Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Эксплуатация кабельных линий 1-35 кВ

Профилактические испытания кабельных линий - Эксплуатация кабельных линий 1-35 кВ

Оглавление
Эксплуатация кабельных линий 1-35 кВ
Приемка и ввод кабельной линии в эксплуатацию
Определение допустимой длительной токовой нагрузки на кабельную линию
Контроль за нагрузками и напряжением
Блуждающие токи
Профилактические испытания кабельных линий
Организация охраны кабельных линий
Допуск и надзор за раскопками
Сторонняя информация о повреждениях
Ремонт кабельных линий
Порядок ремонта кабельной линии
Ремонт изоляции кабеля
Определение одноименности фаз кабельных линий
Техническая документация и учет состояния эксплуатации

Опыт работы городских кабельных сетей показывает, что на долю кабельных линий приходится более 90% всех повреждений, возникающих в электрической сети. По данным аварий и результатов профилактических испытаний, основными причинами повреждаемости кабельных линий являются механические повреждения при производстве земляных работ, а также дефекты, допущенные в процессе прокладки кабеля и монтажа муфт. Повреждения кабельных линий в работе нарушают нормальный режим сети. В ряде случаев повреждение кабельной линии вызывает прекращение подачи электроэнергии потребителям и необходимость перевода оперативного, эксплуатационного и ремонтного персонала на работы, связанные с ремонтом линий и восстановлением нормального режима сети. Эти работы эксплуатационный и ремонтный персонал вынужден вести в невыгодных для себя тяжелых условиях (в праздничные дни, зимой), с затратой значительных средств и сил, в ущерб плановым работам по эксплуатационному обслуживанию сети.
Задачей профилактических испытаний является своевременное выявление и устранение развившихся опасных дефектов в изоляции кабеля и в муфтах с тем, чтобы предупредить их повреждение в работе. Таким образом, испытание кабельных линий позволяет повысить уровень изоляции сети и тем самым надежность электроснабжения потребителей. Надлежащая организация профилактических испытаний позволяет произвести ремонт поврежденных при испытании кабельных линий наиболее экономично и в удобное для эксплуатационного персонала теплое время года. Отсутствие разрушения дефектного места токами короткого замыкания позволяет, кроме того, произвести тщательный анализ, установить истинные причины повреждения и своевременно принять меры для предупреждения аналогичных случаев на других линиях. Основным методом профилактических испытаний кабельных линий является метод испытаний повышенным напряжением постоянного тока. Этот метод является основным потому, что для испытания кабельных линий переменным током требуется большая мощность испытательной установки. Так, например, мощность установки для испытания кабеля на напряжение 10 кВ длиной 2 000 м пятикратным рабочим напряжением при частоте 50 гц составляет:

где со — угловая частота испытательного напряжения, равная 2nf, т. е. 314 при f = 50 гц; С — емкость 1 км кабеля напряжением 10 кВ, равная 0,27 мф/км; V — величина испытательного напряжения, кВ; I — длина кабеля, км.
При испытании этого же кабеля постоянным током такого же напряжения мощность установки составит:

где Iут ток утечки, принимаемый нами равным 1 мА и являющийся высшим пределом для кабеля такой длины.
В испытательных установках для кабельных линий приложенное напряжение переменного тока преобразовывается в напряжение постоянного (пульсирующего) тока в вакуумном электронном выпрямителе—кенотронной лампе, в селеновых или германиевых выпрямителях. Схема такой установки приведена на рис. 8.
схема выпрямления тока и испытания кабеля
Рис. 8. Принципиальная схема выпрямления тока и испытания кабеля. 1 — повысительный трансформатор; 2 — трансформатор накала; 3 — кенотронная лампа; 4 — испытуемый кабель.
а — схема выпрямления; б — кривые переданного и пульсирующего выпрямленного тока.
При испытании кабельной линии подъем напряжения с нуля до нормы испытательного напряжения ведется ступенями. На каждой ступени подъема напряжения миллиамперметр фиксирует толчок зарядного тока, а затем последующий быстрый спад его. Если в изоляции кабеля имеются дефекты, то спад тока после его броска В момент подъема напряжения будет замедленным. Установившееся значение зарядного тока при неизменной величине испытательного напряжения называется током утечки кабельной линии.
Измеряемая миллиамперметром величина токов утечки, кроме состояния изоляции, зависит:
а)        от длины испытуемой линии, так как проводимость изоляции прямо пропорциональна длине линии;
б)        от температуры кабеля в момент производства испытания.
По этой причине кабель, испытанный немедленно после снятия нагрузки и отключения, имеет больший ток утечки, чем этот же кабель, испытанный в холодном состоянии;
в)        от конструкции и состояния концевых муфт вследствие возникновения значительных поверхностных токов утечки при загрязнении поверхности заделки, наличии трещин на поверхности заливочной массы стальной воронки, ее увлажнении, загрязнении изоляции жил, втулок и изоляторов.
По этой причине величина тока утечки не может рассматриваться как браковочный показатель состояния изоляции кабеля при его испытании, так как во многих случаях абсолютная величина токов утечки на концевых муфтах значительно превышают величину тока утечки изоляции самого кабеля;
г)         от влажности воздуха, токов утечки и токов короны, возникающих в схеме испытания, соединительных проводниках, кабельных наконечниках и других элементах, входящих в схему испытания.
При испытании трехфазных кабельных линий с поясной изоляцией каждая из фаз испытывается поочередно по отношению к двум другим фазам и свинцовой оболочке (земле). По этой схеме междуфазовая изоляция испытывается тем же напряжением, что и фазная. Это обстоятельство является некоторым недостатком этой схемы, так как дефекты в зоне междуфазовой изоляции, например крутые изгибы, вмятины свинцовой оболочки, заусенцы в местах пайки соединительных клемм в муфтах, недостатки, связанные с заливкой муфт, и др., не могут быть выявлены при этой схеме испытания.
Двухполярная схема обеспечивает возможность более эффективного испытания междуфазовой изоляции. При этой схеме (рис. 9) напряжение между жилами вдвое превышает напряжение жил по отношению к оболочке— земле. Стекание пропиточного состава и осушение изоляции верхних участков кабелей 20—35 кВ приводит к появлению опасных процессов ионизации, заканчивающихся обычно электрическим пробоем изоляции. Для своевременного обнаружения опасной степени осушения производится измерение диэлектрических потерь вертикальных участков по схеме рис. 10 и зависимость этих потерь от напряжения. При этом;
заземляющий провод на концевой муфте отсоединяют от «земли»;
Схема испытаний изоляции кабеля по двухполярной схеме
Рис 9. Схема испытаний изоляции кабеля по двухполярной схеме.
К — кенотронные лампы; Тр — испытательный трансформатор; 1. 2, 3 — жилы кабельной линии
под хомуты и корпус муфты подкладываются изолирующие подкладки;
в конце вертикального участка на свинцовой оболочке вырезается поясок шириной 1—2 см, который после производства измерений ставится на место, а швы пропаиваются легкоплавким припоем.
Схема измерения диэлектрических потерь в изоляции кабельной линии
Рис. 10. Схема измерения диэлектрических потерь в изоляции кабельной линии.
1 — эталонный конденсатор; 2 — испытательный трансформатор; 3 — мост Шеринга; 4 — испытуемый кабель.
Измерения производятся при испытательном напряжении переменного тока в пределах от 1,5—2  кОм. Мощность установки должна быть рассчитана на зарядную
мощность всей кабельной линии. Оценка результатов измерений производится путем сравнения зависимостей tg 6=f(U), снятых для вертикальных участков и всей остальной части линии. Для линий 10 кВ опасными значениями являются величины, превосходящие 0,05(5%). Недопустимо, чтобы в пределах рабочего (фазного) напряжения имело место быстрое возрастание tg б. Для линий 20—35 кВ опасными значениями ig б следует считать величины, превосходящие указанные в ГОСТ 340-59 более чем в 2—3 раза. Измерение диэлектрических потерь вертикальных участков необходимо производить 1 раз в 3—5 лет.
Опасная степень ионизационных процессов на вертикальных участках кабельных линий может быть обнаружена также методом контроля нагрева.
Этот метод заключается в том, что на каждом вертикальном участке устанавливаются по три-четыре термосопротивления, первое — у горловины концевой муфты и следующие — вниз через каждые 250—500 хм. Измерение температур оболочек производится систематически не реже 1 раза в 5—7 дней.
Превышение показания одного термосопротивления по отношению к другим на 2—3° С свидетельствует о начавшемся процессе пробоя изоляции и необходимости срочной замены вертикального конца кабеля новым.
Дальнейшим развитием методов профилактических испытаний является разработанный ВНИИЭ* способ испытания кабельных линий под нагрузкой. Сущность этого метода заключается в том, что от испытательной установки постоянного тока через дугогасящую катушку и трансформатор собственных нужд центра питания 6—10 кВ на фазное рабочее напряжение переменного тока накладывается выпрямленное напряжение постоянного тока по схеме рис. 11.

*Кандидатом технических наук Г. М. Шалыт.


При этом методе амплитуда испытательного пульсирующего напряжения составляет:

Большим достоинством этого метода испытаний является то, что применение этого способа не требует поочередного отключения линий для испытания и производства в связи с этим большого количества переключений в сети.
Схема испытания изоляции под нагрузкой
Рис. 11. Схема испытания изоляции под нагрузкой.
1 — трансформатор центра питания; 2 —отходящие кабельные линии.
Недостатком метода является:
зависимость величины испытательного напряжения от состояния и уровня изоляции электрооборудования напряжением 6—10 кВ, установленного у потребителей; невозможность проверки междуфазовой изоляции; вероятность автоматического отключения линии под нагрузкой при пробое изоляции.
Применение этого метода профилактических испытаний не допускается для:
а)        электрических сетей напряжением 10 кВ и выше;
б)        вращающихся машин напряжением 6 кВ (генераторов, синхронных компенсаторов, электродвигателей);
в)        смешанных воздушно-кабельных сетей при протяженности воздушных линий, превышающей более чем на 20% общую протяженность кабельных линий испытуемого участка;
г)         электрически связанных сетей с общим емкостным током 200 а и более;
е)        участков сетей, требующих значительных переключений при подготовке схемы для испытаний:
ж)        сетей при отсутствии в предприятии электросети резерва трансформаторной мощности.
Величина емкостного тока одновременно испытываемых под нагрузкой участков электросети по емкостному току не должна быть более 20—30 а, притом на время испытаний дугогасящие катушки должны быть отключены.
Испытательное напряжение постоянного тока должно быть в пределах 20—24 кВ, а частота испытаний 2— 6 раз в год. Испытания под нагрузкой проводятся в периоды минимальных нагрузок заблаговременно, по графику, согласовываемому с потребителями. Выдержка времени при испытательном напряжении 3 мин.
При появлении толчков тока (пробоев на землю) в целях предотвращения переходов замыкания на землю в двух-трехполюсные короткие замыкания следует избегать более двух подъемов напряжения. Общая выдержка времени испытания при этом не должна превышать 5 мин. Опыт эксплуатации кабельных линий показал, что применение профилактических испытаний кабельных линий постоянным током высокого напряжения, равным в первые годы внедрения испытаний 4—5-кратному, а в последующие годы после повышения уровня изоляции сети 6—7-кратному значению номинального линейного напряжения, является весьма эффективным противоаварийным мероприятием, безвредным для изоляции кабельных линии.
Инструкцией по эксплуатации силовых кабельных линий [Л. 3] установлены следующие нормы испытательного напряжения при продолжительности испытания 5 мин:


Для кабелей 6 кВ

—30 —35 кВ.

» » 10 »

—50 —70 »

» » 20 »

-80—100 »

» 1» 35 »

—150—170 »

Величины испытательного напряжения в пределах, установленных выше, зависят от существующего уровня изоляции сети, объема ремонтных работ и других местных условий. Для кабельных линий 3—35 кВ при вводе их в эксплуатацию испытательное напряжение, согласно ГОСТ на силовые кабели с изоляцией из пропитанной кабельной бумаги, устанавливается равным 6 Uном продолжительностью 10 мин. Профилактические испытания, выполняемые по принятой инструкции по эксплуатации силовых кабельных линий технологии, связаны с производством значительного количества оперативных переключений и нарушением нормального режима работы сети.
Технические средства, эксплуатационные затраты, транспорт, трудозатраты квалифицированного персонала, расходуемые на ведение профилактических испытаний, могут быть экономически оправданы только при условии высокой эффективности этих испытаний. Под эффективностью профилактических испытаний К понимают отношение
где nгроф — число кабельных линий, повредившихся при профилактических испытаниях; nрав — число кабельных линий, повредившихся в работе.
Эффективность профилактических испытаний ряда передовых крупных городских сетей находится на уровне 60—85%. Для того чтобы достигнуть высокого уровня эффективности профилактических испытаний, необходимо установить для каждой отдельно взятой кабельной линии периодичность испытаний, исходя из вероятности повреждения линии по состоянию изоляции, трассы прокладки и условий работы.
Состояние изоляции кабельной линии характеризуется отсутствием в ней заводских дефектов, которые могут быть обнаружены при вскрытии образцов кабеля в связи с ремонтом линий, имевшими место случаями электрического пробоя изоляции линии в работе либо при профилактических испытаниях, качеством прокладки и монтажа муфт. Уровень изоляции кабельной линии, определяемый при испытании величиной тока утечки и его асимметрией по фазам, является решающим фактором для определения состояния изоляции и для установления периодичности испытания линии. Состояние трассы кабельной линии характеризуется: ее доступностью, возможностью производства бесконтрольных раскопок, конструкцией усовершенствованного покрова (асфальт, бетон), наличием застройки, большого количества земляных работ на трассе линии в связи с прокладкой или ремонтом других подземных сооружений, возможности оползней, осадки грунта, коррозии металлических оболочек кабеля.
Условия работы линии определяются: тепловым режимом работы кабельной линии, длительностью работы (до и более 25 лет), наличием признаков старения бумажной изоляции, кристаллизации пропиточного состава, а также наличием на линии соединительных и концевых муфт старой конструкции, имеющих недостаточную герметичность, и другими эксплуатационными, данными, включая наличие и качество технической документации. Наиболее интенсивным испытаниям, как это предусмотрено Правилами технической эксплуатации, должны подвергаться кабельные линии, работающие в тяжелых условиях и имеющие какие-либо дефекты.
Для кабельных линий городских сетей напряжением от 3 до 35 кВ установлена периодичность испытания не реже одного раза в год. Периодичность испытания кабельных линий, проложенных в земле, работающих без электрических пробоев в течение 5 лет и более, а также автоматизированных кабельных линий устанавливается предприятием электросети, но не реже одного раза в 3 года. Внеочередные испытания кабельных линий производятся после земляных работ на трассе линии либо в связи с выявленными при обходе дефектами трассы, как-то: осадки, оползни грунта и др. Испытание кабельной линии производится также после ее ремонта (монтажа соединительных и концевых муфт). В соответствии с этим все кабельные линии по состоянию изоляции, условиям прокладки и режиму работы необходимо разбить на группы, установив для каждой из этих групп соответствующую периодичность испытания.
Профилактические испытания кабельных линий являются важным элементом эксплуатационного плана работ. Для достижения наилучших результатов график испытания кабельных линий должен быть составлен таким образом, чтобы наибольшее количество испытаний приходилось на весенние и осенние месяцы, т. е. после обильного поступления влаги в почву, когда лучше всего выявляются дефекты герметической оболочки кабеля, а ремонт кабеля в случае нужды может быть выполнен в теплое время года. Наряду с этим для уменьшения объема работ в части переключений график профилактических испытаний следует совместить с графиком ремонта оборудования распределительных и трансформаторных подстанций сети, а также центров питания. Целесообразность совмещения графиков определяется тем, что необходимые для испытания кабельных линий отключения выполняются также для ремонта оборудования распределительных устройств центров питания, подстанций и распределительных устройств сети.
Испытание питающих линий целесообразно производить со стороны центра питания силами дежурного персонала ЦП. В распределительных устройствах станции и подстанции для этой цели предусматриваются специальные устройства. Допускается одновременное испытание нескольких последовательно или параллельно соединенных кабельных линий. При пробое изоляции одного из испытываемой группы кабелей поврежденная линия выделяется, а остальные линии включаются в работу. Подъем испытательного напряжения с нуля до величины, установленной нормами профилактических испытаний, производится плавно по 1—2 кВ/сек. При подъеме напряжения измерительный прибор должен быть включен на грубую шкалу (1—5 мА). При подъеме напряжения ведется наблюдение за величиной зарядных токов. Отсчет времени испытания производится с момента установления полной величины испытательного напряжения. Показания микроамперметра (по точной шкале) и значение величины тока утечки каждой фазы записываются на последней минуте испытания в специальный журнал испытаний.
Кабельная линия считается годной для дальнейшей работы, если во время испытания не произошло пробоя или перекрытия по поверхности концевой муфты, не наблюдалось резких толчков тока и заметного роста утечки. Токи утечки и коэффициент асимметрии тока по фазам не рассматриваются как браковочные показатели. Однако эти показатели должны приниматься во внимание и учитываться при оценке состояния изоляции, установления группы периодичности испытания линии. В случае, если утечки испытуемой линии нарастают, появляются толчки, продолжительность испытания следует продлить до 10 мин. Если при этом не удается пробить изоляцию линии, необходимо повысить испытательное .напряжение (с 5 до 6 Uном). В случае, если при этих условиях изоляция линии не пробивается, однако имеют место толчки утечки и коэффициент асимметрии больше 2.5, необходимо обследовать концевые заделки (муфты) кабельной линии, устранить замеченные недостатки (очистить от пыли, подогреть и подсушить заливочную массу и др.), после чего произвести повторное испытание кабельной линии. Если после этого кабельная линия выдержит испытание, следует ее считать годной к эксплуатации, а если положение не изменится, следует приступить к определению места повреждения.
При пробое изоляции кабеля необходимо в журнал испытания записать, на какой фазе, при каком напряжении и на какой минуте испытания произошел пробой. .Для испытания кабельных линий 6—10 кВ, а также 20— 35 кВ широкое применение нашли передвижные лаборатории по разработанной ОРГРЭС типовой схеме и проекту.



 
« Эксплуатация высоковольтных выключателей переменного тока   Эксплуатация разрядников и ограничителей перенапряжения »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.