Испытание кабеля повышенным напряжением

Современные электрические системы параметризованы для обеспечения необходимых уровней напряжения и качества для всех потребителей. А из-за массового роста крупных городов, близости промышленных объектов и перегруженности их инженерных коммуникаций большая часть линий проходит по силовым кабелям. В результате воздействия внешних факторов изоляция электрооборудования может потерять свои защитные свойства, что приводит к неисправностям и перебоям в нормальной работе. Для предотвращения аварий на кабельных линиях и своевременного обнаружения дефектов проводятся испытания на перенапряжение.

Содержание:

Испытание кабеля напряжением

 

Подготовка к испытанию

Поскольку перенапряжение представляет потенциальную угрозу как для оборудования, так и для персонала, существует процедура испытаний, которая устанавливает определенную последовательность действий. Первый шаг — это официальное проведение работ и подготовка площадки, оборудования и самих кабелей.

Следует отметить, что электрические испытания могут проводить только лица, достигшие совершеннолетия, прошедшие медицинский осмотр и регулярные проверки на безопасность. Эти испытания должны быть оформлены приказом, а бригада должна пройти инструктаж по охране труда.

К электроустановкам, прошедшим испытания, применяются следующие требования

  • Все металлические части, не находящиеся под напряжением (защитные кожухи, броня), должны быть заземлены перед испытанием.
  • Перед испытанием снимите остаточный заряд с кабеля, заземлив проводники и металлические части на 2 минуты.
  • Перед подачей повышенного напряжения на жилу кабеля проверьте кабель на наличие загрязнений в видимой зоне или в воронке. Если таковые обнаружены, поверхность очищается, после чего можно проводить высоковольтную процедуру.
  • Испытание не проводится при температуре ниже нуля градусов. Это связано с тем, что лед действует как диэлектрик, и сопротивление изоляции будет намного выше фактического значения. Кроме того, прокладка кабелей в траншеях и котлованах на замерзшем грунте значительно сложнее. Поэтому испытания при температуре ноль градусов или ниже подходят только в случае аварии.
  • Перед испытанием необходимо проверить сопротивление от каждого проводника до оболочки кабеля и между фазами с помощью мегомметра.
  • Значение тока утечки на киловольтметре может быть считано только через одну минуту с момента установки испытательного напряжения на нужное значение.

Проверка сопротивления проводов

 

Причины и физика испытания

Испытание перенапряжением используется для поиска слабых мест в изоляции кабеля. Независимо от материала диэлектрика: пластмассовые, резиновые, полиэтиленовые или маслонаполненные кабели несут нагрузку испытательного стенда на сердечник, в то время как остальная металлическая часть соединена с землей. В результате потенциал изолятора во много раз превышает номинальный потенциал.

Это увеличение потенциала приводит к ионизации изолятора и накоплению достаточного количества заряженных частиц в местах любых дефектов, неоднородностей или включений инородного материала, чтобы обеспечить протекание небольших токов. Такие включения и дефекты могут образовываться в результате плохих условий эксплуатации, случайных деталей или вследствие естественного старения материала.

Все дефекты из-за их низкого сопротивления начинают ионизироваться и пропускать все большие токи через микроскопические каналы в диэлектрике. В результате сопротивление изоляции падает до тех пор, пока не произойдет пробой. Если пробоя не происходит, но дефект оказывает значительное влияние, его можно обнаружить по изменению величины тока утечки.

Эта процедура гарантирует, что изоляция кабеля выдержит нагрузку номинального тока до следующего испытания.

Причины утечки тока

 

Схемы испытаний

Различные устройства могут проверять прочность изоляции кабеля, подавая на выход более высокое напряжение. Однако схема измерения и работы следует этому принципу независимо от конкретной модели.

Диаграмма измерений

Посмотрите на принципиальную схему, на которой показано:

1 — Обмотка трансформатора с регулированием уровня напряжения (автотрансформатор)

2 — Высоковольтный трансформатор, подающий напряжение на измеряемый объект.

3 — Панель управления.

4 — Тестируемый кабель.

5 — Силовой трансформатор для катодной цепи кенотрона.

На схеме показан метод испытания, когда одна жила кабеля находится под напряжением, а другие жилы заземлены.

В начале испытания напряжение с автотрансформатора через киловольтметр подается на первичную обмотку испытательного комплекта. Одна из вторичных обмоток заземляется через амперметр, который и показывает значение тока утечки. В дополнение к амперметру испытательная обмотка содержит резистор R для ограничения величины переменного тока в случае неисправности. Второй вывод резистора подключен к аноду Кинникова, а его катод питается от преобразователя накала.

 

Нормы испытаний

Во время испытания высоковольтный кабель нагружается повышенным напряжением, но напряжение медленно повышается от нуля до заданного значения. Для кабелей с пластмассовой и бумажной изоляцией время воздействия составляет 5 минут при периодическом испытании и 10 минут при приемочном испытании. После любого технического обслуживания или в случае изменения схемы время проверки составляет 10-15 минут. Кабели с резиновой изоляцией во всех случаях подвергаются 5-минутному испытанию повышенным напряжением.

Все цифры определяются национальными документами — ПУЭ и ПТЭЭП. в зависимости от параметров сети и технических характеристик кабеля существуют пределы применяемого перенапряжения (см. таблицу ниже).

 

Тип кабеля Номинальное напряжение кабеля, кВ Испытательное напряжение, кВ Время испытания, минуты
С бумажной изоляцией 3-10 6 ув. 10
20-35 5 ув. 10
110 300 15
220 450 15
С резиновой изоляцией 3 6 15
6 12 5

 

Посмотрите, в таблице показано выпрямленное напряжение, приложенное непосредственно к самому кабелю. Оно отличается по величине и типу от номинального напряжения, подаваемого испытательным трансформатором. UV указывает номинальное напряжение кабеля, а цифры показывают, во сколько раз испытательное напряжение должно быть выше номинального.

Ток утечки не является параметром, используемым для контроля или отбраковки. Однако если он скачет и колеблется во время испытания на перенапряжение, можно с уверенностью сказать, что имеется дефект. В этом случае необходимо подать напряжение на кабель до его разрушения, но не более чем на 15 минут. Вместе с током рассчитываются коэффициенты асимметрии, характеристики которых приведены в таблице.

 

Напряжение кабеля, кВ Испытательное напряжение, кВ Допустимый ток утечки, мА Допустимые значения для коэффициента асимметрии.
6 36

45

0,2

0,3

8

8

10 50

60

0,5

0,5

8

8

20 100 1,5 10
35 140

150

175

1,8

2,0

2,5

10
110 285 Нерегулируемый Нерегулируемый
150 347 Не регулируется Не регулируется
220 510 Не регулируется Нерегулируемый
330 670 Не регулируется Нерегулируемый
500 865 Не регулируется Не регулируется

 

Отклонения от значений, приведенных в таблице, могут указывать на серьезные изменения в изоляции кабельной линии. Кабель считается пригодным, если во время испытания не было обнаружено неисправностей, ударов током, мерцания и резких подъемов или колебаний постоянного тока. В исключительных случаях лицо, ответственное за электроустановку, может установить время и параметры испытания в соответствии с действующими правилами.

Проверка целостности кабеля

 

Аппараты для испытаний

  • AII-70 — одна из самых популярных стационарных установок для испытаний и фазировки силовых кабелей, вводов, испытаний прочности жидкой изоляции и т.д. Он может поставляться с выходным напряжением постоянного тока (до 70 кВ) и переменного тока (50 кВ).
  • AID-70 является диодным аналогом предыдущей модели. Он наиболее широко используется для испытаний постоянным и переменным напряжением в мобильных или переносных установках в лабораториях.
  • ИВК-5, АИ-2000, КУ-65 и другие — приборы с диодными цепями. Он используется для пробивания вторичных электрических цепей.

Как и в других схемах, здесь используются трансформаторы (AT), диодные выпрямители (B), резисторы (P), трансформаторы тока (T) сигнальные светодиоды и считывающие устройства (v, mA). Ряд других портативных устройств основан на том же принципе.

 

Методика испытания кабеля повышенным напряжением

Возьмите кабель с несколькими жилами, подключите проводники установки к одной из фаз и заземлите остальные проводники. Для одножильных кабелей нет необходимости заземлять что-либо, кроме брони или экрана. Если один проводник находится под напряжением, а другие проводники заземлены, оголенные концы должны находиться на расстоянии не менее 15 см друг от друга. В случае предохранительных испытаний подключение к испытательному стенду осуществляется на концевой муфте. В аварийной ситуации соединение может быть выполнено в точке отрыва как более подходящей точке измерения.

Силовой трансформатор преобразует напряжение и ток до необходимого уровня, который затем подается в кабель через выпрямитель. Этот метод измерения требует плавного повышения напряжения со скоростью примерно 1-2 кВ в течение одной секунды, пока не будет получено желаемое значение. Как только игла киловольтметра достигнет нужного положения, начнется обратный отсчет. Эти результаты поступают от прибора в установке и фиксируются в соответствующей документации — протоколах и кабельных записях.

Для завершения измерения ручка автотрансформатора устанавливается на ноль. Кнопка питания деактивируется, и устанавливается блокировка непреднамеренного напряжения. Обратите внимание, что высоковольтный кабель должен быть заземлен. После этого можно приступать к демонтажу схемы.

Если изоляция изготовлена из сшитого полиэтилена, кабель нельзя испытывать выпрямленным током из-за возможности возникновения локальных объемных зарядов. Из-за высокой стоимости кабелей этого типа их повреждение может обойтись очень дорого. По этой причине необходимо использовать совершенно другую технику тестирования.

К таким типам кабеля следует прикладывать переменное напряжение низкой частоты, чтобы рассеять местный заряд во время прохождения синусоидальной волны через ноль. Это может даже устранить те затраты, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации из-за особенностей схемы поставок.

Наконец, для кабелей, подверженных перенапряжению, необходимо проверить электрическую прочность их изоляции. Это связано с тем, что воздействие таких напряжений может повредить их диэлектрические свойства.

Одножильный кабель с изоляцией XLPE

 

Периодичность

Для кабелей с пластмассовыми и бумажными оболочками на напряжение от 2 кВ до 35 кВ цикл испытаний на перенапряжение устанавливается один раз в год в течение первых двух лет после ввода кабеля в эксплуатацию. При отсутствии аварий, реконструкций, которые могут вызвать какие-либо изменения в течение первых двух лет, допускается сокращение частоты проведения испытаний — один раз в два года. В остальном периоды остаются прежними. Если такие кабели используются на подстанциях, заводах и других труднодоступных промышленных помещениях, испытания разрешается проводить не реже одного раза в три года.

Кабели, рассчитанные на напряжение от 110 до 500 кВ, должны быть испытаны через 3 года с даты ввода в эксплуатацию. В дальнейшем, при отсутствии аварийной ситуации или реконструкции, испытания могут проводиться каждые 5 лет.

Для кабелей с резиновой изоляцией частота высоковольтных испытаний составляет один раз в год при питании стационарных электроустановок. Для сезонных электроустановок испытания должны проводиться до начала сезона. Та же процедура должна быть выполнена при вводе электроустановки в эксплуатацию после длительного простоя.

Испытания кабелей с бумажной и пластмассовой изоляцией можно не проводить в следующих случаях

  • Они используются в качестве силовых кабелей, а длина их кабеля составляет менее 100 метров.
  • Они находятся в эксплуатации более 15 лет, и их интенсивность отказов составляет не менее 30 отказов на 100 км в год.
  • В течение следующих пяти лет их планируется перестроить или полностью демонтировать.

 

Оформление результатов испытаний в виде протокола (пример)

После завершения теста все данные заполняются в соответствующих полях отчета о тестировании. Пример того, как это можно сделать, показан на рисунке.

Оформление результатов испытания кабеля

В графе о лице, проводившем проверку, заполняются имена и подписи сотрудников, принимавших участие в соответствующей процедуре. После этого отчет должен быть подписан руководителем лаборатории и храниться в установленном порядке.

Быстрая консультация

Если у Вас возникли вопросы, вы можете оставить заявку и наши менеджеры свяжутся с Вами, проконсультируют по интересующим вопросам.