Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников
Строительные работы в Севастополе
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена получили большое распространение в развитых странах. В настоящее время и в России наметился процесс замены устаревшей проводки новой, с использованием кабелей с принципиально более высокими характеристиками. Многие виды кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена оснащаются дополнительным экранированием. Экранирование служит для защиты проводки от воздействия электромагнитного излучения. Это позволяет в значительной степени поднять помехозащищенность монтируемых кабельных трасс, а также обеспечить нормальную работу приборов и устройств, находящихся в непосредственной близости от них. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена экранированные (Рис.1) имеют ряд уникальных свойств и конструктивных особенностей. Особенности конструкции и монтажа экранированных кабелей с СПЭ-изоляцией Кабель с изоляцией на основе сшитого полиэтилена с экраном имеет следующие элементы конструкции: 1. Жила. Может быть медной или алюминиевой. 2. Изоляция. Создается на основе сшитого полиэтилена, изготавливаемого тройной экструзией и сухой вулканизацией. 3. Экранирование. Стандартный вариант экранирования – медное проволочное скрепленное медной лентой. 4. Наружная оболочка. Изготавливается из полиэтилена, ПВХ-пластиката, безгалогенных материалов, не распространяющих горение. Монтаж экранированных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена экранированные монтируются, как правило, в траншеях или кабельных трассах. Процедура монтажа подразумевает подготовку места, где будет проводиться прокладка кабеля, его протягивание, закрепление и установка необходимой арматуры. Соблюдение всех необходимых требований к прокладке кабелей является важным условием обеспечения их правильной эксплуатации. Типы экранирования кабелей из сшитого полиэтилена Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена экранированные на 6-35 кВ, так же как и их младшие аналоги могут иметь различные типы экранирования, которые предохраняют проводку и приборы от воздействия электромагнитного излучения. 1. Медный проволочный экран. Стандартный тип экранирования, который производится с использованием медной проволоки с повивом медной лентой. 2. Медный проволочный экран, оснащенный герметизацией. Металлополимерная лента обеспечивает надежную поперечную герметизацию изделия. Лента может быть изготовлена как из алюминия, так и меди. Она сваривается с полиэтиленовой оболочкой, что обеспечивает ее превосходные механические свойства. 3. Медный ленточный экран. Использование медной ленты в качестве экрана делает этот тип экранирования весьма востребованным на рынке. Типы экранированных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена экранированные до 1кВ, также как и их аналоги, рассчитанные на большее напряжение, используются для организации электрических сетей и сетей энергораспределения в стационарных электрических установках, где требуется наличие высокого уровня электрической защиты. Среди самых распространенных типов кабелей можно назвать ПвВГЭ и АПвВГЭ и их модификации. Интересный учебный фильм о методах поиска неисправностей в кабельных линиях: Применение этого метода позволяет ориентировочно определить дистанцию до точки повреждения оболочки на землю или замыкания жилы на оболочку. Для успешных измерений достаточно сопротивления в месте повреждения от 5 до 10 кОм (в зависимости от возможностей применяемого прибора). Одним из таких приборов является ИРК-ПРО Альфа-Е. Внешний вид его и типовая схема подключения показаны на рисунке выше. Для проведения измерений на одном конце линии отключаются экран и кабельные жилы. Они закорачиваются между собой. С другого конца производятся измерения. Если повреждена оболочка, то для их проведения она тоже отключается от заземляющего устройства. Измеритель работает в два этапа: Точность измерения – 0,1% от общей длины линии. Ещё одно интересное видео о поиске отказа в кабельных линиях: Этот метод позволяет точно определить место повреждения оболочки кабеля, находящегося в земле. Для этого в нее подается испытательный ток от генератора постоянного тока. От места повреждения ток будет растекаться во все стороны, создавая на поверхности земли потенциалы шагового напряжения. В комплект прибора помимо генератора входит мобильная измерительная часть, предназначенная для измерения разностей потенциалов на поверхности земли. Она снабжена двумя штырями с проводами. Штыри втыкаются в землю, прибор измеряет разность потенциалов между ними и ее полярность. При подходе к месту пробоя показания прибора увеличиваются. После прохода точки замыкания полярность напряжения резко изменяется на противоположную. При установке штырей на одинаковом расстоянии от места повреждения индикатор прибора покажет ноль. Этот метод поиска аналогичен применяющемуся для обычных кабельных линий. Для его реализации используются генераторы высоковольтных импульсов. Современные испытательные лаборатории позволяют оперативно изменять выходное напряжение на заряжающемся конденсаторе, чтобы получить разряд требуемой силы. Подача импульса от заряженного конденсатора на поврежденную жилу кабельной линии осуществляется системой контакторов. Также изменяется и частота следования импульсов. Для обнаружения места с максимумом звукового колебания используются искатели с акустическими датчиками. Если величина сопротивления в точке замыкания не позволяет применять вышеописанные методы поиска, то изоляция дополнительно разрушается устройствами прожига. Применяемые установки не отличаются от тех, что используются для кабелей, не изготовленных из сшитого полиэтилена. Рефлектометры Р5-10, РЕЙС-205, РЕЙС-305 или их аналоги также широко применяются для измерения дистанции до мест повреждения. Импульсный метод поиска одинаково хорошо работает на кабелях всех типов, включая и сшитый полиэтилен. Применение этих приборов ограничивает, как и для кабелей с бумажной и пластиковой изоляцией, высокое сопротивление в месте пробоя. Для проведения успешных измерений его необходимо снизить установкой прожига. Для таких сложных случаев применяются приборы, использующие волновые методы измерения. Из парка отечественного производства такими устройствами являются снятый с производства Щ4120 и выпускаемый взамен его ЦР0200. Существуют и западные приборы аналогичного назначения, функциональность которых на порядок выше. Период колебаний, возникающий при пробое, пропорционален расстоянию до точки его возникновения. Это расстояние и покажет прибор. В дальнейшем данные, полученные в результате применения импульсных и волновых методов, уточняются на месте с помощью генератора высоковольтных импульсов. pue8.ru Доброе время суток, дорогие друзья.Применение экранирования на кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена. Экран кабеля сшитого полиэтилена
Применение экранирования на кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена | Полезные статьи
Поиск неисправностей в кабельных линиях из сшитого полиэтилена: методы, схемы, особенности, видео
Конструкция кабелей из сшитого полиэтилена отличается от кабелей с пластмассовой или бумажной изоляцией. Поэтому и методы поиска повреждений в них имеют свои особенности.Отличия поиска неисправностей в КЛ из сшитого полиэтилена
Характерные виды повреждений для этих кабельных линий
Методы диагностики повреждений кабельных линий
Петлевой методМетод шаговых потенциалов
Акустический метод
Прожиг изоляции
Импульсные искатели повреждений
Поиск заплывающих пробоев
Данные приборы фиксируют волну напряжения, распространяющуюся от места пробоя. Последний может быть спровоцирован от источника постоянного повышенного напряжения. Для этого жилу с повреждением испытывают с подключенным к ней входом прибора.Сшитый полиэтилен. Поиск повреждения кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена
Сначала необходимо определиться с предпосылками возникновения такого повреждения. Основными причинами выхода из строя КЛ являются механические повреждения, вызванныенебрежностью при прокладке кабеля и монтаже муфт, а также электромагнитными процессами, возникающими при испытаниях основной (токоведущей) жилы напряжением постоянного тока, либо при неправильном заземлении экранов кабеля. Кстати, статья о том, как заземлять экран кабеля с изоляцией из СПЭ практически на подходе.
Кроме того, отличается характер наиболее частых повреждений КЛ 0,4-10 кВ и КЛ 110 кВ и выше. В первом случае чаще нарушается целостность оболочки кабеля по длине линии, во втором — чаще происходят электрические пробои в муфтах, так как сам кабель защищен лотками и песчаной подушкой.
Следует обратить внимание на тот факт, что повреждения оболочки часто обнаруживаются вблизи муфтовых участков. Это связано с тем, что данные участки дольше других остаются открытыми и могут подвергаться прямым механическим воздействиям.
Необходимо соблюдение герметичности внешней оболочки, которая закрывает экранирующую оплетку. В случае повреждения оболочки неизбежен контакт экрана с «землей». Это приводит к возникновению токов короткого замыкания в точке заземления, что влечет за собой значительное локальное повышение температуры (перегрев), попадание влаги на изоляцию, а также побочные физико-химические процессы, и, как следствие, разрушение основной изоляции кабеля. В результате любого нарушения герметичности внешней оболочки со временем неизбежен электрический пробой основной изоляции и выход кабеля из строя, причем в некоторых случаях изоляция может разрушаться на достаточно значительной длине.
Механические повреждения основной изоляции кабеля могут иметь место только в случае проведения земляных работ с использованием тяжелой техники. Такие причины выхода из строя кабеля, как разрывы, растяжки и прочие, происходящие при земляных работах, имеют случайный характер и чаще всего вызваны недостаточным вниманием к организационным мероприятиям соответствующих служб.
Наиболее распространены механические повреждения (порезы, продавливания, задиры и пр.) внешней оболочки кабеля с изоляцией из СПЭ среднего класса напряжения. Чаще всего они происходят или создаются на стадии прокладки кабеля — небрежное отношение работников к кабелю, использование несоответствующего условиям, изношенного оборудования, неправильный монтаж муфт либо ненадлежащее качество присыпного грунта.
При испытаниях кабеля с изоляцией из СПЭ необходимо руководствоваться техническими условиями завода-изготовителя и паспортом на кабель. Впрочем об этом я писал здесь.
Поиск мест повреждения кабеля с изоляцией из СПЭ так же, как и его испытание, должны проводиться только специальными беспрожиговыми методами, с исключением длительного воздействия на токоведущую жилу повышенного выпрямленного напряжения. Данным требованиям в настоящий момент отвечает только оборудование импортного производства, в частности, лучше всего зарекомендовавшие себя установки немецкого концерна Seba KMT (таково мнение Ю.М. Бородянского, начальник электротехнической лаборатории ООО ПКБ «РЭМ», на основании статьи которого я написал эту статью).
Как правило, определение места повреждения (ОМП) на КЛ производится в два этапа (для обычных кабельных линий я напишу ряд статей с описанием каждого метода отыскания места повреждения):
1. Предварительное определение поврежденного участка (относительная локализация) методом:— колебательного разряда;— импульсный;— стабилизации электрической дуги.2. Точная локализация (с топографической привязкой на местности) повреждения методом:— шагового напряжения;— индукционный;— акустический.Основными критериями успешного определения места повреждения являются: точность указания места повреждения, оперативность работ (что наиболее важно в случае действующих КЛ) и минимизация воздействий на незатронутую повреждением изоляцию кабеля. Добиться этого позволяет необходимое техническое оснащение электролаборатории и высокий уровень квалификации персонала.В целях увеличения срока службы кабеля и уменьшения разрушающих воздействий на него необходимо заменять испытания КЛ повышенным напряжением на современные неразрушающие методы диагностики.
Подведем итог
Если токоведущая жила прогорела на экран и есть устойчивое замыкание, то можно попробовать индукционный метод, т.е. подключаем генератор импульсов на кабель одеваем головные телефоны, подключенные к приемнику, и топаем по трассе с антенной и слушаем где сигнал усилится или пропадет совсем. Кстати, можно попробовать определить предварительное расстояние до места повреждения например рефлектометром “Рейс”, а не выйдет тогда советую обратиться в одну из энергоснабжающих организаций вашего города. Такая организация наверняка имеет электротехническую лабораторию возможно оснащенную оборудованием для отыскания повреждений кабельных линий с изоляцией из СПЭ.
На этом на сегодня все…
Желаю удачи и до встречи.
elektrolaboratoriy.ru
Анализ повреждений кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в сети 35 кВ металлургического завода
M.B. Ильиных, Л.И. Сарин, А.И. Ширковец ООО «ПНП Болид», г. Новосибирск
АННОТАЦИЯ
Изложены результаты комплексных исследований работы линии 35 кВ питания ДСП-80 крупного металлургического завода, выполненной с использованием однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Выполнен анализ повреждений кабелей, определены основные причины повреждений, разработаны мероприятия по предотвращению подобных повреждений в дальнейшем с целью повышения надежности электроснабжения ДСП-80 в целом.
1. ВВЕДЕНИЕ
В 2008 г. при совместной работе специалистов цеха электроснабжения электротехнической лаборатории металлургического завода и ООО «ПНП Болид» в рамках договора была выполнена работа «Исследование и разработка мероприятий по повышению надежности электроснабжения печи ДСП-80».
После ввода в эксплуатацию кабельной линии, питающей печь, практически сразу стали происходить пробои кабельных муфт и самих кабелей. Кроме этого, неоднократно происходили аварийные повреждения конденсаторов фильтров на СТК-35 кВ. Это приводило к незапланированному простою ДСП-80, недовыпуску продукции и значительным экономическим потерям. Остро встал вопрос повышения надежности электроснабжения печи ДСП-80, а особенно эксплутационной надежности силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в сети 35 кВ ПС «Электросталь» и конденсаторов батарей фильтров СТК.
Для решения указанных задач необходимо было разобраться в причинах, вызывающих повреждение оборудования, и разработать комплекс мероприятий по повышению надежности его работы.
2. РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА 35 кВ
Линия 35 кВ питания ДСП-80 от ПС «Электросталь» выполнена с использованием семи однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) типа АПвВнг2г 1x630/35-35 кВ (один однофазный кабель - резервный). Кабельная линия была выполнена из двух участков (1 участок - от ячейки до реактора, расположенного на ОРУ, 2 участок - от реактора до ДСП-80), без транспозиции, с заземлением экранов кабелей с двух сторон. Такое конструктивное выполнение линии из одножильных кабелей с изоляцией из СПЭ и заземлением экранов кабелей с двух сторон приводит к появлению в экранах кабеля в нормальном симметричном режиме значительных
токов. Появление таких токов приводит к нарушению теплового режима кабеля, повреждению оболочки кабеля и основной изоляции жилы кабеля.
Проведенный анализ различных видов обследований линии присоединения ДСП-80 позволяет выделить ряд основных причин, приведших к возникновению дефектов и повреждениям линии.
1. Грубые ошибки монтажа кабельной линии фидера ДСП-80:
- несоответствие фактической укладки КЛ проекту.
Согласно проекту на каждую фазу протянуты две нитки кабеля АПвВнг-1(1x630), по три кабеля уложены в «треугольник». Осмотр трассы показал, что фактически укладку КЛ нельзя считать соответствующей проекту: на некоторых участках все шесть кабелей проходят рядом в одном кабельном лотке, в том числе на участках «подъема-спуска». Здесь кабели зачастую ложатся на ребро полки, что приводит к повреждению их внешних оболочек;
- неправильная опрессовка токопроводящих жил кабеля.
Наконечники фирмы ABB, которые были установлены на жилах каждой фазы кабеля, требуют специальной техники для опрессовки, длина опрессованного участка должна составлять 90 мм. Фактически при монтаже кабеля были опрессованы участки длиной 40-45 мм (т.е. в 2 раза меньше, чем нужно), а вместо 6-гранной опрессовки сделана 2-гранная. Проблема была устранена после перехода на опрессователи фирмы REYCHEM, монтаж которых достаточно прост, а потому надежен;
- нарушение допустимого радиуса изгиба кабеля.
При выходе КЛ на эстакаду и по трассе угол изгиба достигал иногда практически 90 градусов при несоблюдении минимального радиуса изгиба, в связи с чем механическая нагрузка была излишней, что вызывало местный перегрев изоляции.
Проблема была решена путем перекладывания кабелей таким образом, чтобы угол изгиба соответствовал минимальному радиусу изгиба согласно требованиям организации-изготовителя (порядка 900 мм). Но, к сожалению, из-за нарушений требований по минимальным радиусам изгиба в изоляции кабелей уже образовались дефекты.
Была ли проверена «геометрия» прокладки кабелей по трассе с оборудованием мест «подъема-спуска» специальными желобами и установкой прокладок из эластичного материала под скобы и хомуты, неизвестно.
2. Нарушение теплового режима кабельной линии по причине протекания сверхтоков в экранах кабелей 35 кВ фидера ДСП-80.
Вследствие переменной нагрузки исследуемой кабельной линии АПвВнг-35-6(1х630/35), обусловленной режимами работы печной установки, рабочий ток фазы и соответственно ток жилы каждой нитки кабельной линии, может значительно меняться — от единиц до сотен ампер. Поэтому токи в экранах кабеля также изменяются, однако составляют значительную долю от тока жилы — около 60 % при условии двустороннего заземления экрана. Соответственно при малом сечении экрана это приводит к его значительному перегреву с ускоренным старением изоляции кабеля.
Проблема сверхтоков в экранах кабелей линии на ДСП-80 была решена путем одностороннего разземления их экранов со стороны ПС «Электросталь» . В результате произошло снижение токов в экранах кабелей со 180-270 А (386 А расчетно при максимальной нагрузке печного трансформатора) до 8-10 А (2-3 А расчетно при тех же условиях). Следует отметить, что установка ΟΠΗ со стороны разземленных концов экранов для защиты изоляции в сетях 6-35 кВ не требуется [1].
Однако при одностороннем разземлении экрана возникает проблема появления напряжения на его незаземленном конце. Расчеты показали, что оно составляет 135 В в нормальном режиме (ток нагрузки по каждой нитке кабеля 660 А) и 3,92 кВ в режиме трехфазного к.з. (ток к.з. 19,2 кА). Это напряжение существенно превышает допустимое при возможности прикосновения к экрану кабеля персонала — 24 В. Поэтому при одностороннем разземлении экранов кабелей АПвВнг-35-6(1х630/35) в сети 35 кВ необходимо обеспечить недопустимость прикосновения человека к экрану кабеля. В противном случае экран каждой нитки кабеля 35 кВ следует заземлить с двух сторон и решать проблему сверхтоков в экранах однофазных кабелей другим способом.
3. Воздействие на изоляцию кабелей АПвВнг-35-6(1x630/35) высокочастотных перенапряжений при коммутациях элегазового выключателя линии 35 кВ типа HD4/Z ABB и выключателя печного трансформатора типа ISF2 40,5 kV/2500 A Schneider Electric.
Установленные в ячейках ЗРУ-35 кВ ПС «Электросталь» ΟΠΗ MWK-36 согласно экспериментам не обеспечивают должного уровня ограничения коммутационных перенапряжений, которые фактически превышают 4£/ф (80,8 кВ). Перенапряжения, воздействующие на линию 35 кВ при коммутациях выключателя печного трансформатора, как показали экспериментальные исследования, невелики (либо вовсе отсутствуют), однако при частых коммутациях печного трансформатора их воздействие на изоляцию СПЭ также крайне неблагоприятно. Отметим, что число коммутаций выключателя печного РУ 35 кВ, работающего на фидере ДСП, составляло до 400 раз в сутки (в среднем каждые 3,5 мин) и было снижено с целью облегчения условий работы изоляции КЛ-35 кВ.
Для определения остаточного ресурса было проведено диагностическое обследование кабеля методами неразрушающего контроля с определением уровня частичных разрядов и локализацией месторасположения проблемных мест с помощью специализированной аппаратуры OWTSn CDS.
Результаты диагностического обследования кабельной линии 35 кВ фидера ДСП-80 показали наличие мест с повышенным уровнем ЧР в различных местах кабелей, зафиксированы признаки снижения ресурса изоляции двух рабочих кабелей АПвВнг-35-1(1x630/35) из шести, находящихся в эксплуатации (без учета резервного кабеля). В области риска по уровню частичных разрядов в изоляции оказались две концевые муфты — на резервной нитке кабеля со стороны ДСП-80 и на одной из ниток фазы «С» со стороны ПС «Электросталь». Ниже приведена сводная таблица с данными обследования (табл. 1).
Указанные дефекты были зафиксированы после 1,5 лет эксплуатации кабеля АПвВнг-35-6(1х630/35) и осуществленных мероприятий по частичному устранению ошибок монтажа, изменению режима заземления экранов и нескольких ремонтов с установкой муфт по трассе кабеля. После проведения ремонтов рекомендована повторная диагностика в целях проверки качества монтажа.
3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДСП-80
В итоге для сети 35 кВ ПС «Электросталь» были обобщены результаты различных диагностических обследований кабелей линии 35 кВ ДСП-80. Выявлены дефекты изоляции кабеля, внешней изоляции экрана кабелей, кабельных муфт, обнаружены признаки снижения ресурса изоляции кабелей. Также были рассмотрены причины повреждения кабелей линии 35 кВ ДСП-80, проанализированы выполненные мероприятия по их устранению и разработаны дополнительные мероприятия по повышению надежности электроснабжения ДСП-80:
• осуществить прокладку резервной кабельной линии;
• для обеспечения высокой эксплуатационной надежности применять в сети 35 кВ электроснабжения ДСП-80 кабелей из сшитого полиэтилена на напряжение не менее 50 кВ;
• выполнить эффективное ограничение перенапряжений в сети 35 кВ ДСП-80.
Для ограничения перенапряжений при однофазных замыканиях на землю и времени их воздействия рекомендовано изменить номинал резистора, установленного в нейтрали сети 35 кВ ПС «Электросталь». Принимая во внимание необходимость повышения ресурса кабельной изоляции линии 35 кВ, питающей ДСП-80, и ввода в эксплуатацию (в дальнейшем) резервной линии на ДСП-80 с уровнем изоляции 35 кВ, что определяет согласно стандарту IEC (МЭК) 60502-2 [2] кратковременную работу кабеля в режимах ОЗЗ, был проведен комплекс расчетов по определению соответствующего номинала резистора. Такое заземление нейтрали позволит отключать любое замыкание на землю в сети 35 кВ электроснабжения ДСП-80 мгновенно либо с выдержкой времени.
Основываясь на результатах расчётов, было рекомендовано с целью повышения надежности электроснабжения ДСП-80 за счет существенного ограничения длительности ОЗЗ и кардинального снижения уровня возникающих перенапряжений при ОДЗ в сети 35 кВ ПС «Электросталь» использование включенного в нейтраль резистора типа РЗ номиналом 1000 Ом, рассчитанного на кратковременную работу в режиме однофазного замыкания на землю. В качестве нейтралеобразующего устройства можно использовать установленный на ОРУ-35 кВ трансформатор ТМГ-1000/35. При этом ДГР типа РЗДПОМ-700/35 на ПС «Электросталь» должен быть выведен из эксплуатации, поскольку применение дугогасящих аппаратов на тупиковых подстанциях с одной линией (в данном случае линия электроснабжения ДСП-80) не допускается согласно ПУЭ.
Для ограничения коммутационных высокочастотных перенапряжений рекомендовано выполнить установку дополнительных ΟΠΗ. Расчеты показали, что защита от перенапряжений в выявленных по результатам замеров «проблемных» точках будет обеспечена с помощью аппарата типа ОПН-35/40,5-10(11) УХЛ1.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дмитриев М.В., Евдокунин Г.А. Расчет заземления экранов однофазных силовых кабелей 6-500 кВ // Новости электротехники. 2007. №2(44). С.124-128.
2. Международный стандарт МЭК (IEC) 60502-2. Силовые кабели с экструдированной и араматура на номинальное напряжение от 1 кВ (Um = 1,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ) /Часть 2.
www.combienergy.ru
