как и прибор "ИРК-ПРО версия 5.10.00", но в отличие от него имеет следующие особенности:

• позволяет автоматизировать процесс измерения, записи и чтения плановых измерений сопротивления изоляции и емкости;

• возможна совместная работа с компьютером (сохранение и обработка результатов измерений);

• предусмотрена функция самонастройки;

• предусмотрена защита от напряжения на измеряемых кабелях;

• управление прибором осуществляется с помощью микрокнопок. Отсутствуют механические переключатели;

• в условиях помех производит усреднение результатов измерений.

Портативный кабельный мост ПКМ-105 предназначен для измерения параметров кабельных линий и определения мест повреждения телекоммуникационных и силовых кабелей на постоянном и переменном токе. Прибор реализует мостовые методы измерения сопротивления шлейфа, омической асимметрии, емкости кабеля, сопротивления изоляции и расстояния до обрыва или места понижения изоляции кабельной линии.

Особенности прибора:

• высокая точность измерений;

• простота и удобство использования;

• наглядность измерений за счет отображения на экране измерительных схем (текстовый, графический и символьный вид отображения информации);

• упрощение процесса измерения расстояния до места понижения изоляции;

• сохранение в памяти до 200 результатов измерений;

• возможность сравнения параметров кабельной линии с ранее измеренными;

• обмен информацией с компьютером по последовательному интерфейсу RS-232.

Поисковые комплекты КП-100, КП-100С, КП-100У, КП-500, КП-500А, КП-500Б предназначены:

• для точного определения мест повреждений подземных кабелей индукционным и акустическим методами;

• для поиска трассы и определения глубины залегания подземных кабельных линий и коммуникаций при работе в активном режиме (с применением генератора);

• для поиска трассы и определения глубины залегания подземных кабелей, находящихся под напряжением частотой 50 Гц при работе в пассивном режиме (без применения генератора).

Все комплекты работают индукционным и акустическим методами и имеют режим пассивного поиска трассы (ПТ). Комплекты могут использоваться для поиска повреждений кабелей на расстояниях до 20 км (КП-100), 50 км (КП-500) и на глубине залегания подземных кабельных линий и коммуникаций до 11 м. Точность определения повреждений до 0,1 м.

Комплекс «ИСКРА» предназначен для определения места повреждения подземных кабелей электроснабжения 6 - 10 кВ длиной до 6 км. Определение расстояния до места повреждения производится импульсным методом при всех видах повреждений без предварительного полного прожига изоляции, что позволяет непосредственно после замера применить акустический метод нахождения места повреждения. Комплекс используется совместно с дополнительным регулируемым источником постоянного напряжения 0-50 кВ, 15 мА и может комплектоваться дополнительной поисковой аппаратурой обнаружения трассы кабеля и места его повреждения.