Лекции для самоподготовки. Лекционный материал для самостоятельной подготовки заочного этапа по программе повышения квалификации Эксплуатация и ремонт электропривода, электрических сетей и электрооборудования объектов газораспределительных сетей
 Скачать 25.37 Mb.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Величина испытательного напряжения (кВ) при Uном | |||
| Вид изоляции жил | 6 кВ | 10 кВ | 35 кВ |
| Бумажная | 30 - 36 | 50 - 60 | 175 |
| Пластмассовая | 30 | 50 | 175 |
Одножильные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена испытываются переменным напряжением частотой 0.1 Гц или постоянным напряжением, приложенным между жилой и металлическим экраном в течение 15 мин.[2].
После испытания постоянным напряжением необходимо заземлить токопроводящую жилу или соединить ее с экраном на время не менее 1 часа [2].
| Величина испытательного напряжения (кВ) при Uном | |||
| Напряжение | 10 кВ | 20 кВ | 35 кВ |
| Переменное 0.1 Гц | 30 | 60 | 105 |
| Постоянное | 40 | 80 | 140 |
Испытательное напряжение прикладывается к одной жиле кабеля. Остальные соединяются с оболочкой (экраном) и заземляются. При проведении испытания подъем напряжения следует производить плавно, не быстрее, чем 1 кВ в секунду. Ток утечки исправного кабеля (кроме кабелей с изоляцией из СПЭ) должен быть стабилен и не должен превышать значений 300 - 500 мкА для кабелей до 10 кВ и 1,5 - 1,8 мА для кабелей 20 - 35 кВ.[2]. Допустимое значение коэффициента несимметрии (Iмакс/Iмин) находится в пределах 2 - 3 [2].
3.10. Обслуживание кабельных линий.
Надзор за трассами кабельных линий, кабельными сооружениями и кабельными линиями производится в целях проверки их состояния периодическим обходом и осмотром в сроки, предусмотренные ПТЭ и местными инструкциями. Внеочередные обходы и осмотры производятся в период паводков и после ливней, а также при отключении линий релейной защитой.
При обходах в осмотрах трасс кабельных линий необходимо:
- проверять, чтобы на трассе не производились не согласованные с энергопредприятием работы а также, чтобы не было завалов трасс мусором, шлаком, отбросами, не было провалов и оползней грунта;
- осматривать места пересечения кабельных трасс с железными дорогами;
- осматривать места пересечения кабельных трасс шоссейными дорогами, канавами и кюветами;
- осматривать состояние устройств и кабелей, проложенных по мостам, дамбам, эстакадам и другим подобным сооружениям;
- проверять в местах выхода кабелей на стены зданий или опоры воздушных линий электропередачи наличие и состояние защиты кабелей от механических повреждений, исправность концевых муфт;
При осмотре кабельных линий, проложенных в кабельных сооружениях необходимо:
- проверять состояние антикоррозионных покровов металлических оболочек кабелей;
- измерять температуру оболочек кабелей;
- проверять внешнее состояние соединительных муфт и концевых заделок;
- проверять, нет ли смещений и провесов кабелей, соблюдены ли предусматриваемые ПУЭ расстояния между кабелями;
- проверять наличие и правильность маркировки кабелей;
- проверять исправность освещения;
- измерять температуру воздуха в помещениях;
- проверять исправность устройств сигнализации и пожаротушения;
- проверять, не проникают ли грунтовые и сточные воды, нет ли технологических отходов производства.
- проверять состояние кабельных колодцев;
- проверять состояние концевых участков и концевых муфт кабельных линий, заходящих в распределительные устройства электростанций и подстанций.
Кабели с бумажной и пластмассовой изоляцией напряжением выше 1000 В, находящиеся в эксплуатации, должны периодически подвергаться профилактическим испытаниям выпрямленным напряжением, равным пятикратному номинальному в течение 5 мин. Такое испытательное напряжение достаточно для выявления слабых мест в кабеле и в муфтах.(Напрмер: электрическая прочность исправной изоляции кабеля 6 кВ составляет 200 - 250 кВ) [21].
Профилактические испытания выявляют 70 - 85% дефектов, остальные 30 - 15% приводят к отключению работающих линий. Они также предохраняют сеть от многоместных повреждений при перенапряжениях [21].
Периодичность профилактических испытаний устанавливается от одного раза в год до одного раза в три года. Чаще испытывают кабели, эксплуатируемые в более тяжелых условиях.
Установлено, что пробивное напряжение при отрицательной полярности на 5 - 10% ниже, чем при положительной. Поэтому при испытаниях выпрямленным напряжением отрицательный полюс источника рекомендуется подключать к испытуемой жиле, а положительный - соединять с металлической оболочкой и заземлять.
При испытаниях концы кабеля со стороны распредустройства обычно не отболчиваются, а отсоединяются разъединителями. При этом одновременно с кабелем испытываются концевая муфта и опорные изоляторы. В некоторых случаях для экономии времени целесообразно испытывать одновременно по несколько кабелей, соединенных последовательно в цепочку. В этом случае вместе с кабелями испытываются попадающие в цепочку распредустройства трансформаторных п/ст, однако все трансформаторы (силовые и напряжения) должны быть отключены.
Удобно производить одновременное испытание параллельных кабелей, присоединенных к одному агрегату (трансформатору, выключателю и т.п.). Эти кабели обычно имеют сечение больше 150 мм2. Их отсоединение и обратное присоединение связано с изгибом и возможным повреждением изоляции концевых муфт.
3.11. Определение характера повреждения кабельной линии
Причины и виды повреждения кабельных линий.
Все кабельные линии, питающие промышленные или коммунальные объекты, должны удовлетворять определённым требованиям в отношении электрической прочности изоляции.
Повреждения изоляции кабельных линий происходят по следующим причинам:
- Заводские дефекты (трещины или сквозные отверстия в оболочке, совпадение нескольких бумажных лент, заусенцы на проволоках токоведущих жил и т.п.).
- Дефекты монтажа (не пропаянные шейки муфт, надломы изоляции на жилах при разводке, плохая пропайка соединительных зажимов, неполная заливка муфт мастикой и т.п.).
- Дефекты прокладки (крутые изгибы на углах, перекрутка кабеля, изломы, вмятины и т.п.).
- Пробои и вмятины, нанесённые при раскопках на кабельных трассах.
- Коррозия оболочки, вызванная действием блуждающих токов или химическим составом грунта.
- Старение изоляции или её перегрев.
3.12. Методы определения места повреждения в силовых кабелях.
Существующие методы определения места повреждения силовых кабельных линий целесообразно разделить на две группы: относительные (косвенные) методы, позволяющие определить расстояние от места измерения до места повреждения (все измерения выполняются либо в начале, либо в конце кабельной линии), и абсолютные (прямые) методы, позволяющие указать место повреждения непосредственно на трассе (географически). Даже при высокой точности относительного метода не удается определить место для раскопок на трассе, т.е. требуется проверка абсолютным методом.
В соответствии с изложенным для определения места повреждения необходимо применение не менее двух методов: относительного и абсолютного.
Относительный метод обеспечивает быстроту ориентировочного определения места повреждения, куда должен отправиться измеритель, и уже абсолютным методом уточнить место для раскопок.
В настоящее время получили наибольшее распространение следующие методы определения повреждений в силовых кабелях:
О т н о с и т е л ь н ы е или к о с в е н ы е: петлевой, импульсный, колебательного разряда, емкостной;
А б с л ю т н ы е или п р я м ы е: индукционный, акустический.
В зависимости от вида повреждения кабельной линии должны выбираться и применяться определенные методы определения места повреждения (таблица 1)
Таблица1
| Вид повреждения | Переходное сопротивление, Ом | Пробивное напряжение в месте повреждения, кВ | Рекомендуемый метод |
| Замыкание между фазами | 0-100 | 0 | 1.Импульсный 2.Индукционный |
| Замыкание фазы на землю | 0-100 | 0 | 1.Импульсный 2.Петлевой 3.Индукционный |
| Замыкание фазы на землю | От 100-500 | Близко к нулю | 1.Импульсный 2.Петлевой 3.Акустический |
| Обрыв жилы | 106 и более | Пробоя нет (больше испытательного) | 1.Импульсный 2.Емкостной |
| Обрыв жилы с неметаллическим замыканием на землю в месте обрыва | более 5000 | Меньше испытательного | 1.Импульсный 2.Емкостной 3.Акустический |
| Заплывающий пробой в муфте | 106 и более | Меньше испытательного | 1.Колебательного разряда 2.Акустический |
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена
В настоящее время в Российской Федерации повысился интерес потребителей к новым кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE), которые в недалеком будущем заменят кабели с бумажно-пропитанной (БПИ) и поливинилхлоридной (ПВХ) изоляцией. Это связано с тем, что предприятия, имеющие такие кабельные линии, высоко оценили эксплуатационные преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. По этому принципу пошли и многие российские производители, которые уже модернизировали свои технологии и наладили производство подобных кабелей для отечественных потребителей.
Это объясняется значимыми преимуществами СПЭ-кабелей:
за счет увеличения допустимой температуры жилы достигнута большая пропускная способность кабеля (в зависимости от условий прокладки, допустимые нагрузочные токи на 1/6 – 1/3 выше, чем у кабелей с бумажной изоляцией);
высокая устойчивость к влаге, при этом отпадет необходимость в металлической оболочке;
при коротком замыкании обеспечивается больший ток термической устойчивости;
изоляционные электрические характеристики выше, а диэлектрические потери ниже;
меньше допустимый радиус изгиба кабеля;
поскольку для изоляции и оболочки применяются полимерные материалы, то для прокладки кабелей при температурах –20°С их предварительный подогрев не требуется;
неограниченные возможности по прокладке кабелей на трассах с любой разностью уровней;
СПЭ-кабель имеет меньшие габариты и массу, как следствие прокладка кабеля, как в кабельных сооружениях, так и в грунте на сложных трассах становится легче.
Кабели же с бумажно-пропитанной изоляцией, несмотря на достаточно высокие и стабильные электрические характеристики, имеют ряд недостатков:
- технология изготовления кабеля сложна и трудоемка, из-за этого стоимость его довольно высока;
- кабель имеет ограничения при вертикальной прокладке, т.к. наблюдается стекание пропиточного состава;
- конструкция кабеля имеет большой вес, т.к. обязательным элементом конструкции является металлическая оболочка, которая защищает пропитанную бумагу, теряющую свойства изоляции при попадании влаги.
Все вышеперечисленные недостатки не присущи кабелям, изоляция которых состоит из полиолефиновых материалов. Самым распространенным и широко используемым в кабельной продукции полиолефином, является полиэтилен (ПЭ).
В начальной стадии обработки термопластичный полиэтилен имеет серьезные недостатки, основным их которых это ухудшение механических свойств, при нагреве до температуры плавления материала.
Чтобы решить данную задачу производители применяют сшитый полиэтилен, причем «сшивка» происходит на молекулярном уровне. При этом в процессе сшивки, образуются поперечные связи между макромолекулами полиэтилена, которые создают трехмерную структуру материала. За счет такого строения, полиэтилен имеет высокие показатели электрических и механических характеристик, большой диапазон использования рабочих температур, меньшую гигроскопичность.
Есть несколько технологий сшивания термопластичных материалов. Для кабелей до 1 кВ используется самый распространенный способ - сшивание через привитые органофункциональные группы, в качестве таких групп используют силаны. Этот способ еще называют силанольная сшивка. Сшивание полиэтилена происходит с использованием пара или воды, температура которых достигает 80-90 °С. Под воздействием влаги, тепла и применением катализатора, совершается гидролиз силанольных групп и, как следствие, сшивка материала.
Этот способ сшивания полиэтилена невозможно применить для кабелей с изоляцией рассчитанной на напряжение 10 – 35 кВ, потому в процессе обработки достаточно сложно добиться равномерности физико-механических свойств в радиальном направлении изоляции, а также по причине того, что изоляция кабелей высокого напряжения имеет значительно большую толщину, по сравнению с изоляцией кабелей низкого напряжения.
Для того чтобы сшить изоляцию кабелей на напряжение 10 – 35 кВ применяется другой способ – сшивание с использованием пероксидов. Этот процесс, в отличие от силанольной сшивки, происходит в сухой среде, а именно в среде инертного газа (азота), при воздействии высоких температур от 300 до 400 °С и давления в 8 – 12 атм., при этом сохраняются электрические характеристики высоковольтных кабелей.
Применение вышеописанных способов сшивки кабелей подтверждается и мировыми производителями, которые наладили технологию производства и практически полностью перешли на использование силовых кабелей на среднее и высокое напряжение с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Это можно объяснить тем, что кабели с бумажно-пропитанной изоляцией расцениваются и считаются как морально устаревшие. Как показывает практика, применяя кабели с изоляцией из СПЭ на напряжение 6-10 кВ можно решить задачи по улучшению надежности электроснабжения потребителей путем оптимизации и реконструкции схем электрических сетей.
На сегодняшний день многие страны уже положительно оценили эксплуатационные характеристики кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на среднее и высокое напряжение и практически полностью перешли на их использование. Так, например, составляющая доля всего рынка силовых кабелей равняется в США и Канаде – 85%, в Германии и Дании – 95%, а в Японии, Франции, Финляндии и Швеции в распределительных сетях среднего напряжения используется только кабель с изоляцией из СПЭ.
Энергетические компании России, оценив положительные аспекты эксплуатации кабелей среднего и высокого напряжения с изоляцией из СПЭ, также ориентированы на использование данного типа кабелей при прокладке новых кабельных линий и замене либо капительном ремонте старых. Кроме того, для осуществления соединений между кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией и изоляцией из сшитого ПЭ применяются специально разработанные муфты. Это существенно уменьшает проблемы при ремонтах и реконструкциях электрических сетей.
1. Общая информация об испытаниях кабельных линий.
В настоящее время нормальная работа систем электроснабжения невозможна без надежной работы силовых кабельных линий (КЛ) низкого и среднего классов напряжения.
С начала 70-х годов прошлого века кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена активно заменяют кабели с бумажно-масляной изоляцией. Низкие величины относительной диэлектрической проницаемости, большой запас термической стойкости стали главной причиной, заставившей выбрать сшитый полиэтилен, как изоляционный материал для кабелей среднего и высокого напряжения.
Для обеспечения надежной работы силовых КЛ в настоящее время в России применяется система планово-профилактических испытаний, при которой кабели периодически подвергаются испытаниям постоянным напряжением достаточно высокого уровня (в 4-6 раз превышающим номинальное напряжение КЛ) с измерением токов утечки. Однако практика показывает, что планово-профилактические испытания повышенным постоянным напряжением даже в случае их успешности не только не гарантируют безаварийную последующую работу КЛ, но и во многих случаях приводят к сокращению срока службы КЛ. Особенно опасны такие испытания для КЛ с длительными сроками эксплуатации или с сильно состаренной изоляцией. Кроме того, испытания повышенным постоянным напряжением силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ-кабели), которые находят все более широкое применение в России, не только практически бесполезны, так как сшитый полиэтилен обладает высокой электрической прочностью и малыми токами утечки, но и оказывают негативное воздействие на полиэтиленовую изоляцию.
В таблице 1 приведены показатели электрической прочности СПЭ кабелей в сравнении с ПБИ кабелями по данным исследований ОАО “ВНИИКП” выполненных в 2003 – 2006 гг. (СПЭ кабели) и 1980 – 1983 гг. (ПБИ кабели)
таблицa 1
| № п/п | Показатели электрической прочности кабелей: на номинальное напряжение 10 кВ | Кабели с изоляцией из сшитого ПЭ | Кабели с пропитанной бумажной изоляцией |
| 1. | Пробивное напряжение кабелей в исходном состоянии, кВ (и0) Uo-фазное напряжение, частота 50 Гц | 180-240 (30-40)U0 | 80-90 (13,3-15) U0 |
| 2. | Пробивное напряжение кабелей после ускоренного старения, кВ (Uo): – в воде при напряжении 3Uo в течение 17500 ч (2 года); | 108-129 (18-21,5)U0 | – |
| – циклами нагрева в течение 10000ч при напряжении 3Uo при температурах: 70°С 80°С* 90°С | 55 (9,2 Uo) 30(5U0) 25(4,2U0) | ||
| * эквивалентно 40 годам эксплуатации при номинальном напряжении и температуре жилы 70 °С | |||
Применительно к силовым кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена гораздо более эффективным и экономичным является щадящий метод испытаний напряжением сверхнизкой частоты 0,1 Гц, которое по величине не превышает более чем в 3 раза номинальное напряжение КЛ. Испытания при очень низких частотах со сменой полярности позволяют выявлять дефекты в изоляции без формирования объемных зарядов в структуре полиэтиленовой изоляции, что приводит к резкому уменьшению ресурса такого кабеля, в отличие от того, как это происходит при приложении постоянного напряжения. Поэтому за рубежом кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена испытываются исключительно напряжением сверхнизкой частоты. При испытаниях силовых кабелей с бумажной пропитанной изоляцией применение этого метода позволяет в значительной степени уменьшить испытательное напряжение по сравнению с испытаниями постоянным напряжением.
Возникает вопрос: возможно ли испытание кабельных линий, выполненных СПЭ кабелями постоянным напряжением по нормам, принятым для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией?
Отвечает заведующий отделом силовых кабелей ОАО “ВНИИКП”, к.т.н. Образцов Ю.В.: «Распределение постоянного напряжения по толщине электрической изоляции кабелей из сшитого полиэтилена и пропитанной бумаги принципиально разное. За счет образования объемных зарядов у электродов на внутренней и наружной поверхностях изоляции из сшитого полиэтилена образуется локальная концентрация электрического поля, которая может привести к разрушениям в виде скользящих разрядов и пробою в первую очередь кабельных муфт, являющихся более слабыми в электрическом отношении элементами КЛ. Такие случаи пробоя муфт неоднократно наблюдались при испытаниях КЛ на номинальное напряжение 10 – 35 кВ постоянным (выпрямленным) напряжением по нормам, предусмотренным в ПУЭ для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией, где величина испытательного напряжения составляет 10,3 U0.
В международных стандартах МЭК 60502-2, HD 620 для кабелей среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена рекомендуется испытание КЛ проводить переменным напряжением, в т.ч. пониженной частотой 0,1 Гц. В качестве альтернативы допускается проводить испытания КЛ постоянным напряжением величиной 4 Uo в течении 15 минут (п. 20.2.2 МЭК 60502-2) с характерным примечанием: “испытание напряжением постоянного тока может повредить испытуемую систему изоляции“.
Таким образом, неправомерно переносить нормы испытаний КЛ постоянным напряжением для кабелей с пропитанной бумажкой изоляцией на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Для последних воздействие испытательного постоянного напряжения величиной до 10 Uo является разрушающим.»
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.
СВОЙСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ РЕЖИМОМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ
Классификация сетей по способу заземления нейтрали
Нейтралью, называют общую точку соединения обмоток трансформаторов или двигателей при соединении в звезду.
В ПУЭ [1] даны определения для двух видов нейтралей.
Изолированная нейтраль – нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (в приборах сигнализации, защиты и т. д.) (рисунок 3.2, а).
а) б)
N
N
Рисунок 3.2 – Виды нейтралей
Глухозаземленная нейтраль – нейтраль, непосредственно присоединенная к глухозаземленному устройству (рисунок 3.2, б).
Таким образом, нейтраль может быть либо соединена с землей через какие-либо элементы (резистор, конденсатор и т. д.), либо изолирована от земли.
По назначению заземление нейтрали может быть либо рабочим, либо защитным.
Защитное заземление – заземление, выполненное в целях электробезопасности [1, п.1.7.9]..
Рабочее (функциональное) заземление – заземление, точки или точек токоведущих частей электроустановок, выполненное для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) [1, п.1.7.30]..
Классификация электрических сетей по способу рабочего заземления нейтрали приведена в ПУЭ, п. 1.2.16.
Работа электрических сетей напряжением 2-35 кВ мо жет предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор.
Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна при меняться при значениях этого тока в нормальных режимах:
в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и ме таллические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ - более 10 А;
в кабельных сетях и в воздушных сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях электропередачи:
более 30 А при напряжении 3-6 кВ;
более 20 А при напряжении 10 кВ;
более 15 А при напряжении 15-20 кВ;
в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор - более 5 А.
При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется при менение не менее двух заземляющих реакторов.
Работа электрических сетей напряжением 110 кВ может пре дусматриваться как с глухозаземленной, так и с эффективно зазем ленной нейтралью.
Электрические сети напряжением 220 кВ и выше должны ра ботать только с глухозаземленной нейтралью.
Таким образом, ПУЭ выделяют пять видов сетей по способу рабочего заземления нейтрали:
сети напряжением 6 – 35 кВ с изолированной нейтралью;
сети напряжением 6 – 35 кВ эффективно – заземленной нейтралью;
сети напряжением 6 – 35 В с нейтралью, заземленной через активное сопротивление;
сети напряжением 110 кВ с эффективно заземленной нейтралью;
сети напряжением 110 кВ и выше с глухозаземленной нейтралью.
КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ
4.1. Виды, причины и последствия коротких замыканий
Замыкание– это всякое случайное или преднамеренное, непредусмотренное нормальным режимом работы электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или с землей.
Короткое замыкание (КЗ) – это замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту замыкания, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.
Если при замыкании ток в ветвях, примыкающих к месту замыкания, не превышает длительно допустимых значений, то это замыкание не является коротким. Его следует называть «замыканием» без приставки «короткое». Иногда такое замыкание называют «простое замыкание». По числу замкнувшихся фаз КЗ бывают: трехфазные, двухфазные, двухфазные КЗ на землю и однофазные КЗ на землю.
Трехфазные КЗ обозначается К(3) или «АВС». При трехфазном КЗ все три фазы замкнуты между собой накоротко или через электрическую дугу. Обозначение на электрических схемах показано на рисунке 4.1: а) при трехфазном изображении и б) при однолинейном изображении
А а)
В
С
б)
К(3)
Рисунок 4.1 – Изображение трехфазного КЗ на электрических схемах
Двухфазные КЗ обозначается К(2) .В зависимости от сочетания замкнувшихся фаз могут быть трех видов «АВ», «ВС» и «СА». Обозначение на схемах показано на рисунке 3.2.
А а)
В
С
б)
К(2)
Рисунок 4.2 – Изображение двухфазного КЗ на электрических схемах
Двухфазные КЗ на землю обозначается К(1,1). В зависимости от сочетания замкнувшихся фаз могут быть трех видов «АВО», «ВСО» и «САО».
А
В
С или К(1,1)
Рисунок 4.3 – Изображение двухфазного КЗ на землю на электрических схемах
Однофазные КЗ на землю обозначается К(1) .. В зависимости от сочетания замкнувшихся фаз могут быть трех видов «АО», «ВО» и «СО».
А
В
С или К(1)
Рисунок 4.4 – Изображение однофазного КЗ на землю на электрических схемах
В сложных схемах, а также на схемах замещения место КЗ указывают точкой. Например
К(1)
или без указания вида КЗ
К
Трехфазное КЗ является симметричным. Все другие виды КЗ - несимметричные. Трехфазное КЗ на землю отдельно не рассматривается, так как оно не отличается от трехфазного без земли.
Однофазное и двухфазное КЗ на землю могут быть только в сетях с глухо заземленной или эффективно заземленной нейтралью. В сетях с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю называют «простым замыканием».
Если в месте КЗ присутствует электрическая дуга или внешние предметы, например, ветки дерева, опора линии передач и т. д., то такое КЗ называется коротким замыканием через переходное сопротивление.
Если в месте замыкания нет переходного сопротивления, то КЗ называют металлическим.
Основные причины КЗ:
Повреждение изоляции (старение изоляции, повреждение внешними предметами, электрические пробои и т.д.).
Замыкание через посторонние (внешние) предметы (например, через дерево).
Ошибки персонала (например, не убрали за собой инструмент после ремонта, забыли убрать заземления и т. д.);
Влияние окружающей среды (схлестывание проводов при сильном ветре, дождь, обледенение и т.п.).