В целях своевременного выявления и устранения дефектов изоляции кабеля, предупреждения аварийных повреждений кабельные линии в процессе эксплуатации подвергают профилактическим испытаниям. которые проводят не реже одного раза в год. Кабели, находящиеся в благоприятных условиях по нагрузке (температурному режиму), способу прокладки (исключена возможность механических повреждений), испытывают не реже одного раза в 3 года.
Внеочередные испытания кабельных линий проводят после ремонтных работ и окончания земляных работ на трассе кабельных линий. Во время проведения профилактических испытаний проверяют следующее:
а) сопротивление изоляции;
б) целость жил и фазировку;
в) температуру кабеля;
г) сопротивление заземления концевых заделок;
д) измеряют блуждающие токи.
Испытание кабелей проводят путем измерения сопротивления изоляции мегомметром на напряжение 2500 В, которое должно быть не ниже 0,5 МОм. Мегомметром проверяют не только качество изоляции, но и отсутствие обрывов жил, короткого замыкания между жилами и на землю и т. д. Испытание мегомметром — основное для кабельных линий после выполнения на них монтажных и ремонтных работ.
Многие повреждения изоляции кабелей начинаются с потери герметичности оболочек кабеля. В этих случаях проникновение влаги ускоряет ухудшение изоляции. Поэтому обычно профилактические испытания проводят в теплое время года, в период наибольшей вероятности ухудшения изоляции.
Целость жил и фазировку кабельной линии в эксплуатации проверяют после перемонтажа муфт или отъединения жил кабеля, пользуясь при этом мегомметром и указателем напряжения.
Температуру кабелей измеряют в соответствии с указаниями местных инструкций на тех участках трассы, на которых возможны перегревы кабелей. Температуру нагрева измеряют термопарами, термосопротивлениями и лишь в крайнем случае термометрами.
В эксплуатации сопротивление заземления концевых заделок измеряют при капитальном ремонте заземляющих устройств. В остальных случаях проверяют целость заземляющего проводника, соединяющего концевую заделку с шиной заземляющего, устройства.
Надежность работы кабельных линий определяется состоянием оболочек кабеля. Нарушение герметичности оболочек, проникновение воздуха и влаги во внутренние полости кабеля приводит к электрическому пробою изоляции. Металлические оболочки кабелей в процессе их эксплуатации могут разрушаться вследствие химического или электрического взаимодействия с окружающей средой. Наиболее подвержены разрушению оболочки кабельных линий, проложенных в земле, от электролитической коррозии, вызываемой блуждающими токами. Источником блуждающих токов является электрифицированный рельсовый транспорт, где в качестве обратного провода используются рельсовые пути.
Вследствие большого активного сопротивления рельсовых путей и особенно в случаях нарушения контакта в стыках рельсов часть тока ответвляется в землю и, встречая на своем пути проводник с малым сопротивлением (металлические оболочки кабелей), идет по нему и вблизи тяговой подстанции уходит к отрицательному полюсу источника питания.
В месте ухода тока с металлической оболочки в землю (анодная зона) происходит растворение металла. Количество растворяющегося металла пропорционально силе блуждающего тока, продолжительности его действия и зависит от вида металла, из которого выполнены оболочки кабельных линий. Так, согласно расчетам, при блуждающем токе в 1 А потери за год свинца составляют 33 кг, алюминия — 3,95 кг и железа — 9 кг
Для определения коррозионной опасности и разработки мер защиты кабельной линии в первый год эксплуатации блуждающие токи замеряют не менее двух раз. Для этого на кабельных линиях проводят комплекс испытаний, в процессе которого определяют следующее:
Рис. 49. Схема измерения потенциалов на оболочках кабелей и плотности стекающих токов.
а) разность потенциалов между оболочками кабеля и землей;
б) плотность тока, стекающего с кабеля в землю;
в) силу и напряжение тока, протекающего по оболочке кабеля.
Периодичность измерений в последующие годы устанавливают на основании результатов первых измерений и анализа коррозионных зон.
Для обнаружения опасных зон, где оболочки кабеля имеют положительный потенциал по отношению к земле, измеряют разность потенциалов (относительно зоны с нулевым потенциалом). Опасными считаются участки в анодных и знакопеременных зонах, где бронированные кабели проложены в малоагрессивных грунтах (удельное сопротивление почвы более 20 Ом-м) при среднесуточной плотности тока утечки в землю более 0,15 мА/дм2 и при любом токе утечки для кабелей, проложенных в агрессивных грунтах. При обнаружении опасных участков принимают меры по предотвращению разрушения кабелей электрокоррозией. Для этого применяют катодную поляризацию, протекторную защиту или электрический дренаж.
Наиболее опасными зонами являются места расположения тяговых подстанций, отсасывающих линий (линии, соединяющие различные точки рельсового пути непосредственно с отрицательной шиной источника питания), места пересечения и сближения трасс кабельных линий с рельсовыми путями.
Для проведения комплекса испытаний отрывают шурфы. При измерении потенциалов оболочек кабеля по отношению к земле по схеме, приведенной на рисунке 49, для избежания появления погрешностей от возможности появления гальванических пар заземляющий электрод выполняют из того же металла, что и оболочку кабеля (свинец, алюминий), на котором измеряют блуждающие токи.
Обычно в качестве электрода используют кусок кабеля длиной 300...500 мм.
При измерении плотности тока вместо милливольтметра включают миллиамперметр. Измерив весь ток, стекающий с электрода в землю /з.э, и зная площадь поверхности электрода S, определяют удельную плотность тока (мА/дм2), стекающего в землю /уд:
Сквозной ток, протекающий вдоль оболочки кабеля /ск желательно измерять компенсационным методом (рис. 50).
Рис. 50. Схема измерения блуждающих токов, протекающих вдоль оболочки кабеля:
1 — вспомогательная батарея; 2 — реостат; 3 — кабель; 4 — прибор.
По оболочке кабеля пропускают от постороннего источника ток обратного направления, который компенсирует блуждающий ток, проходящий вдоль оболочки. В момент полной компенсации показание милливольтметра будет равно нулю, а ток, пропускаемый от постороннего источника /п, будет равен сквозному току, протекающему вдоль оболочки кабеля: /Ск = /п. В связи с резко переменным характером блуждающих токов в каждом контрольном пункте их следует измерять в течение 10...20 мин, через равные промежутки времени, сделав за это время 40...50 контрольных отсчетов. По данным измерений определяют средние значения потенциалов и токов.
Полное представление о блуждающих токах в районе расположения кабельных сетей может быть получено после построения по результатам замеров диаграмм блуждающих токов на плане кабельных сетей. На основании анализа построенных диаграмм можно принять правильное решение по защите кабельных сетей от коррозии блуждающими токами.
