Испытание кабельных линий повышенным напряжением

Проверка и обслуживание кабельных линий

Надежность поставки электроэнергии к потребителю прямо пропорциональна состоянию силовых линий. Кабель изнашивается под воздействием термических и других воздействий ежедневно во время эксплуатации (от перепада температуры защитить линию невозможно).

В общем, изоляция не бывает вечной. В целях уменьшения количества аварий с возгоранием, следует вовремя провести испытания силовых кабелей. Испытания показывают, нужен ли ремонт кабеля в данный момент, или нет.

В первую очередь линию осматривают, проверяя:

• соединения;
• исправны ли соединительные муфты;
• защиту кабелей от всяческих внешних воздействий;
• видимые повреждения изоляции.

Частота электрических испытаний кабелей

Испытание кабеля лабораторией обязательны. Их нужно проводить для поддержания линий в хорошем работоспособном состоянии. Обычные плановые проверки расписаны заранее и проводятся в строгом порядке. Количество времени между каждым испытанием рассчитывается в соответствии с условиями работы.

Следующий график проверок используется повсеместно. Главные и резервные силовые линии, поставляющие электроэнергию в самые важные участки, подвергаются проверкам ежегодно. Другие главные линии подлежат проверке один раз каждые три года. Испытания резервных линий проводят раз в 5 лет. Можно пренебречь проверкой ответвлений на подстанциях и лэп, протяженностью менее 50 м.

Измерения сопротивления изоляции кабеля обязательны?

Силовые кабельные линии должны проверяться сразу после установки, перед пуском в работу. Это гарантирует надежность эксплуатации. Имеют место профилактические проверки, временные рамки которых утверждаются по ГОСТ. Профилактика состоит из осмотра и различных тестовых испытаний.

Что нужно испытывать?

Общее состояние силовой линии. Правильность соединяемых фаз кабеля и участка электроустановки. Сопротивления изоляции проводов.

Мегомметром проверяют рабочее состояние жил и верность их соединений с обоих концов. Измерения проходят во время подачи тока в течение 1 минуты. Так как эффективность изоляции зависит от продолжительности провода и физического состояния конечных креплений, данный способ показывает повреждения, связанные с разрывом линии или пробоем изоляции.

На что рекомендуется обращать особое внимание?

Замер сопротивления изоляции проводов является плановым этапом проверки кабельной линии до 10 кВ. ТБ предусматривает отключение проверяемых кабелей и их полную разрядку. Измерения экранированных и не экранированных многожильных проводов разнятся между собой. Замер в обоих случаях проводится между отдельными жилами, а затем со всеми остальными, соединенными между собой, только в первом варианте жилы соединяются не только друг с другом, но и с экраном.

Проверка повышенным напряжением

Смысл проверки заключается в приложении высокого напряжения к жиле провода. Обязательно нужно заземлить остальные жилы. Способ позволяет испытать изоляцию между фазами и по отношению к земле, что моментально показывает возможные утечки и их источник.

При отсутствии изоляционного пробоя и скользящих разрядов, кабель принимают годным для эксплуатации. Когда все испытания закончены, силовую линию в обязательном порядке разряжают.

Полученные при испытании значения записывают, выдавая отчет по электроизмерениям.

Прошло или не прошло испытание

Испытания

Обычно считается, что кабельное испытание прошло отлично, если:

• процесс проведен без возникновения пробоев, также, если не были перекрыты поверхностные разряды снаружи;
• ток, утекающий при проведении испытания, не увеличивается в своих показателях;
• величина, которую показало сопротивление на изоляции кабеля, не изменилась в меньшую сторону.

Нередко приходится сталкиваться и с тем, что токи, вытекающие при испытании, могут иметь значение, которое на порядок превосходит те, что указаны в таблицах как стандартные. Если такое случилось, кабель можно использовать, но срок его службы значительно снизится.

Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока.

Испытание изоляции кабельных линий повышенным напряжением выпрямленного тока производится с целью выявления местных сосредоточенных дефектов, которые не обнаруживаются при измерении мегаомметром, путем доведения их в процессе испытания до пробоя. Такое испытание повышенным напряжением выпрямленного тока производится от специальной установки типа: АИД-70, СКАТ-70 и т.п.

Напряжение от установки прикладывается поочередно к каждой фазе кабеля, при заземлении двух других фаз и оболочки кабеля (аналогично проведению измерения изоляции мегаомметром). Схема испытания кабеля повышенным напряжением выпрямленного тока изображена на рисунке №3.

Рис. №3 Испытание кабеля повышенным напряжением выпрямленного тока.

Изоляция одножильных кабелей без металлического экрана (оболочки, брони),

проложенных на воздухе, не испытываются. Изоляция одножильных кабелей с металлическим экраном (оболочкой, броней) испытываются между жилой и экраном. Изоляция многожильных кабелей без металлического экрана (оболочки, брони) испытываются между каждой жилой и остальными жилами, соединенными между собой и землей.

Изоляция многожильных кабелей с общим металлическим экраном (оболочкой, броней) испытывается между каждой жилой и остальными жилами, соединенными между собой и экраном (оболочкой, броней). При всех указанных выше видах испытаний металлические экраны (оболочки, броня) должны быть заземлены. Пластмассовые оболочки (шланги) кабелей, проложенных в земле, испытываются между отсоединенными от земли экранами (оболочками) и землей. Пластмассовые оболочки (шланги) кабелей, проложенных на воздухе не испытываются. Значение испытательного напряжения принимается в соответствии с таблицей №2

Испытательное напряжение кВ, для силовых кабелей.

Таблица №2

Вид испытаний	Испытательное напряжение (кВ) для кабельных линий
Кабели с бумажной изоляцией
До 1кВ	6кВ	10кВ
П	6	36	60
К	2,5	36	60
М	—	36	60
Вид испытаний	Кабели с пластмассовой изоляцией
До 1кВ*	6кВ	10кВ
П	3,5	36	60
К	—	36	60
М	—	36	60
Вид испытаний	Кабели с резиновой изоляцией
До 3кВ	6кВ	10кВ
П	6	12	20
К	6	12	20
М	6**	12**	20**

* — испытание повышенным напряжением одножильных кабелей с пластмассовой изоляцией без брони (экранов), проложенных в воздухе, не производится.

** — после ремонтов, не связанных с перемонтажом кабеля, изоляция проверяется мегаомметром на напряжение 2500В, а испытание повышенным выпрямленным напряжением не производится.

Для кабелей на напряжение до 10кВ с бумажной и пластмассовой изоляцией длительность приложения полного испытательного напряжения при приёмосдаточных испытаниях 10 минут, в эксплуатации 5 минут. Для кабелей с резиновой изоляцией на напряжение 6-10кВ длительность приложения полного испытательного напряжения 5 минут.

Допустимые токи утечки в зависимости от испытательного напряжения и допустимые значения коэффициента асимметрии при измерении тока утечки приведены в таблице №3. абсолютное значение тока утечки не является браковочным показателем. Кабельные линии с удовлетворительной изоляцией должны иметь стабильные значения токов утечки. При проведении испытаний ток утечки должен уменьшаться. Если не происходит уменьшения тока утечки, а также при его увеличении или нестабильности, испытание производится до выявления дефекта, но не более чем 15 минут.

Разновидности испытаний

Первое, что следует установить – это сопротивление изолирующей оболочки кабеля. Измерения в данном случае проводятся при помощи мегомметра при подаче тока напряжением 2.500 В. При этом, сопротивление должно составлять: для линий до 1.000 В – не менее 500 кОм, а для линий более 1.000 В – не менее 10 МОм.

Испытание кабеля повышенным напряжением

Следующий тест – это проверка подачей завышенного напряжения. При этом проводится измерение сопутствующих токов утечки, определяют их характер и фазовую асимметричность. Применение подобного метода позволяет выполнить проверку целостности и однородности кабеля заметно точнее, чем мегомметром (а для некоторых типов дефектов такая проверка является единственно возможной).

Перед ее началом выполняют заземление оболочки кабеля, а также всех его жил, кроме тестируемой. В зависимости от рабочего вольтажа линии и материала ее изоляции, величина повышенного напряжения, а также время его подачи для определения пробоя является различной (для правильного выбора подаваемого напряжения и времени можно воспользоваться таблицей).

Также следует помнить, что если тестируемый кабель расположен параллельно с другим, то следует выполнить его фазировку. Для этого на один из концов кабеля подают рабочее напряжение, а на другом выполняют его замер.

Следующий вид проверок – это контроль маслонаполненных линий. При нем осуществляется ряд замеров жидкости: на соответствие рабочим характеристикам и на отсутствие нерастворимых газов (количество последних не должно быть более 0,1%), а для линий выше 110 кВ – и растворимых.

Проверка изоляции кабеля

Проверка высоковольтной линии на целостность может осуществляться и при помощи омметра. Для этого определяют одну из жил (заведомо целую) и ведут дальнейшие замеры относительно нее (при этом определяют сопротивление цепей остальных замкнутых жил).

Также, выполняют промер распределения силы тока в жилах. При этом величина неравномерности при исправном кабеле но должна превышать 10%.

Методика проверки кабелей

На кабельных линиях с рабочим напряжением от 20 кВ проводят определение значения электроемкости. Выполняется это либо с помощью использования мостовой схемы либо при помощи вольтамперметра.

Метод амперметра-вольтметра

Высоковольтные кабели в пластиковой изоляции тестируют подачей завышенного выпрямленного напряжения в течение 1 минуты.

Оболочки кабелей в металлической броне проверяют на наличие очагов коррозии.

Также, периодически выполняется контроль соединительных муфт, заделок, конструкций кабельных колодцев и других технических элементов.

Электромонтер-кабельщикУчебное пособие

§ 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.

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.

Таблица 20.
Испытательные, напряжения для силовых кабелей

Сопротивление изоляции кабелей измеряют мегаомметром 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. д), 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.

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.

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

При испытании кабеля с отдельно освинцованными жилами напряжение прикладывают поочередно к каждой жиле, при этом металлическую оболочку жилы заземляют (рис. 114,б). 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.

Подготовка к испытанию

В связи с тем, что повышенное напряжение несет потенциальную угрозу как самому оборудованию, так и персоналу, существует методика испытаний, регламентирующая определенную последовательность действий. Первым этапом является оформление работ, подготовка места работы, оборудования и самого кабеля.

Следует оговориться, что к электрическим испытаниям допускаются лишь те лица, которые достигли совершеннолетия, прошли медосмотр, периодическую проверку знаний по электробезопасности. Испытания, в обязательном порядке, оформляются нарядом, а бригаде проводится инструктаж по охране труда.

По отношению к испытуемой электроустановке предъявляются такие требования:

• Перед испытанием с кабеля обязательно снимается напряжение, все металлические элементы (экраны, броня), на которые подача напряжения не производится, должны заземляться.
• Предварительно с кабеля удаляется остаточный заряд, для этого провода и металлические части заземляются на 2 минуты.
• До подачи повышенного напряжения на жилы кабеля, осмотрите его на наличие загрязнителей на видимых участках или в воронках. При обнаружении таковых поверхность очищается, после чего могут производиться высоковольтные процедуры.
• При отрицательной температуре испытания не проводятся. Это обусловлено тем, что лед выступает в роли диэлектрика и сопротивление изоляции будет значительно больше реальной величины. Помимо этого, разработка траншеи и откопка кабеля в замерзшем грунте значительно усложняется. В связи с чем, при нулевых или более низких температурах, испытание целесообразно только в случае аварии.
• До начала испытания посредством мегомметра обязательно проверяется сопротивление от каждой жилы к металлической оболочке кабеля и между фазами.
• Величину тока утечки, напряжение на киловольтметре можно начинать фиксировать только спустя минуту, с момента установки испытательного напряжения на нужной отметке.

Диагностика кабельных линий

Диагностика, как правило, выполняется неразрушающими методами, т.е. методами, не приводящими к старению изоляции. Она позволяет определить не только техническое состояние, но и локализовать имеющиеся дефекты. Комплексная диагностика различными методами неразрушаю-щего контроля дает возможность оценить степень старения изоляции и ориентировочно рассчитать остаточный ресурс кабеля. Кроме того, применение диагностических методов позволяет:

• производить Проверку качества монтажа при вводе в эксплуатацию и ремонтах
• предотвратить перебои в подаче электроэнергии;
• экономить затраты на техническое обслуживание;
• экономить затраты за счет частичной замены элементов кабельных систем;
• осуществлять надежный контроль качества после ремонта.

Испытание кабеля повышенным напряжением

Испытание кабеля 10 кВ повышенным напряжением дает возможность обнаружить проблемы, не выявленные мегомметром, и довести его до пробоя в неисправных местах. Увеличенное напряжение подается посредством высоковольтного провода специального оборудования на 1 жилу, а на остальные накладывается переносное заземление. Напряжение плавно увеличивается до максимума в 60 кВт.

Затем отсчитывается необходимое время проверки (5–10 минут), и тщательно отслеживается утечка тока и напряжения. На завершающей минуте отсчитывается утечка тока по показаниям микроамперметра. Напряжение плавно уменьшается до нулевого значения. Высоковольтный вывод оборудования заземляется. Аналогично проверяются все жилы. Итоги проверок вносятся в блокнот. Допустимая разница утечки токов по фазам – не выше 50%.

Кабель признается прошедшим испытание при отсутствии:

• толчков тока, пробоев;
• снижения сопротивления изоляционного слоя;
• роста утечки тока;
• поверхностных разрядов.

При возрастании утечки тока КЛ допускается к эксплуатации при условии, что ее будут чаще контролировать и испытывать. При выявлении пробоя проводимые работы приостанавливаются, и начинается поиск неисправных участков.

СКЛ, кВ	напряжение, кВ	ДТУ, мА	ДКА
6	36	0,2	8
10	45	0,3
50	0,5
60

Т. Допустимые токи утечки и коэффициенты асимметрии для СКЛ.

ВЫПРЯМИТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА (КЕНОТРОН)

Кенотронная лампа представляет собой герметически закрытый стеклянный баллон 1 (рис. 14) с очень глубоким вакуумом (10~6 мм рт. ст.). В нижней части кенотронной лампы расположен один электрод 2 в виде опирали, оба конца которого выведены в цоколь, как у обычной лампы. Этот электрод называется катодом. В верхней части лампы расположен другой электрод 3 га виде круглой пластинки с контактным выводом в виде шарика 4. Этот электрод называется анодом.

Рис. 14. Выпрямительная электронная лампа (кенотрон). 1 — стеклянный баллон; 2 — катод; 3 — анод; 4 — контактный вывод анода; 5 — цоколь катода.

Принцип действия кенотронной лампы основан на явлении термоэлектронной эмиссии, заключающейся в способности накаленного металла испускать со своей поверхности электроны. Большое количество свободных электронов, имеющихся в катоде (как и во всех металлах), не может покинуть его поверхность, так как при нормальной температуре их кинетическая энергия слишком мала. Если, однако, катод разогреть, то кинетическая энергия электронов возрастает. Из раскаленного катода электронной лампы поток электронов устремляется в сторону холодного анода. При этом чем выше температура катода, тем интенсивнее будет движение электронов. У катода поток электронов образует среду, сопротивление которой постоянно увеличиваясь прекратит процесс их дальнейшего движения. Однако если к электродам лампы приложить разность потенциалов, причем к аноду — положительный потенциал, а к катоду — отрицательный, то внутри лампы между электродами возникает электрическое поле, движение электронов возобновится и проводимость лампы восстановится. Если изменить полярность, т. е. присоединить минус батареи к аноду, а плюс — к катоду, тока в цепи не будет, так как испускаемые катодом электроны будут отталкиваться от отрицательного заряженного анода. Если к аноду вместо батареи присоединить источник переменного тока, то в момент, когда анод будет иметь положительный потенциал, ток будет проходить через лампу, а в момент отрицательного значения потенциала ток проходить не будет. В этом и заключается вентильное, т. е. избирательное действие кенотронной лампы.

Советуем изучить — Источники гармоник в электрических сетях

Проверка целостности и фазировки жил кабеля.

Перед включением кабеля в работу производится его фазировка, т.е. обеспечивается соответствие фаз кабеля фазам присоединяемого участка электроустановки. Проверка производится прозвонкой с помощью телефонных трубок или мегаомметра. На основании проверки производится раскраска жил в соответствии с раскраской принятой на данной установке.

Технология «прозвонки» с помощью телефонных трубок заключается в следующем: один работник подсоединяет свою телефонную трубку к жиле кабеля и оболочке (заземленной части электропроводки), а другой поочередно к жилам кабеля со своей стороны, пока не дойдет до той жилы, к которой подключился первый работник. При этом устанавливается телефонная связь между работниками и они могут договориться о порядке проверки другой жилы. На проверенные жилы навешивают временные бирки с соответствующей маркировкой. Проверка жил «прозвонкой» будет успешной, если исключить возможность образования обходных цепей. Во избежание ошибок необходимо убедиться, что связь возможна только по одной жиле; для этого подсоединяют трубку к каждой из оставшихся жил и убеждаются, что связи по ним нет. Для «прозвонки» используют низкоомные телефонные трубки, а в качестве источника питания — батарейку от карманного фонаря.

После предварительной прозвонки перед включением кабельной линии в работу производится фазировка ее под напряжением. Для этого с одного конца кабеля подается рабочее напряжение, а с другого конца производится проверка соответствия фаз измерениями напряжений между одноименными и разноименными фазами. Газировка производится вольтметрами (в сетях до 1кВ) или вольтметрами с трансформаторами напряжения, а также с помощью указателей напряжения типа УВН-80, УВНФ и др. (в сетях напряжением выше 1 кВ),

Порядок проведения фазировки в линиях различного напряжения примерно одинаков. Так фазировка кабельной линии с помощью указателей напряжения выполняется в следующей последовательности (см. рис. 1). Проверяется исправность указателя напряжения, для чего щупом трубки без неоновой лампы касаются заземления, а щуп другой трубки подносят к жиле кабеля находящегося под напряжением, при этом неоновая лампа должна загореться. Затем щупами обеих трубок касаются одной жилы находящей под напряжением. Лампа индикатора при этом гореть не должна. После этого проверяется наличие напряжения на выводах электроустановки и кабеля (см. рис. 1в). Данную проверку производят для того, чтобы исключить ошибку при фазировке линии имеющей обрыв (например, из-за неисправности предохранителя). Процесс собственно фазировки состоит в том, что щупом одной трубки указателя касаются любого крайнего вывода установки, например фазы С, а щупом другой трубки — поочередно трех выводов со стороны фазируемой линии (см. рис. 1г). В двух случаях касания (С-А 1 и С-B1) неоновая лампа загорается, в третьем (С-С1) лапа гореть не будет, что укажет на одноименность фаз. Аналогично определяют другие одноименные фазы.

Рис. 1. Последовательность операций при фазировке линии 10 кВ указателем напряжения типа УВНФ.

а, б — проверка исправности указателя напряжения; в — фазировка; г — проверка наличия напряжения на выводах.