Кабельные линии

    Как отмечалось, точки утечки и их неравномерность по фазам не рассматриваются в качестве браковочных показателей. Однако они характеризуют состояние изоляции кабельной линии и, главным образом, изоляции концевых муфт. При заметном нарастании тока утечки или при появлении скачков тока продолжительность испытания следует увеличить до 10-20 мин и довести испытание до пробоя линии. Если линия не пробивается, она может быть включена в работу с повторным испытанием через месяц. В дальнейшем такие линии рекомендуется испытывать не реже 1 раза в год. Если значения токов утечки стабильны, но превосходят 300 мкА при относительной влажности окружающей среды до 80% и 500 мкА при влажности более 80% для линий до 10 кВ, а также 800 и 1500 мкА соответственно для линий 35 кВ, кабельная линия после испытания может быть включена в работу, но с сокращением срока следующего испытания.

    Кабельные линии с плохим состоянием изоляции рекомендуется испытывать в летний период, линии с подводными переходами - до начала ледостава или ледохода. Результаты испытания (среди них значения тока утечки) записываются в паспортную карту КЛ и сопоставляются с результатами предыдущих испытаний для суждения об изменении состояния изоляции линии.

    Образец кабеля, имеющий дефекты, при пробое рекомендуется вырезать и обследовать в стационарных установках. Это необходимо с целью определения причин возникновения дефекта и разработки соответствующих мероприятий, исключающих такие дефекты. Результаты обследования оформляются соответствующим протоколом и записываются в карту КЛ. При наличии заводских дефектов составляется рекламация, которая предъявляется заводу-изготовителю кабеля и арматуры.

    Второй способ испытания повышенным напряжением в настоящее время разработан только для КЛ напряжением 6 кВ. Применение способа приводит к удешевлению испытаний за счет значительного сокращения числа переключателей в сети и сокращения трудозатрат, связанных с производством самих испытаний. В данном случае испытанию подвергается участок сети, находящийся в нормальном режиме. Как правило, испытания проводятся в период минимальной нагрузки, с предварительным уведомлением потребителей испытываемого участка сети.

    По сравнению с первым способом метод испытания под нагрузкой имеет меньшую эффективность. Однако при таком испытании изоляция КЛ поддерживается на необходимом уровне, который предохраняет сеть от многочисленных повреждений, возникающих при перенапряжениях в сети по различным причинам.

    При испытании сети под нагрузкой испытывается изоляция всех кабельных линий, трансформаторов и оборудования путем подачи в нулевую точку работающей сети 6 кВ выпрямленного напряжения 20-24 кВ. в результате изоляция сети по отношению к земле во время испытания находится под пульсирующим напряжением с максимальным значением 29 кВ (выпрямленное напряжение плюс рабочее переменное). Схема испытания "под нагрузкой" указана на рис.1-1,б. Испытательная установка присоединяется, как правило, к нулевому выводу трансформатора собственных нужд понижающей подстанции. На время испытания дугогасящая катушка (если она есть на подстанции) отключается.

    Применение метода ограничивается, как отмечено, сетями напряжения 6 кВ, емкостный ток испытываемого участка сети должен быть не более 20 А, на участке не должно быть электродвигателей 6 кВ или они должны отключаться во время испытания, электроприемники I категории участка должны быть оборудованы устройствами АВР.

    В связи с уменьшением значения испытательного напряжения испытания рекомендуется проводить 2-6 раз в год. Продолжительность испытания составляет 3 мин. При появлении скачков тока утечки с целью предотвращения перехода замыкания на землю в двухфазное (трехфазное) короткое замыкание число подъемов испытательного напряжения должно быть не более двух, с общей выдержкой сети под повышенным напряжением не более 5 мин. во время испытаний необходимо присутствие специальной бригады для быстрого обнаружения и локализации возникающих дефектов в КЛ и в оборудовании сети. При этом может использоваться специальный прибор типа ВС направленного действия. Поскольку по данному методу не испытывается междуфазовая изоляция, рекомендуется один раз в два-три года производить дополнительные испытания по двухполярной схеме с отключением линий. Величина испытательного напряжения устанавливается в зависимости от местных условий. 

    1-2. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ПРОЖИГАНИЕ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ 

    После пробоя КЛ по причине отказа или в результате испытания, за исключением прямых механических повреждений, возникает необходимость в определении места повреждения линии. В настоящее время имеются совершенные методы, с помощью которых место повреждения, как правило, устанавливается с достаточной точностью и в ограниченное время.

    Каждый метод имеет свою область использования, которая определяется характером повреждения КЛ и, в том числе, переходным сопротивлением, возникающем в месте повреждения. В связи с этим перед определением места повреждения необходимо определить характер повреждения, а также произвести при необходимости прожигание кабеля с целью снижения переходного сопротивления в месте повреждения его изоляции до требуемого уровня.

    Повреждения КЛ имеют различный характер: повреждение изоляции с замыканием одной жилы на землю; повреждение изоляции с замыканием двух или трех жил на землю, двух или трех жил между собой в одном или в разных местах; обрыв одной, двух или трех жил с заземлением и без заземления жил; заплывающий пробой изоляции; сложные повреждения, содержащие указанные виды повреждений. Наиболее распространенный случай - это повреждение между жилой и оболочкой кабеля, т.е. однофазные повреждения, особенно для кабелей с жилами в самостоятельных оболочках.

    Все измерения на КЛ производятся с их полным отключением и выполнением необходимых мер техники безопасности. Как правило, определение характера повреждения производится с помощью мегомметра на 2500 В, которым измеряется сопротивление изоляции каждой жилы по отношению к земле и сопротивление изоляции между жилами. Целостность жил проверяется с обоих концов линии путем поочередной установки закоротки на концах линии. Для кабельных линий 0,38 кВ могут использоваться приборы типа МС-0,5, МС-0,8, ТТ-1 и т.п. При определении характера сложного повреждения используются измерители неоднородностей кабельных линий типов Р5-1А, Р5-5, Р5-9, а при необходимости характер уточняется с помощью поочередного испытания выпрямленным напряжением изоляции каждой жилы по отношению к оболочке и между жилами.

    В процессе определения характера повреждения, как отмечалось, устанавливается необходимость прожигания изоляции КЛ в месте повреждения. Значение переходного сопротивления, до которого необходимо вести процесс прожигания изоляции, указан ниже. Процесс прожигания кабеля достаточно трудоемкий и требует специальной аппаратуры, которая должна иметь достаточную мощность и широкие диапазоны ее регулирования. Процесс характеризуется многократным повторением электрического пробоя изоляции кабеля в месте его повреждения, что позволяет постепенно снизить переходное сопротивление в месте повреждения до требуемого значения. При этом по мере снижения сопротивления напряжение пробоя уменьшается и одновременно возрастают ток в цепи пробоя и мощность установки для прожигания.

    Прожигание КЛ может производиться с использованием переменного или выпрямленного напряжения. При этом использование резонансных установок не рекомендуется.

    Рекомендуется так называемый ступенчатый способ ведения прожигания, в процессе которого меняются источники питания по мере уменьшения напряжения пробоя и переходного сопротивления в месте повреждения. На первой и второй ступенях прожигания используется выпрямленное напряжение. Напряжение установки на первой ступени принимается 30-50 кВ при максимальном токе 0,1-0,5 А, (установка для испытания КЛ). на второй ступени применяется более мощная установка напряжением 5-8 кВ и максимальным током 5-10 А. на третьей ступени используется генератор высокой частоты, позволяющий регулировать напряжение на выходе до 0,05-0,5 кВ при максимальном токе до 10 А.

    К кабелю

    Рис. 1-2. Принципиальная схема установки прожигания КЛ

    1 - трансформатор выпрямителя ВП-60, 0,22/42,5 кВ; 2 - трансформатор выпрямителя ВП-5/10, 7 кВ А; 3 - переключатель ВП-10/5; 4 - генератор звуковой частоты АТО-8; 5 - трансформатор согласующий 8 кВ А, 1000/500/380/110 В; 6 - переключатель; 7 - регулировочный трансформатор напряжения 250 В. 

    Указанный принцип реализован в установке для прожигания, разработанной Московской кабельной сетью. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1-2. Используется выпрямитель ВП-60 (1) для испытания и предварительного прожигания изоляции кабеля, выпрямитель ВП-10/5 (3) для дожигания изоляции до малых переходных сопротивлений и генератор (4) звуковой частоты АТО-8 с согласующим трансформатором (1000-500-380-270-110 В) для окончательного дожигания места повреждения. Генератор применяется также для индукционного способа определения места повреждения кабеля. Выпрямитель ВП-60 обеспечивает выпрямленное напряжение 60 кВ при среднем значении тока 50-75 мА. Выпрямитель ВП-10/5 имеет напряжение 10 кВ при токе 3 А.

    Прожигание начинают выпрямителем ВП-60 и ведут в режиме допустимой мощности (75 мА) до тех пор, пока напряжение не снизится до 15 кВ, после чего подключают выпрямитель ВП-10/5 и ведут прожигание с использованием обоих выпрямителей. Когда напряжение пробоя уменьшится до 10 кВ и нагрузка выпрямителя ВП-10/5 достигнет 1 А, выпрямитель ВП-60 отключают. При снижении напряжения пробоя до 5 кВ обмотки выпрямителя ВП-10/5 переключают с последовательного на параллельное соединение с помощью высоковольтного переключателя (10) и продолжают прожигание при напряжении 5 кВ. Когда напряжение пробоя достигнет нулевого значения, включают рубильник 2 на землю. Если показание амперметра ВП-10/5 не меняется, переходное сопротивление в месте повреждения доведено до малой величины. Прожигание до нулевых значений переходного сопротивления с целью использования импульсного метода определения места повреждения, который требует металлического соединения жилы с оболочкой кабеля, выполняется с использованием генератора звуковой частоты при изменении напряжения в пределах 1000-100 В.

    В зависимости от характера повреждения и состояния КЛ процесс прожигания изоляции происходит по-разному. Обычно после нескольких минут прожигания на первой ступени разрядное напряжение снижается до значения, позволяющего перейти на вторую ступень. После 10-15 минут работы на второй ступени напряжение снижается до нуля, переходное сопротивление - до 20-30 Ом, после чего включается третья ступень. Если сопротивление возрастает, вновь возвращаются к прожиганию на второй ступени и, по мере снижения сопротивления, на третьей ступени.

    При повреждении подводной КЛ или линии, имеющей увлажненную изоляцию, прожигание изоляции требует большего времени. После повторения пробоев на первой ступени в течение нескольких минут и снижения напряжения работа на второй ступени происходит более длительно, характеризуется устойчивым током и переходное сопротивление не снижается менее чем до 2-3 кОм. Несколько часов может протекать прожигание соединительной муфты при наличии так называемого заплывающего пробоя, когда переходное сопротивление может резко изменяться включая восстановление изоляции после пробоев на сниженном напряжении. 

    1-3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЯ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ 

    При определении мест повреждения кабельных линий необходимо соблюдать серьезные требования: погрешность не должна превышать 3 м (при этом учитываются трудности производства земляных работ на городских проездах с усовершенствованным покрытием); выполнение ОМП должно ограничиваться несколькими часами; должны соблюдаться правила безопасности персонала. Указанные требования усиливаются необходимостью быстрейшего ремонта КЛ при ее повреждении, так как при выводе линии в ремонт нарушается надежность электроснабжения потребителей и возрастают потери электроэнергии в сети. Для кабельных линий, проложенных в земляной траншее, следует учитывать опасность проникновения влаги в изоляцию в результате нарушений герметичности, возникающих в месте повреждения. Проникновение влаги может быть весьма интенсивным и распространяться на значительную длину вдоль линии.

    При быстром определении места повреждения ремонт линии ограничивается заменой участка кабеля длиной 3--5 м и монтажом двух соединительных муфт, в благоприятных случаях может быть установлена одна муфта. Если работы по определению места повреждения затягиваются, что ведет к проникновению влаги, то возникает необходимость замены участка кабеля с увлажненной изоляцией длиной уже в несколько десятков метров, Это, в свою очередь, увеличивает объем земляных работ и ведет к удорожанию ремонта линии.