Эксплуатация-лекции / ЭксплуатацияЭС_ лекция13
.pdfЭксплуатация,электрических,
сетей,110,кВ,и,выше,
Лекция,12.!Методы!оценки!
состояния!кабельных!!линий!110!
кВ!и!выше!!
Доцент,,к.т.н.,Гвоздев,Дмитрий,Борисович,
Москва,2011,
Перечень,тем,лекции:,
1.,Оценка,состояния,КЛ,с,изоляцией,из,сшитого,полиэтилена,,основные,подходы,
к,диагностическим,процедурам,на,этих,КЛ,и,их,виды,,объемы,регламентных,
испытаний,и,измерений.,,
2.,Определение,целостности,жил,и,правильности,выполненной,маркировки.,
Измерение,заземления.,,
3.,Испытание,кабельных,линий,повышенным,напряжением,выпрямленного,тока.,
Испытание,повышенным,напряжением,промышленной,частоты.,
4.,Измерение,блуждающих,токов.,Контроль,теплового,режима,работы,кабеля.,
Применение,оптоволокна,для,контроля,теплового,режима,КЛ.,
Вопросы,для,самопроверки.,
2,
Тема,1.,Оценка,состояния,КЛ,с,изоляцией,из,сшитого,полиэтилена,,
основные,подходы,к,диагностическим,процедурам,на,этих,КЛ,и,их, виды,,объемы,регламентных,испытаний,и,измерений,(1).,,
!Основные!виды!повреждений!кабелей,!имеющих!СПЭ;изоляцию:, ,T,внешние,повреждения,изоляции,,которые,возникают,в,результате,нарушения,технологии,
прокладки.,Такие,повреждения,составляют,70%,общего,количества,регистрируемых,повреждений,
кабеля;,
,T,внутренние,повреждения,изоляции,,которые,являются,результатом,несоблюдения,правил,
эксплуатации,(испытанием,постоянным,напряжением),,а,также,вызываются,естественным,
устареванием,(появление,триингов,,водных,деревьев);,
,T,различные,повреждения,имеющегося,защитного,экрана,кабеля;,
,T,разнотипные,повреждения,кабельных,жил.,
Нормативная!база,,регламентирующая,такие,виды,работ,как,испытания!силовых!кабелей!с! изоляцией!из!сшитого!полиэтилена,или,же,диагностика,кабеля,из,сшитого,полиэтилена,отсутствует!, Нормы!испытаний!кабелей!с!СПЭ;изоляцией!устанавливаются,заводамиTизготовителями,,
руководствуясь,опытом,работы,зарубежом.,
Технология,создания,кабельной,изоляции,из,сшитого,полиэтилена,появилась,в,70Tх,годах,20,века.,
Сшивка,–,создание,пространственной,решетки,за,счет,образования,продольноTпоперечных,связей,
между,макромолекулами,полимера,–,увеличивает,жесткость,изоляции,при,повышенных,температурах., В,процессе,старения,(деструкции),сшитого,полиэтилена,его,эксплуатационные,характеристики, 3,
снижаются.,,
Тема,1.,Оценка,состояния,КЛ,с,изоляцией,из,сшитого,полиэтилена,,
основные,подходы,к,диагностическим,процедурам,на,этих,КЛ,и,их, виды,,объемы,регламентных,испытаний,и,измерений,(2).,,
!Испытание!кабеля!из!сшитого!полиэтилена,напряжением,постоянного,тока,оказалось, неэффективным,и,непригодным,,хотя,с,большим,успехом,оно,применялось,для,тестирования,кабелей,, имеющих,бумажноTпропитанную,изоляцию., В,случае,испытания,силовых,кабелей,с,изоляцией,из,сшитого,полиэтилена,напряжением,постоянного, тока,происходит,образование,объёмного,заряда,на,микровключениях,молекул,воды,,являющихся, инородными.,Разрядка,данного,заряда,при,традиционном,снятии,с,кабеля,остаточного,заряда,путём, заземления,не,происходит,,потому,что,снизу,и,сверху,данного,«конденсатора»,находится,сшитый, полиэтилен,(диэлектрик)., Дальнейшая,подача,рабочего,напряжения,приводит,к,суммированию,напряжённостей,электрополей,и, может,вызвать,локальное,превышение,предела,прочности,изоляции,,что,вызовет,появление,особых,
"электрических,древовидных,структур",(водные!триинги).,
,Изоляция,повреждается,(причём,повреждения,носят,необратимый,характер),,наличие,частичных, разрядов,,которые,возникают,в,слабых,местах,изоляции,,способствует,дальнейшему,развитию,водяных! деревьев.,Но,не,только,это,приводит,к,развитию,водяных,деревьев,,также,способствуют,из,«разрастанию», действия,электрополя,,имеющейся,воды,,различные,механические,дефекты,,время.,Все,перечисленные, факторы,деревьями,приводят,к,пробою,,который,возникает,именно,в,месте,основного,скопления,данных, водяных,деревьев.,К,тому,же,,испытание,СПЭTкабелей,повышенным,напряжением,постоянного,тока, не,даёт,никаких,возможностей,для,выявления,зарождающихся,повреждений,серьёзного,характера., 4,
Тема,1.,Оценка,состояния,КЛ,с,изоляцией,из,сшитого,полиэтилена,,
основные,подходы,к,диагностическим,процедурам,на,этих,КЛ,и,их, виды,,объемы,регламентных,испытаний,и,измерений,(3).,,
Испытание!кабеля!из!сшитого!полиэтилена,необходимо,проводить,с,использованием,переменного, напряжения.,Постоянно,изменяющаяся,полярность,заряда,обеспечивает,компенсацию,накапливающихся, зарядов,,и,происходит,их,разрядка.,Эффективным,является,испытание,СПЭ,кабелей,установкой!СНЧ! (напряжением!сверхнизкой!частоты),,при,котором,удаётся,достичь,максимальной,скорости,развития, пробоя,и,выявить,имеющиеся,дефекты,в,течение,испытания.,Форма,выходного,напряжения,должна,быть, симметричной,–,это,обстоятельство,является,особо,важным., Цикл,имеет,положительную,и,отрицательную,половины,,которые,не,являются,идентичными,,так,как, зависимость,вида,сигнала,от,величины,нагрузки,очень,велика.,Именно,изTза,этого,возможно,накопление, постоянной,составляющей,,приводящее,к,созданию,объемного,заряда,,способного,в,дальнейшем, вызвать,повреждение,кабеля.,Этого,не,произойдёт,,если,форма!синусоиды!испытательного!напряжения!
является!полностью!симметричной., Для,этого,существуют,специальные,системы,,основным,назначением,которых,являются,высоковольтные,
испытания,СПЭ,кабелей,установкой,СНЧ.,Эти,системы,имеют,цифровую,технологию,формирования,
выходного,сигнала,,именуемую,(чистый,синус),,которая,представляет,собой,наиболее,современную, технологию,генерирования,высокого,напряжения,СНЧ., Основные,особенности,технологии:,
1),выходной,сигнал,абсолютной,
симметричности,,независимо,от,длины,
кабеля,,уровня,напряжения,для,испытания;,
2),испытательное,симметричное,
синусоидальное,напряжение,,которое,
обеспечивает,направленность,
Установка,СНЧ,HVA;30,для,испытания,кабеля,со,СПЭ,изоляцией, распространения,имеющегося,повреждения, что,даёт,возможность,проведения,испытания,высоконадёжных,кабелей,и,определять,потенциальные,
пробои,(90%),в,течение,получаса,испытаний.,Результаты,проведения,данных,исследований,стали,базой, для,разработки,инструкции!VDE!DIN0276;620,,по,которой,нормы,испытаний,кабелей,с,СПЭTизоляцией, определяют,напряжение,,равняющееся,3хUo,(частота,0,1Гц,,время,воздействия,T,30,мин)., 5,
Тема,1.,Оценка,состояния,КЛ,с,изоляцией,из,сшитого,полиэтилена,,
основные,подходы,к,диагностическим,процедурам,на,этих,КЛ,и,их,
виды,,объемы,регламентных,испытаний,и,измерений,(4).,,
Нормы!испытаний!кабелей!со!СПЭ;!изоляцией!согласно!VDE!DIN!0276;620!(УП;Б;1), В,соответствии,с,нормами,VDE!DIN!0276;620,ведущими,специалистами!"Московских!кабельных!сетей",,
первой,российской,организации,,внедрившей,кабели,с,изоляцией,СПЭ,в,собственном,энергохозяйстве,, наиболее,опытной,в,работе,с,кабелем,данного,вида,,была,разработана,собственная!инструкция!для! испытаний!кабельных!линий,!имеющая!название!УП;Б;1.,
Напряжение |
Испытательное |
Длительность |
Длительность приложения |
|
кабельной |
напряжение на 0,1Гц |
приложения |
испытательного |
|
линии, кВ |
3хUo*, кВ |
испытательного |
напряжения 0,1Гц |
|
|
|
напряжения 0,1Гц |
после ремонта |
|
6, |
12, |
|
|
|
10, |
18, |
30, |
20, |
|
20, |
35, |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
35, 60,
Периодичность!испытаний!кабельных!линий!со!СПЭ;изоляцией,!включая!кабельные!вставки:, ,T,перед,включением,кабельной,линии,в,эксплуатацию;, ,T,после,проведения,ремонтов,кабельных,линий.,
Испытание!оболочки!кабеля!из!сшитого!полиэтилена!;!второй,необходимый,тип,испытаний., Данный,тип,кабельных,повреждений,связан,с,коррозионными,процессами,,их,пагубным,влиянием,,а, также,с,воздействиями,механического,характера,,происходящими,во,время,выполнения,монтажа,, ремонтных,работ,и,несогласованных,раскопок,кабельных,линий.,Если,вовремя,не,произвести,ремонт, участка,повреждённой,оболочки,кабеля,,то,основная,изоляция,утратит,свои,свойства,и,произойдёт, пробой,кабельной,линии., Испытание,оболочки,кабеля,из,сшитого,полиэтилена,выполняется,с,использованием,повышенного,
напряжения,постоянного,тока.,При,возникновении,пробоя,производится,локальный,поиск,конкретного, |
|
места,повреждения., |
6, |
|
|
Тема,1.,Оценка,состояния,КЛ,с,изоляцией,из,сшитого,полиэтилена,,
основные,подходы,к,диагностическим,процедурам,на,этих,КЛ,и,их, виды,,объемы,регламентных,испытаний,и,измерений,(5).,,
Нормы!испытаний!оболочки!кабелей!со!СПЭ;изоляцией!согласно!УП;Б;1.!
Напряжение!КЛ,!кВ! |
Испытательное напряжение |
Длительность приложения |
|
постоянного тока, кВ |
испытательного напряжения |
6T20, |
5, |
10,мин., |
|
|
|
Нормы!испытаний!оболочки!кабелей!с!СПЭ;изоляцией!регламентируют,периодичность,их,выполнения., ,Проведение,испытаний,пластиковых,защитных,оболочек,кабелей,10кВT20кВ,,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).,
Поиск!повреждения!кабеля!из!сшитого!полиэтилена!предполагает,проведение,работ,в,3,направлениях:, ,нахождение,мест,повреждений,кабельной,изоляции;, ,нахождение,мест,повреждений,кабельных,жил;, ,нахождение,мест,повреждений,кабельной,оболочки.,
Нахождение,мест,повреждений,кабельной,оболочки,
Для,предварительной,локализации,мест,имеющихся,повреждений,используется,мостовой,метод,
проведения,измерения,по,Мюррею,и,Глейзеру.,Для,точной,локализации,методом,импульсного, |
|
напряжения,используется,универсальный,приёмник,,например,UL,30., |
7, |
Остальные,методы,,будут,разобраны,в,соответствующей,Лекции.,
Тема,2.,Определение,целостности,жил,и,правильности,выполненной,маркировки.,
Измерение,заземления.,,
,После,окончания,монтажа,или,отсоединения,жил,кабелей,в,процессе,эксплуатации,производится, определение!целости!жил.,Для,КЛ,с,этой,целью,используется,мегаомметр.,
,Перед,включением,кабеля,в,работу,проводится,прозвонка,с,помощью,телефонных,трубок,или,
мегаомметра.,Если,на,одном,из,концов,кабеля,прозваниваемая,жила,присоединяется,к,фазе,А,и,земле,,
то,и,на,другом,конце,она,должна,присоединяться,к,фазе,А,и,земле.,Благодаря,прозвонке,определяются,
одноименные,выводы,кабеля.,
,Целостность,жил,КЛ,проверяют,посредством,мегаомметра.,У,КЛ,напряжением,35,кВ,и,выше,
измеряют,активные,сопротивления,жил,с,помощью,моста,постоянного,тока.,
,Если,кабель,должен,работать,параллельно,с,другим,,то,необходимо,выполнить,его,фазировку,,т.,е.,
определить,выводы,,соответствующие,фазам,питающего,напряжения.,С,этой,целью,с,одного,конца,на,
кабель,подают,рабочее,напряжение,,а,на,другом,конце,производят,измерения,напряжений.,Фазировка,
производится,аналогично,фазировке,ВЛ.,Ниже,в,качестве,примера,рассмотрена,фазировка,кабеля,0,4,кВ.,
В,первую,очередь,целесообразно,проверить,правильность,маркировки,
нулевой,жилы,,что,делается,следующим,образом:,напряжения,между,этой,
жилой,и,остальными,должны,быть,примерно,одинаковы,и,близки,к,220,В,,
а,между,любыми,другими,жилами,близки,к,380,В.,После,определения,
нулевой,жилы,ее,можно,подключить,с,помощью,временной,перемычки,к,
нулевой,шине,PEN,или,к,земле., Затем,определяются,синфазные,выводы,а1,и,а2,,,b1,и,b2,,с1,и,с2,,напряжения, между,которыми,близки,к,нулю.,Выявленные,таким,образом,выводы,а2,, b2,,с2,маркируются.,На,этом,фазировка,кабеля,заканчивается.,В,том,случае,,
Схема,измерений,при,фазировке, если,кабель,соединяет,два,трансформатора,,фазировка,кабеля, силового,кабеля,КЛ2,, совмещается,с,фазировкой,трансформаторов.,
подключаемого,на,параллельную, На,КЛ,всех,напряжений,измеряется,сопротивление,заземления,концевых, работу,с,другим,кабелем,(КЛ1)., заделок,КЛ,,а,на,КЛ,110T500,кВ,—,также,металлических,конструкций,,
кабельных,колодцев,и,подпиточных,пунктов.,На,подстанциях,напряжением,110,кВ,и,выше,необходимо, проверять,сопротивление,металлической,связи,между,заземлением,корпусов,концевых,муфт,и,местом, заземления,нейтрали,трансформатора.,Измерение,сопротивления,заземления,осуществляется,в, 8, соответствии,с,требованиями,к,оборудованию,ПС,и,ВЛ,,разобранным,ранее.,
Тема,3.,Испытание,кабельных,линий,повышенным,напряжением,выпрямленного,тока.,
Испытание,повышенным,напряжением,промышленной,частоты,(1).,,
Испытание!выпрямленным!напряжением, Изоляция,одножильных,кабелей,без,металлического,экрана,(оболочки,,брони),,проложенных,на,воздухе,,не, испытывается.,Изоляция,одножильных,кабелей,с,металлическим,экраном,(оболочкой,,броней), испытывается,между,жилой,и,экраном., Изоляция,многожильных,кабелей,без,металлического,экрана,(оболочки,,брони),испытывается,между, каждой,жилой,и,остальными,жилами,,соединенными,между,собой,и,с,землей.,Изоляция,многожильных, кабелей,с,общим,металлическим,экраном,(оболочкой,,броней),испытывается,между,каждой,жилой,и, остальными,жилами,,соединенными,между,собой,и,с,экраном,(оболочкой,,броней)., Изоляция,многожильных,кабелей,в,отдельных,металлических,оболочках,(экранах),испытывается,между, каждой,жилой,и,оболочкой,(экраном),,при,этом,другие,жилы,должны,быть,соединены,между,собой,и,с, оболочками,(экранами).,Допускается,одновременное,испытание,всех,фаз,таких,кабелей,,но,с,измерением, токов,утечки,в,каждой,фазе., При,всех,указанных,выше,видах,испытаний,металлические,экраны,(оболочки,,броня),должны,быть, заземлены., Пластмассовые,оболочки,(шланги),кабелей,,проложенных,в,земле,,испытываются,между,отсоединенными, от,земли,экранами,(оболочками),и,землей., Пластмассовые,оболочки,(шланги),кабелей,,проложенных,на,воздухе,,не,испытываются., Источник,выпрямленного,напряжения,должен,обеспечивать,на,испытуемом,кабеле,напряжение,с, пульсацией,не,более,±5%.,Инструментальная,погрешность,измерения,испытательного,напряжения,не, должна,быть,более,3%., При,испытаниях,напряжение,должно,плавно,подниматься,до,максимального,значения,и,поддерживаться, неизменным,в,течение,всего,периода,испытания.,Отсчет,времени,приложения,испытательного,напряжения, следует,производить,с,момента,установления,его,максимального,значения.,Значения,испытательных, напряжений,,длительности,испытаний,,токов,утечки,и,их,асимметрии,должны,соответствовать,действующим, Нормам,испытания,электрооборудования,,например,для,кабеля,до,10,кВ,–,это,5,кратное,номинальное, напряжение,,при,длительности,приложения,5,мин.,Этого,достаточно,для,выявления,ослабленных,мест,в, кабеле,и,муфтах.,Профилактические,испытания,кабельных,линий,должны,проводиться,не,реже,одного,раза, в,год.,Более,частую,периодичность,испытаний,устанавливают,для,кабелей,,работающих,в,тяжелых, условиях,(вибрация,,высокая,наружная,температура,и,т.,п.),,а,также,при,дефектах,линий., 9,
Тема,3.,Испытание,кабельных,линий,повышенным,напряжением,выпрямленного,тока., Испытание,повышенным,напряжением,промышленной,частоты,(2).,,
,Кабели,,проложенные,в,земле,и,не,имеющие,электрических,пробоев,при,работе,и,испытаниях,в,
течение,5,лет,,могут,испытываться,не,реже,одного,раза,в,3,года.,Этот,же,срок,установлен,для,кабелей,,
проложенных,в,кабельных,сооружениях,,при,условии,,что,они,не,подвержены,воздействию,коррозии,и,
механическим,повреждениям,и,не,имеют,соединительных,муфт.,
,Если,на,трассах,КЛ,производились,земляные,работы,или,наблюдались,осадки,почвы,,размывы,или,
оползни,,необходимы,дополнительные,(внеочередные),испытания,этих,линий.,Внеочередные,испытания,
проводят,также,после,окончания,ремонтных,работ,на,линии.,Кабели,,присоединенные,к,токоприемникам,
испытывают,,как,правило,,во,время,ремонта,токоприемников.,При,испытаниях,кабелей,в,РУ,их,отсоединяют,
разъединителями.,Поэтому,вместе,с,кабелем,испытывают,концевые,муфты,и,опорные,изоляторы.,
,В,течение,всего,периода,выдержки,кабеля,под,напряжением,
|
ведется,наблюдение,за,значением,тока,утечки,и,на,последней,минуте, |
|
|
испытания,должен,быть,произведен,отсчет,показаний,микроамперметра., |
|
|
,Кабельная,линия,считается,выдержавшей,испытание,,если,во,время, |
|
Схемы,испытания,трехжильного, |
испытаний,не,произошло,пробоя,или,перекрытия,по,поверхности, |
|
концевых,муфт,и,значения,токов,утечки,и,их,асимметрии,не,превысили, |
||
силового,кабеля,с,поясной,изоляцией, |
||
(а),и,отдельно,освинцованными, |
нормированных,значений,,а,также,не,наблюдалось,резких,толчков,тока., |
|
жилами,(б), |
,Если,значения,токов,утечки,стабильны,,но,превосходят, |
нормированные,значения,,КЛ,может,быть,введена,в,эксплуатацию,распоряжением,руководства,
энергопредприятия,,но,с,сокращением,срока,до,последующего,испытания.,
,При,заметном,нарастании,тока,утечки,или,появлении,толчков,тока,продолжительность,испытания,
следует,увеличить,до,10T20,мин,и,если,при,этом,не,происходит,пробоя,,то,КЛ,может,быть,включена,в,
работу,с,последующим,повторным,испытанием,через,1,мес.,
,Если,значения,токов,утечки,и,асимметрия,токов,утечки,превышают,нормированные,значения,,
необходимо,осмотреть,концевые,заделки,и,изоляторы,,устранить,видимые,дефекты,(пыль,,грязь,,влагу,и,
т.п.),и,произвести,повторные,испытания.,
!Испытание!напряжением!переменного!тока!частоты!50!Гц!Такое,испытание,допускается,для,КЛ, напряжением,110T500,кВ,взамен,испытания,выпрямленным,напряжением., Испытание,производится,при,напряжении,(1T1,73)Uо.,Допускается,производить,испытание,путем, 10, ,включения,КЛ,на,номинальное,фазное,напряжение,(Uо).,Длительность,—,по,согласованию,с,изготовителем.,
