Испытание кабеля из сшитого полиэтилена
Кабель из сшитого полиэтилена (СПЭ) широко используется для прокладки КЛ (кабельных линий) 6–35 кВ. Он пришел на смену устаревшему кабелю с бумажной изоляцией, который используется в настоящее время все реже и реже. СПЭ-кабель лучше отвечает современным требованиям и поэтому вполне заслуженно пользуется популярностью. Наряду с ростом интереса к данной продукции у многих возникают вопросы, связанные с ее обслуживанием, в том числе: какова периодичность испытания, каков порядок проверки кабеля СПЭ и т. д.
Наружная оболочка кабеля СПЭ является наиболее уязвимой его частью при прокладке. Причем при ее повреждении кабель не выходит из строя сразу, но это приводит к уменьшению его ресурса. Этот вид повреждения встречается чаще всего. Основная изоляция кабеля (оболочка) выходит из строя очень редко, но если такое происходит, это приводит к быстрому выходу его из строя.
Кабель из сшитого полиэтилена: нормы испытаний
Высоковольтные испытания кабеля из сшитого полиэтилена имеют свои особенности. Если кабели с бумажной изоляцией испытывают постоянным током, то применительно с СПЭ такой подход недопустим. Дело в том, что при испытании постоянным током в изоляции кабеля накапливается статический заряд, что в итоге приводит к разрушению изоляции и выходу кабеля из строя. Самым распространенным методом испытания кабелей СПЭ является испытание переменным током с повышенным напряжением и сверхнизкой частотой.
В связи с отсутствием единых норм испытания у каждого производителя есть собственная инструкция по испытанию кабеля из сшитого полиэтилена, утвержденная техническим директором или главным инженером. Рассмотрим один из таких примеров.
Инструкция по испытанию кабеля из сшитого полиэтилена Кольчугинского завода «Электрокабель»:
В инструкции сказано, что при проведении испытании на каждую жилу попеременно подается напряжение, а две других при этом должны быть заземлены. Испытание проводится по следующей схеме:
1) 3U с пониженной частотой в течение 1 часа;
2) 2U c промышленной частотой в течение 1 часа;
3) U с промышленной частотой в течение 24 часов;
где, U — это фазное напряжение (напряжение между фазой и заземленной нейтралью).
Высоковольтные испытания кабеля из сшитого полиэтилена для кабельных линий 6–35 кВ (основная изоляция):
Напряжение кабельной линии
Нормы испытаний кабелей из сшитого полиэтилена (СПЭ)
Июль 7th, 2016 
Рубрика: Электрические испытания, Электролаборатория
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
При написании статьи про испытания повышенным напряжением кабелей с бумажной, пластмассовой и резиновой изоляцией, я не уделил внимания кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Хотя стоило, ведь методика их испытаний принципиально отличается.
В данной статье я хотел бы подробно раскрыть все нюансы по испытанию кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), т.к. ни в ПУЭ (скачать последнее издание ПУЭ-7), ни в ПТЭЭП, об этом ни слова не сказано, а нормы испытаний для этих кабелей взяты из рекомендаций заводов-изготовителей, различных стандартов и ГОСТов (в том числе и зарубежных), которые значительно разнятся между собой.
В настоящее время у нас на предприятии на замену распространенным высоковольтным кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией марки ААШв все чаще приходят кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, сокращенно, СПЭ. Вот, например, один из последних проектов.
Согласно этого проекта, от распределительной подстанции напряжением 10 (кВ) до комплектной трансформаторной подстанции КТПН 10/0,4 (кВ) необходимо проложить кабель из сшитого полиэтилена марки АПвВнг(А)-LS (3х95).
Что же за кабели такие из сшитого полиэтилена?! И в чем заключается их преимущество?!
На примере кабеля АПвВнг(А)-LS рассмотрим его расшифровку и конструкцию:
- А — токопроводящая жила из алюминия
- Пв — изоляция жил из сшитого полиэтилена (СПЭ)
- Внг-LS — заполнитель и оболочка из ПВХ пластиката пониженной горючести с пониженным газо- дымовыделением
- (А) — категория исполнения в части пожарной безопасности
Кабель изготавливается с многопроволочными алюминиевыми жилами (1) круглого сечения (класс гибкости 2). Поверх каждой жилы методом экструзии накладывается экран из электропроводящей пероксидносшиваемой полиэтиленовой композиции (2). Далее жила изолируется пероксидносшиваемым полиэтиленом (3). На изолированную жилу методом экструзии снова накладывается экран из электропроводящей пероксидносшиваемой полиэтиленовой композиции (4). Затем на жилу накладывается комбинированный экран, состоящий из слоя электропроводящей бумаги или полимерной ленты (5), и повива из медных проволок (6), поверх которых спирально наложена медная лента.
Полученные три экранированные жилы скручиваются вокруг жгута из ПВХ пластиката (7) пониженной пожароопасности. Далее промежутки между жилами заполняются ПВХ пластикатом (8) пониженной пожароопасности и поверх накладывается оболочка из ПВХ пластиката (9) пониженной пожароопасности.
Приведу определение сшитого полиэтилена, взятое из ГОСТа Р55025-2012, п.3.7:
Вот так выглядит этот кабель в реальности. Слева, в красной оболочке, как раз таки, наш рассматриваемый кабель АПвВнг-LS, только другого сечения.
Кабели из сшитого полиэтилена могут быть не только многожильными, но и одножильными.
Про остальные марки кабелей СПЭ Вы можете более подробнее почитать на соответствующих ресурсах. Сейчас я на этом останавливаться не буду.
Кабели из сшитого полиэтилена обладают рядом преимуществ, таких как:
- отсутствие масла, что исключает возможность его вытекания при прокладке кабеля на разных перепадах высот («выдавленное» масло, или вязкий изоляционный пропиточный состав, высушит разделку, что в итоге может привести к короткому замыканию — примеры с такими авариями как раз таки приведены в статье про последствия при коротком замыкании)
- высокие изоляционные характеристики при низких диэлектрических потерях
- повышенная нагрузочная способность, по сравнению с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией (например, ААШв)
- значительный срок службы (не менее 40 лет), что на 10 лет больше, чем у того же кабеля ААШв
- гибкость кабеля позволяет прокладывать его в труднодоступных местах
- возможность прокладки при отрицательных температурах, вплоть до -15°С
- небольшой вес по сравнению с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией
К недостаткам я бы отнес следующее:
- высокая стоимость
- необходимость прохождения обучения по его монтажу и ремонту
- необходимость в специальном инструменте для его монтажа и ремонта
- высокая стоимость испытательной установки, но об этом поговорим чуть позже
Я никого не принуждаю и не заставляю прямо сейчас брать и переходить на кабели СПЭ — каждый сам для себя делает выбор в ту или иную сторону. Хотя скажу, что переход на данный вид кабеля у нас на предприятии, да и вообще, по городу, идет не совсем охотно и, возможно, что это связано больше с его перечисленными недостатками, а именно стоимостью и затратами на обучение, инструмент и испытательную установку.
А сейчас перейдем непосредственно к теме статьи.
Нормы испытаний кабелей из сшитого полиэтилена
Вы уже знаете, что кабели с бумажно-пропитанной изоляцией необходимо испытывать постоянным (выпрямленным) напряжением. Так вот запомните, кабели из сшитого полиэтилена испытывать постоянным напряжением не допустимо!
Так почему же кабели СПЭ необходимо испытывать только переменным напряжением?!
Сильно вдаваться в физические и химические процессы я не буду, но при проведенных исследованиях было выявлено, что при испытании кабеля СПЭ постоянным (выпрямленным) напряжением в слое изоляции из сшитого полиэтилена и на поверхности проводящих экранов возникает накопление локальных объемных зарядов, которые в конечном счете могут привести, либо к значительному снижению срока службы кабеля, либо к пробою его изоляции. Данному явлению больше всего подвергнуты кабельные муфты, т.к. они являются наиболее слабыми элементами кабельной линии.
Ниже я приведу все найденные мной нормы по испытаниям кабелей СПЭ, а затем расскажу какой вариант мы применяем в нашей электротехнической лаборатории (ЭТЛ).
1. Инструкции заводов-изготовителей по эксплуатации кабелей из сшитого полиэтилена
Не удивительно, но именно здесь я и нашел отличия по нормам испытаний. Что ни инструкция, то свои требования…
Вот например, в инструкции Кольчугинского завода «Электрокабель» сказано, что токоведущие жилы необходимо испытывать относительно экрана следующим испытательным переменным напряжением:
- 3Uо частотой 0,1 (Гц) в течение 1 часа
- Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (1 сутки)
- 2Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 1 часа
При проведении испытаний остальные жилы и экраны кабеля должны быть обязательно заземлены.
Обратите внимание, что Uо — это фазное напряжение, т.е. напряжение между фазой и «землей» (заземленной нейтралью). Кстати, здесь многие путаются и уже на этом этапе допускают ошибки, которые приводят к преждевременному выходу кабеля СПЭ именно при испытаниях.
Система электроснабжения внутризаводских сетей напряжением 10 (кВ) нашего предприятия выполнена с изолированной нейтралью, а это значит, что фазное напряжение Uо составляет в корень из 3 раз меньше, чем линейное напряжение сети, т.е. при линейном напряжении 10,5 (кВ) фазное напряжение составляет порядка 6 (кВ).
Получается, что кабель из сшитого полиэтилена напряжением 10 (кВ) необходимо испытывать следующим образом:
- 18 (кВ) частотой 0,1 (Гц) в течение 1 часа
- 6 (кВ) промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (1 сутки)
- 12 (кВ) промышленной частотой 50 (Гц) в течение 1 часа
Таблица по остальным классам напряжений:
Испытание сверх низкой частотой (СНЧ) обусловлено тем, что изменение полярности заряда компенсирует уже накопленные заряды, тем самым разряжая их. Но особенно эффективно происходит испытание кабеля именно сверх низкой частотой 0,1 (Гц) синусообразной формы.
Помимо основной изоляции, необходимо испытывать и оболочку кабеля, но при условии, что кабель проложен в земле. Это испытание проводится постоянным (выпрямленным) напряжением 10 (кВ) в течение 1 минуты. Испытательное напряжение прикладывается между экраном и «землей» (заземляющим устройством). После испытаний экран кабеля необходимо заземлить на время не менее 1 часа.
В инструкции совместной разработки ОАО «ВНИИКП» и ОАО «Фирма ОРГРЭС» требования к испытаниям несколько отличаются:
- 5Uо частотой 0,1 (Гц) в течение 15 минут
- Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (1 сутки)
Но, как альтернатива испытанию переменным напряжением, предлагается испытание кабеля проводить постоянным (выпрямленным) напряжением 4Uо в течение 15 минут. Таким образом, кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 10 (кВ) допускается испытывать постоянным (выпрямленным) напряжением 24 (кВ) в течение 15 минут.
Вот данные для испытаний кабелей с другими классами напряжений.
Требования по испытанию оболочек кабеля в этой инструкции аналогичны, только постоянное (выпрямленное) напряжение 10 (кВ) должно быть приложено между экраном и заземлителем на время 10 минут, вместо 1 минуты.
2. Государственный стандарт ГОСТ Р 55025-2012
Согласно ГОСТ Р 55025-2012, п.10.6, кабели после прокладки и монтажа испытываются следующим образом:
- 3Uо частотой 0,1 (Гц) в течение 1 часа
- Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (1 сутки)
- 2Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 1 часа
Как видите, нормы испытаний кабелей из сшитого полиэтилена, по сравнению с инструкцией Кольчугинского завода «Электрокабель», ни чем не отличаются.
Но в данном ГОСТе есть небольшое дополнение о том, что допускается испытывать кабели постоянным (выпрямленным) напряжением 4Uо в течение 15 минут, аналогично, как и по инструкции совместной разработки ОАО «ВНИИКП» и ОАО «Фирма ОРГРЭС».
Таким образом, кабель СПЭ напряжением 10 (кВ) допускается испытывать постоянным (выпрямленным) напряжением 24 (кВ) в течение 15 минут.
Вот данные для испытаний кабелей с другими классами напряжений.
Что касаемо оболочки, то требования к ее испытанию аналогичные требованиям инструкции заводов-изготовителей (см. выше).
3. Международный стандарт МЭК (IEC) 60502-2
В международном стандарте МЭК (IEC) 60502-2, п.20.2 сказано, что после монтажа кабеля и арматуры рекомендуется испытывать его следующим образом:
- 2Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 5 минут
- 2Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (1 сутки)
Как видите, нормы испытаний, по сравнению с перечисленными выше инструкциями и ГОСТом, немного отличаются. Но удивительно то, что в данном стандарте ни слова не сказано про сверх низкую частоту 0,1 (Гц) при испытаниях.
Таким образом, для кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 10 (кВ) испытательное напряжение должно составлять:
- 12 (кВ) промышленной частотой 50 (Гц) в течение 5 минут
- 12 (кВ) промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (сутки)
Вот таблица для остальных классов напряжений.
Но в этом международном стандарте МЭК (IEC) 60502-2 предлагается альтернатива испытанию переменным напряжением, т.е. допускается испытывать кабели постоянным (выпрямленным) напряжением 4Uо в течение 15 минут. Но при этом ниже имеется примечание, что данный вид испытаний может привести к пробою изоляции кабеля!
Таким образом, кабель СПЭ напряжением 10 (кВ) допускается испытывать постоянным (выпрямленным) напряжением 24 (кВ) в течение 15 минут, что полностью совпадает с требованиями инструкции совместной разработки ОАО «ВНИИКП» и ОАО «Фирма ОРГРЭС», и ГОСТа Р 55025-2012.
Вот данные для испытания кабелей с другими классами напряжений.
По испытанию оболочек кабелей в данном стандарте ничего не сказано, а идет перенаправление на другой международный стандарт МЭК (IEC) 60229 (Раздел 5), которого в открытом доступе я не нашел.
Заключение
В данной статье я привел Вам известные мне нормы испытаний кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, взятые из рекомендаций заводов-изготовителей, а также отечественного и зарубежного стандартов. Как видите, они немного отличаются между собой, поэтому каждый для себя сам определяет по каким нормам проводить испытания.
В нашей электролаборатории отсутствует специальная установка со сверх низкой частотой 0,1 (Гц), поэтому все кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена испытываем, согласно инструкции совместной разработки ОАО «ВНИИКП» и ОАО «Фирма ОРГРЭС и нашего отечественного ГОСТа Р 55025-2012, а именно постоянным напряжением 24 (кВ) в течение 15 минут.
Фрагмент протокола испытания кабеля из сшитого полиэтилена АПвВнг(А)-LS напряжением 10 (кВ) и сечением жил 3(1х95/25):
В качестве испытательного аппарата мы используем аппарат АИД-70 или АИИ-70 с выпрямителем.
Сам процесс (методика) испытаний нисколько не отличается от испытаний кабелей с традиционной изоляцией и об этом я подробно рассказывал в статье, ссылочку на которую привел в самом начале.
Вариант испытания переменным напряжением в течение часа, а тем более в течение 24 часов (целых суток), мы даже и не рассматривали. Даже не представляю себе, как физически можно испытывать кабель такое длительное время. Ведь в процессе испытаний необходимо непосредственно присутствовать и контролировать параметры испытательного напряжения, тока утечки, различного рода скачки, пробой и т.п.
Да и к тому же, как показала практика, навести испытательное переменное напряжение частотой 50 (Гц) на кабели длиной более 100 метров физически не представляется возможным из-за повышенной емкости кабеля на такой частоте. При незначительном наведении испытательного напряжения в кабеле появляется значительный емкостной ток, при котором срабатывает защита испытательного аппарата.
Испытывать кабели СПЭ постоянным напряжением все же как-то боязно, но за все время ни один кабель не вышел из строя во время испытаний и дальнейшей эксплуатации.
Дополнение 1. На данный момент мы полностью отказались от испытаний кабелей СПЭ постоянным напряжением, потому что уже неоднократно доказано на практике, что постоянное напряжение для такого вида изоляции все же является разрушающим.
Вопросы
Вопрос 1. Расскажите про свой опыт испытаний кабелей из сшитого полиэтилена. Чем руководствуетесь, какими нормами? Каким напряжением испытываете — переменным или постоянным? Какая длительность испытаний? Какими устройствами и аппаратами пользуетесь? Я думаю, что многим из читателей, и мне в том числе, важно знать мнения тех, кто уже имеет более «богатую» практику и опыт испытаний таких видов кабелей.
Вопрос 2. Планирую на следующий год заложить в бюджет приобретение установки сверх низкой частоты (СНЧ) для испытания кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. На электротехническом рынке сейчас представлено множество моделей и установок СНЧ, причем, как отечественных так и зарубежных производителей. Правда они все дорогостоящие и их стоимость находится в пределах от 500 тыс.руб. и выше. Какими установками СНЧ Вы пользуетесь при испытаниях? Напишите в комментариях свои отзывы (достоинства и недостатки) по работе с той или иной установкой.
Дополнение 2. Изначально присматривался к австрийским установкам HVA-28 и HVA-30. Их стоимость на момент написания статьи составляла около 1 млн. рублей. Но из-за значительного ограничения бюджета на 2017 год пришлось присмотреться к более дешевым представленным установкам на рынке. Таким образом, попалась мне на глаза приставка АВ-60-01. Планирую ее использовать в паре с существующими аппаратами АИИ-70 и АИД-70. Характеристики приставки АВ-60-01 вполне подходят нашим требованиям (величина выходного напряжения, емкость объекта и т.п.).
Правда есть один отрицательный момент. По указаниям завода-изготовителя вес приставки АВ-60-01 составляет около 100 (кг). Я изначально был очень сильно удивлен этому, ведь такую установку далеко не унесешь, а зачастую нам приходится испытывать кабели на различных подстанциях, причем далеко не одноэтажных.
Но не так давно к нам приезжали сотрудники сторонней ЭТЛ на испытание кабелей из сшитого полиэтилена с этой самой приставкой АВ-60-01. И как оказалось, на самом деле она не весит свои заявленные 100 (кг). Реальный вес ее высоковольтного блока не более 40 (кг). По испытаниям тоже нареканий нет, так что скорее всего свой выбор остановлю именно на ней. К тому же ее стоимость вполне приемлема по сравнению с указанными выше установками, и составляет порядка 150-170 тыс. руб.
Другая ЭТЛ, привлеченная со стороны, испытывала кабели СПЭ с помощью установки Frida производства Baur (Австрия).
Установка Frida мне очень понравилась, т.к. она более компактная и не требует отдельного испытательного аппарата, как в случае с АВ-60-01. Frida — это самостоятельная испытательная установка. Во время испытаний можно наблюдать множество различных параметров (изоляция, емкость, ток, температура, вид синусоиды, время и т.п.). Правда вот данная установка имеет более высокую стоимость по сравнению с приставкой АВ-60-01 или АИСТ СНЧ 36, которую мы решили приобрести.
P.S. Всем за ранее спасибо за ответы, советы и рекомендации.
Испытания силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена
Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена
В России использовать кабель, изоляция которого изготавливается из сшитого полиэтилена, начали в конце 90х годов. На сегодняшний день данные кабели широко применяются в современном энергохозяйстве больших и малых городов, различных предприятий и прочих объектов. Причиной такого распространения являются несомненные преимущества, которыми обладают кабели данного типа:
- учитывая отсутствие в изоляции масла и, соответственно, исключая его перетекание с участков, расположенных выше на нижние участки, возможна прокладка кабеля на территориях, где имеются перепады высот;
- длительный срок эксплуатации. Значительно превышающий период использования кабеля, изоляция которого – бумажно-масляная;
- высокая надёжность, уменьшение количества повреждений;
- гибкость кабеля, упрощающая его прокладку в труднодоступных местах, на трассах повышенной сложности, а также обеспечивающая экономию средств и рабочего времени монтажной бригады;
- широкий температурный диапазон прокладки – при изготовлении кабеля используются современные полимерные материалы, которые дают возможность осуществлять прокладку при температуре до -20°С, предварительно его не разогревая;
- уменьшение диэлектрических потерь в сравнении с использованием кабелей, имеющих бумажно-масляную изоляцию.
Несмотря на весомые преимущества, следует также учитывать и то, что надёжность кабеля, независимо от его типа и изоляции зависит не только от имеющихся заводских характеристик, правильности осуществления прокладки и профессиональности выполнения монтажа, но и от уровня технического обслуживания, его своевременного проведения, диагностики при приёмке и в процессе эксплуатации.
Как известно, на данный момент отсутствует какая-либо нормативная база, регламентирующая такие виды работ как испытания силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена или же диагностика кабеля из сшитого полиэтилена, а также многие другие. Поэтому для большинства организаций и предприятий, сталкивающихся с данными кабелями, вопрос технического обслуживания является довольно сложным и проблемным. Нормы испытаний кабелей с СПЭ-изоляцией берутся из источников различной степени информативности и зачастую устанавливаются заводами-изготовителями, руководствуясь опытом работы зарубежных коллег.
Такой вопрос, как испытание кабелей со спэ изоляцией является актуальным и рассматривается ведущими специалистами. Интерес к данному вопросу связан и с конструктивными особенностями кабеля, и с характеристиками материала, который используется для изготовления изоляции. Не меньше внимания уделяется и таким вопросам, как диагностика и периодичность испытаний кабельных линий с СПЭ-изоляцией. Опыт европейских коллег является очень ценным, даёт возможность структурировать информацию, касающуюся вопросов прокладки, диагностики и обслуживания кабельных линий.
1. Виды повреждений кабелей, имеющих СПЭ-изоляцию
Специалистами выделяются четыре типа повреждений кабеля со СПЭ-изоляцией, являющихся основными:
- внешние повреждения изоляции, которые возникают в результате нарушения технологии прокладки. Такие повреждения составляют 70% общего количества регистрируемых повреждений кабеля;
- внутренние повреждения изоляции, которые являются результатом несоблюдения правил эксплуатации (испытанием постоянным напряжением), а также вызываются естественным устареванием (появление триингов, водных деревьев);
- различные повреждения имеющегося защитного экрана кабеля;
- разнотипные повреждения кабельных жил.
Повреждения кабеля из сшитого полиэтилена
Испытание кабеля из сшитого полиэтилена напряжением постоянного тока оказалось неэффективным и непригодным, хотя с большим успехом оно применялось для тестирования кабелей, имеющих бумажно-пропитанную 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 вместе с возникшими водяными деревьями через определённое время приводят к пробою, который возникает именно в месте основного скопления данных водяных деревьев. К тому же, испытание спэ кабелей повышенным напряжением постоянного электротока не даёт никаких возможностей для выявления зарождающихся повреждений серьёзного характера.
Водные триинги в изоляции СПЭ кабелей
Учитывая вышесказанное, 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 из-за 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.
В данной области несколько передовых научных разработчиков. В 1995г одной компанией вместе с ведущими научными германскими университетами были проведены особые исследования, результаты которых привели к разработке первой специальной системы, основным предназначением которой было проведение высоковольтных испытание СПЭ кабелей установкой СНЧ. Данная система имеет запатентованную цифровую технологию формирования выходного сигнала, именуемую (чистый синус), которая представляет собой наиболее современную технологию генерирования высокого напряжения СНЧ.
Установка СНЧ HVA-30 для испытания кабеля со СПЭ изоляцией
Основные особенности технологии:
- выходной сигнал абсолютной симметричности, независимо от длины кабеля, уровня напряжения для испытания;
- испытательное симметричное синусоидальное напряжение, которое обеспечивает направленность 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 СПЭ-изоляцией определяют напряжение, равняющееся 3хUo (частота 0,1Гц, время воздействия — 30 мин).
Нормы испытаний кабелей со СПЭ- изоляцией согласно VDE DIN 0276-620
| Напряжение кабельной линии, кВ | Испытательное напряжение на 0,1Гц 3хUo*, кВ |
Длительность приложения испытательного напряжения 0,1Гц |
|---|---|---|
| 6 | 12 | 30 мин |
| 10 | 18 | |
| 20 | 35 | |
| 35 | 60 |
*Uo = фазное напряжение кабельной линии (Uo=(3*U) 1/2 )
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.
Нормы испытаний кабелей со СПЭ- изоляцией согласно УП-Б-1
| Напряжение кабельной линии, кВ | Испытательное напряжение на 0,1Гц 3хUo*, кВ |
Длительность приложения испытательного напряжения 0,1Гц | Длительность приложения испытательного напряжения 0,1Гц После ремонта |
|---|---|---|---|
| 6 | 12 | 30 мин | 20 минут |
| 10 | 18 | ||
| 20 | 35 | ||
| 35 | 60 |
Периодичность испытаний кабельных линий со СПЭ-изоляцией 10кВ, 20кВ и 35кВ, включая кабельные вставки:
- перед включением кабельной линии в эксплуатацию;
- после проведения ремонтов кабельных линий.
2. Испытание оболочки кабеля из сшитого полиэтилена
Вторым необходимым типом испытаний является испытание оболочки кабеля из сшитого полиэтилена.
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 электротока. При возникновении пробоя производится локальный поиск конкретного места повреждения.
Нормы испытаний оболочки кабелей со СПЭ-изоляцией согласно УП-Б-1
| Напряжение кабельной линии, кВ | Испытательное напряжение постоянного тока, кВ | Длительность приложения испытательного напряжения |
|---|---|---|
| 10-20 | 5 | 10 мин |
Нормы испытаний оболочки кабелей с СПЭ-изоляцией регламентируют периодичность их выполнения. Проведение испытаний пластиковых защитных оболочек кабелей 10кВ-20кВ, 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).
3. Поиск повреждения кабеля из сшитого полиэтилена
Поиск повреждения кабеля из сшитого полиэтилена предполагает проведение работ в трёх направлениях:
- нахождение мест повреждений кабельной изоляции;
- нахождение мест повреждений кабельной оболочки;
- нахождение мест повреждений кабельных жил.
3.1. Нахождение мест повреждённой кабельной изоляции
Данное направление включает в себя два определённых этапа:
- Определение предварительной локализации места имеющегося повреждения изоляции, которое выполняется с применением петлевого метода (длина кабеля должна быть больше 50 м). На данном этапе применяется прецизионный мост.
- Обозначение точной локализации с применением метода шагового напряжения.
3.2. Нахождение мест повреждений кабельной оболочки
Для предварительной локализации мест имеющихся повреждений используется мостовой метод проведения измерения по Мюррею и Глейзеру. Использование приёмника универсального для точной локализации методом импульсного напряжения. Прецизионный мост может реализовать полный комплекс.
3.3. Нахождение мест повреждений в кабельных жилах
Применяются такие методы нахождения повреждений: прожиг (только для 3х жильного кабеля), предварительная локализация (применение беспрожиговых методов), точная локализация (акустический метод). Полный цикл испытаний и нахождения мест повреждений реализуется специальным оборудованием.
Выполнение полного цикла соответствующих работ по проведению испытаний и нахождения мест повреждений кабелей, имеющих СПЭ-изоляцию возможно с использованием специального оборудования. Компания «Лаб-электро» обладает всеми возможностями и готова Вам помочь! В случае необходимости, Вы всегда можете получить консультацию по возникающим вопросам у наших квалифицированных специалистов. Звоните по тел: (495) 669-40-84
© 2012, Электротехническая лаборатория «Лаб-электро». Любое использование материалов, размещенных на нашем сайте без разрешения владельцев – запрещено авторскими правами. Продвижение сайта Web-сервис 2012.