Монтаж и эксплуатация кабелей - Испытания кабельных линий

§ 52. Испытания кабельных линий

Кабельные линии испытывают после их монтажа и периодически в процессе эксплуатации. Испытания после монтажа проводят в соответствии с требованиями ПУЭ с целью проверки качества соединительных и концевых муфт кабелей, монтажа и изготовления кабелей.

Кабельные линии напряжением выше 1000 В испытывают повышенным напряжением выпрямленного тока в соответствии с табл. 20.

Таблица 20. Испытательные, напряжения для силовых кабелей

В процессе испытания обращают внимание на характер изменения тока утечки. Кабельные линии считаются выдержавшими испытания, если не произошло пробоя и толчков тока утечки или его нарастания, после того как ток достиг установившегося значения. До и после испытаний повышенным напряжением измеряют сопротивление изоляции кабелей, которое не нормируется.
Сопротивление изоляции кабелей измеряют мегомметром на напряжение 2500 В по схеме между каждой жилой и жилами, соединенными с металлической оболочкой и броней кабеля. Для силовых кабелей напряжением до 1000 В сопротивление изоляции нормируется и должно быть не менее 0,5 МОм. Испытания кабелей повышенным напряжением не выявляют все слабые места изоляции новой кабельной линии. Некоторые дефекты монтажа и изготовления кабелей и муфт, а также повреждения кабельной линии в процессе эксплуатации постепенно приводят к ослаблению изоляции и пробою.

Чтобы предупредить пробой ослабленного места кабельной линии и внезапный перерыв в электроснабжении потребителей, периодически в плановом порядке проводят профилактические испытания кабельных линий повышенным напряжением выпрямленного тока.
Испытательное напряжение для кабелей 3 — 10 кВ установлено в пределах пятикратного номинального значения, время его приложения — 5 мин для каждой фазы. Этого достаточно для выявления ослабленных мест в кабеле и муфтах. Профилактические испытания кабельных линий должны проводиться не реже одного раза в год. Более частую периодичность испытаний устанавливают для кабелей, работающих в тяжелых условиях (вибрация, высокая наружная температура и т. п.), а также при дефектах линий. Кабели, проложенные в земле и не имеющие электрических пробоев при работе и испытаниях в течение 5 лет, могут испытываться не реже одного раза в 3 года. Этот же срок установлен для кабелей, проложенных в кабельных сооружениях, при условии, что они не подвержены воздействию коррозии и механическим повреждениям и не имеют соединительных муфт.

Если на трассах линий производились земляные работы или наблюдались осадки почвы, размывы или оползни, необходимы дополнительные (внеочередные) испытания этих линий. Внеочередные испытания проводят также после окончания ремонтных работ на линии. Кабели, присоединенные к токоприемникам испытывают, как правило, во время ремонта токоприемников. При испытаниях кабелей в РУ их отсоединяют разъединителями. Поэтому вместе с кабелем испытывают концевые муфты и опорные изоляторы.

Рис. 114. Схемы испытания трехжильного силового кабеля с поясной изоляцией (а) и отдельно освинцованными жилами (б)

Изоляцию кабельных линий испытывают постоянным током с помощью кенотронной установки КИИ-70, схема включения которой приведена на рис. 114. При испытании трехжильного кабеля с поясной изоляцией напряжение от испытательной установки прикладывают поочередно к каждой жиле, а две другие жилы и металлическую оболочку заземляют (рис. 114,а). Кабель, испытанный постоянным током, длительное время сохраняет заряд. Поэтому по окончании испытаний каждой фазы кабельной линии все жилы кабеля должны быть разряжены через ограничительное сопротивление, которое имеется в кенотронной установке.

При испытании кабеля с отдельно освинцованными жилами напряжение прикладывают поочередно к каждой жиле, при этом металлическую оболочку жилы заземляют (рис. 114,6). Для испытания кабелей напряжением 3 — 10 кВ применяют стационарные и передвижные кенотронные установки. Стационарные установки в основном предназначены для электростанций и подстанций, где имеются РУ с большим количеством присоединяемых кабельных линий. В монтажных организациях и городских кабельных сетях широкое применение нашли кенотронные установки, смонтированные на автомашинах с крытым кузовом.

§ 53. Определение мест повреждений в кабельных линиях

Для обеспечения надежности и экономичности энергоснабжения потребителей кабельные линии, пробитые при испытаниях или вышедшие из строя при работе, должны быть исправлены в кратчайшие сроки.
В технологии ремонта силовой кабельной линии наибольшие затраты времени приходятся на определение мест повреждения. Большая часть эффективных методов определения места повреждения (импульсный, индукционный и др.) требует, чтобы переходное сопротивление на участке повреждения было снижено до десятков, единиц и долей Ома. Этого достигают прожиганием изоляции в дефектном месте с помощью специальных установок. Прожигание дефектной изоляции силовых кабельных линий производят под воздействием энергии, выделяющейся в канале пробоя. В результате этого обугливается изоляция в месте повреждения и снижается переходное сопротивление.

Быстрое и точное определение места повреждения в кабельных линиях осуществляется передвижными измерительными лабораториями, располагаемыми в крытом фургоне автомашины.

Внутри лаборатории монтируют установку для прожигания кабелей и специальные измерительные приборы: импульсный прибор Р5 —8 или Р5—9 (измеритель неоднородностей кабелей), определяющий характер и место повреждения с диапазоном измерения от 1 до 10000 м;
прибор Щ-Ч120 (или ЭМКС-58М), комплектно с присоединительным устройством определяющий расстояние до места повреждения кабельной линии при заплывающих пробоях с диапазоном измерения от 40 до 20000 м (метод колебательного разряда);
кабельный мостик УКМ, служащий для определения места повреждения (метод петли или емкостный метод);
устройство для определения места повреждения непосредственно на трассе при условии, что в поврежденном месте может быть искусственно создан электрический разряд, прослушиваемый с поверхности земли (акустический метод);
оборудование и аппаратура для определения места повреждения непосредственно на трассе (индукционный метод). Характер повреждения определяют также импульсными приборами ИКЛ-5, Р5-1А, Р5-5.

Повреждения в кабельных линиях делятся на следующие виды: повреждения изоляции, вызывающие замыкание одной, двух или трех фаз на землю, либо двух или трех фаз между собой; обрыв одной, двух или трех фаз без заземления или с заземлением оборванных и не оборванных, жил; заплывающий пробой изоляции.

В большинстве случаев для определения характера повреждения достаточно мегаомметром выполнить следующие измерения: определить сопротивление изоляции каждой жилы по отношению к земле, сопротивление изоляции между жилами, целостность жил. После того как произведены все необходимые измерения, составляют схему повреждения кабельной линии и выбирают, метод для данного вида повреждения.

Для прожигания дефектной изоляции применяют выпрямительные устройства, повышающие и резонансные трансформаторы, регулируемые дроссели и генераторы повышенной частоты.
Наилучшего прожигания дефектных мест изоляции кабелей достигают с помощью выпрямительной установки при ступенчатом изменении тока и напряжения. Кроме того, для этого метода используют кенотрон — газотрон, кенотрон — тиратрон, кенотрон — мощный полупроводниковый выпрямитель. Хорошими характеристиками обладает кремниевый выпрямитель ВВК-0,5/200.

Для прожигания высоким напряжением переменного тока используют трансформаторы напряжением 3, 6, 10 кВ, мощностью от 10 до 100 кВ-А. В тех случаях, когда от трансформатора напряжением 0,4/6 кВ желательно кратковременно получать переменное напряжение 18—; 20 кВ, применяют схему с форсированным режимом; работы.

Резонансные трансформаторы относятся к нерегулируемым установкам, у которых резонансный контур образуется в основном индуктивностью вторичной обмотки и емкостью кабеля. Резонансные трансформаторы, просты, имеют сравнительно малую массу и размеры. Наиболее часто применяют резонансный аппарат РА-2.

Во всех случаях повреждений кабельных линий предварительно определяют зону повреждения на линии и после этого различными методами уточняют место повреждения непосредственно на трассе линии. Для определения зоны повреждения линии применяют импульсный и методы колебательного разряда, петли и емкостной. Для нахождения места повреждения непосредственно на трассе линии рекомендуется применять акустический, индукционный и метод накладной рамки. Для примера отыскания дефектных мест в кабельных линиях ниже будут рассмотрены импульсный и акустический методы.

Рис. 115. Измерение зондирующего и отраженного импульсов при коротком замыкании жил кабеля

Импульсный метод (рис: 115) основан на измерении времени пробега короткого импульса, посылаемого в линию от места измерения до места повреждения и обратно. Скорость распространения импульса по кабелю принимают равной 160 м/мкс. На экране электроннолучевой трубки прибора ИКЛ нанесены линии импульса и масштабных отметок времени, которые следуют через 2 мкс. Отсчитывая по экрану количество масштабных отметок до места повреждения и зная скорость импульса, умножением этих величин определяют расстояние до места повреждения. Для случая повреждения, показанного на рис. 115, получается отметка 2,8, что соответствует расстоянию Lx, от места присоединения прибора ИКЛ до места повреждения кабеля.: Lx= vn= 160 • 2,8 = 448 м, где v = 160 м/мкс, п — количество масштабных отметок.

1 Указанный метод применяют при обрыве или одно-, двух- или трехфазных коротких замыканиях при условии, что переходное сопротивление в месте повреждения не превышает 100 — 200 Ом.

Акустический метод (рис. 116) основан на прослушивании над местом повреждения разрядов от посылаемых импульсов в кабельную линию. В качестве генератора импульсов применяют кенотрон с дополнительным включением в схему высоковольтных конденсаторов и шарового разрядника. Вместо конденсаторов может быть использована емкость неповрежденных жил. Для прослушивания разрядов над местом повреждения применяют кабелеискатель-звукоприемник, состоящий из приемной рамки (антенна), усилителя и телефонных трубок.

Рис. 116. Схемы определения места повреждения акустическим методом:
а — для заплывающих пробоев в муфтах, б — при устойчивом замыкании, в — с использованием емкости неповрежденных жил, 1 — фазы кабеля, 2 — металлическая оболочка кабеля, 3 — поврежденное место на кабельной линии; Р — разрядник, С — зарядная емкость

При акустическом методе предварительно определяют зону повреждения. После этого оператор со звук приемником отправляется в зону повреждения. На поврежденную жилу подают импульсы с периодичностью около одного импульса в секунду. Идя по трассе в зоне повреждения, оператор прослушивает разряды. Если разряды не прослушиваются, звукоприемник переносят вдоль трассы линии. Над местом повреждения кабельной линии слышимость искровых разрядов наибольшая.