Материал: Лекция 8. КЛ

Часть 2. Эксплуатация кабельных линий электропередачи

Лекция № 8 (2.4)

Профилактические проверки, испытания и измерения на кабельных линиях электропередачи

По дисциплине «Эксплуатация линий электропередачи»

для студентов направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Квалификация выпускника – магистр

Цели: 1. Формирование следующих компетенций:

ПК-3: Управление деятельностью по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту воздушных и кабельных линий электропередачи, а также технологического оборудования.

ПК-6: Разработка планов, программ и методик проведения испытания электротехнических и электроэнергетических устройств и систем.

2. Формирование уровня обученности:

Знать: основы теории эксплуатации, технического обслуживания и ремонта линий электропередачи.

Материальное обеспечение:

Проектор, ПК, комплект слайдов по Лекции № 1.

Учебные вопросы

2.4.1. Выполнение профилактических проверок, испытаний и измерений кабельных линий с бумажно-масляной изоляцией.

2.4.2. Выполнение профилактических проверок, испытаний и измерений кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена.

2.4.3. Приборы, аппаратура и оборудование электротехнических лабораторий для проведения испытаний и измерений на кабельных линиях.

2.4.4. Основные неисправности кабельных линий и причины их возникновения.

Литература

1. Кириллов Г.А., Кашин Я.М. Эксплуатация электрооборудования: учебник/ М: Издательство МЭИ, 2018, – 488 с.

2. Кириллов Г.А., Кашин Я.М. Эксплуатация электрооборудования. Часть 3. Контроль технического состояния электрооборудования с выводом в ремонт: учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» / Кубан. гос. технол. ун-т. – Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2017. – 302 с.

3. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Санкт–Петербург: Издательство ДЕАН, 2003. – 301 с.

4. Кириллов Г.А. Теория и практика поиска отказов в кабельных линиях электропередачи. Монография. КВВАУЛ, Краснодар, 2006. – 274 с.

5. Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования/ под ред. Ф.Л. Коган. М.: АО «Фирма ОГРЭС». 1999.– 493 с.

2.4.1. Выполнение профилактических проверок, испытаний

и измерений кабельных линий с бумажно-масляной изоляцией..

2.4.1.1. Требования к испытаниям кабельных лэп

Для обеспечения надежной работы кабельных линий электропередачи в настоящее время в России применяется система планово-профилактических испытаний, при которой кабели периодически подвергаются испытаниям повышенным напряжением с измерением токов утечки. У одножильных кабелей, собранных в трехфазную группу, дополнительно измеряется распределение тока по фазам. Неравномерность распределения токов по фазам должна быть не более 10%.

Особое внимание при техническом обслуживании КЛЭП уделяется состоянию кабельной изоляции, которая оценивается путем измерения ее сопротивления и испытания повышенным напряжением. Величина испытательного напряжения U_исп  и длительность его приложения t в зависимости от вида кабельной изоляции приведены в табл. 8.1. При приеме в эксплуатацию вновь сооружаемой КЛЭП должны быть произведены испытания в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок», «Объем и нормы испытаний электрооборудования» [ПУЭ, РД 34.20.508, РД 34.45-51.300-97)].

Не рекомендуется проводить испытания кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) напряжением постоянного тока как разрушающим такую изоляцию кабелей. После ремонта кабельной линии производятся испытания и измерения в соответствии с СО34.45-51.300-97 (РД 34.45-51.300-97) «Объем и нормы испытаний электрооборудования» [ ]. Через месяц после ремонта линии рекомендуется провести повторное ее испытание.

Перед сдачей в эксплуатацию смонтированные силовые кабельные линии проходят следующие испытания:

- проверка целости и фазировки жил кабеля;

- измерение сопротивления изоляции;

- испытание повышенным напряжением.

2.4.2.2. Испытание кабельных линий с бумажно-масляной изоляцией Проверка целости и фазировки жил кабеля

До начала и после испытания с помощью мегомметра проверяют исправность жил и правильность присоединения одноименных фаз с обоих концов кабельной линии всех напряжений.

Измерение сопротивления изоляции

Измерение проводят мегомметром напряжением 2,5 кВ в течение 60 сек. Для силовых кабелей до 1 кВ сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм. Для силовых кабелей свыше 1 кВ не менее 300 МОм. Измерение следует производить до и после испытания. Схема измерения приведена на рис.1.

Рисунок 1– Схема измерения сопротивления фазной и межфазной изоляции и внешний вид мегаомметра

Испытание повышенным напряжением кабельных линий с бумажно-масляной изоляцией

Некоторые теоретические сведения по испытанию изоляции

Электрическая прочность изоляции определяется величиной напряженности электрического поля E_пр, при которой наступает пробой изоляции:

E_пр = U_пр/ d_из кВ/мм.

Напряженность электрического поля по элементам слоистой изоляции при переменном напряжении распределяется обратно пропорционально их диэлектрическим проницаемостям, а при постоянном – обратно пропорционально их проводимостям.

ε_б > ε_м. γ_б < γ_м.

При постоянном напряжении объемные заряды успевают накапливаться в изоляции и в ней протекает ток сквозной проводимости:

i = γ E = - γ dU_пр / d_из

Переменное напряжение будет нагружать масло, постоянное – бумагу. Различные значения величин напряженности электрического поля в элементах слоистой изоляции и изоляции, имеющей воздушные и другие включения, снижает пробивное напряжение всего диэлектрика в целом. Наличие дефектных мест в изоляции, главным образом, сказывается на снижение ее электрической прочности, так как возрастает напряженность поля в этих местах.

Создавшаяся неоднородность структур в локальных областях изоляции и связанная с ней неоднородность электрического поля обуславливает резкое возрастание плотности тока и может привести к пробою. Таким образом, условием снижения электрической прочности изоляции является рост проводимости и напряженности электрического поля в локальных областях диэлектрика.

Нормы испытаний электрооборудования приведены в нормативных документах, таких как ПУЭ, ПТЭЭП и соответствующих руководящих документах.

Испытательное напряжение прикладывается поочередно к каждой жиле кабеля, при этом две другие жилы кабеля и его металлическая оболочка (экран) должны быть заземлены. Испытательное напряжение поднимается плавно со скоростью 1…2 кВ/c до требуемого значения и поддерживается неизменным в течение времени, указанного в ПУЭ, ПТЭЭП [ ]. При проведении испытаний повышенным напряжением измеряются токи утечки и их ассимметрия по фазам.

Для этого используются электролаборатории, смонтированные на автомашинах и малогабаритные переносные установки. Схема испытания кабеля приведена на рис. 5. В табл. Приведены характеристики некоторых испытательных установок. Ток утечки контролируется с помощью микроамперметра, один полюс которого заземлен, а второй соединен с началом вторичной обмотки высоковольтного трансформатора 2. В цепь высоковольтного трансформатора и выпрямителя включен последовательно резистор R, ограничивающий ток в случае пробоя кабеля. Для питания выпрямителя используется трансформатор 1, подключаемый к сети 220 В.

Рисунок 5 –  Схема высоковольтной установки для испытания кабеля и

контроля тока утечки

Таблица 2

Испытательные установки

Тип параметр	АИД-70Ц	HPG50-H	HPG70-K	HPG50-D
Uисп, кВ	70	50	70	100
I, mA	10/20	14	13	15
Трансфор- матор	0,22/70 масляный	HTR35-1 сухой	HVT70-K сухой	HTR35-1 сухой

Нормируемые величины испытательного напряжения приведены в табл. 3.

Таблица 3.

Величины испытательных напряжений выпрямленного тока

кабелей напряжением 3—10 кВ

 Кабельные линии напряжением 6, 10,20, 35 кВ испытываются:

• вновь проложенные и после перекладки, перед засыпкой и включением;

• находящиеся в эксплуатации: по графику (плановые испытания), после ремонта, длительного отключения и т.п. (внеплановые испытания).

 Кабельные линии напряжением до 1 кВ испытываются:

• вновь проложенные - перед включением;

• после ремонта, запаривания, заливания и т.п. (внеплановые испытания).

 Кабельные линии 6, 10, 20 и 35 кВ с бумажной изоляцией, включая кабельные вставки и выкидки на воздушных линиях, испытываются:

а) 1 раз в год - для КЛЭП, питающих особо ответственных потребителей и объекты жизнеобеспечения города;

б) 1 раз в 3 года - для остальных КЛЭП;

в) 1 раз в 5 лет все остальные распределительные КЛЭП.

 В период испытания каждой фазы КЛЭП с бумажно-масляной изоляцией, периодически и на последней минуте испытания, производится отсчет тока утечки по показанию микроамперметра. У кабелей с бумажной изоляцией на напряжение до 10 кВ ток утечки составляет около 300 мкА, а для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена – 200 мкА. При удовлетворительном состоянии кабеля в случае подъема напряжения да счет зарядки его емкости ток утечки резко возрастает, затем быстро снижается до 10 - 20% максимального.

При испытаниях не должны наблюдаться скользящие разряды, толчки токов утечки, нарастание установившегося значения тока утечки. Сопротивление изоляции кабеля, измеренное мегомметром до и после испытаний должно быть одинаковым.

Изоляция кабеля считается удовлетворительной, если не произошло ее пробоя, а токи утечки и коэффициент несимметрии этих токов по фазам не превысили значений, приведенных в ПУЭ и ПТЭЭП.

Место пробоя кабельной линии должно быть обследовано и должна быть выяснена причина повреждения. Результаты вскрытий и разборок и заключение о причине повреждения оформляются протоколом. При наличии в кабеле заводского дефекта должна быть предъявлена рекламация изготовителю.

Результаты испытаний кабельных линий, причины их повреждения и выполненные мероприятия по ремонтам должны заноситься в паспорт кабельной линии.

2.4.3. Испытание кабельных линий с изоляцией из сшитого

полиэтилена

2.4.3.1. Требования к испытаниям кабельных линий с изоляцией из

сшитого полиэтилена. Общие теоретические положения.

Для обеспечения надежной работы силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена применяется система планово-профилактических испытаний.

Кабельные линии 10(6)кВ с изоляцией из СПЭ должны испытываться в соответствии с требованиями ПУЭ, ПТЭЭП, РД34.45-51.300-97 и ТУ16.К71-335-2004 (ТУ16.К71-359-2005).

Кабельные линии 10, 20 и 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, включая кабельные вставки, испытываются:

• перед включением КЛЭП в эксплуатацию,

• после ремонтов КЛЭП.

 Испытания защитных пластмассовых оболочек кабелей 10-20 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена осуществляются:

• перед включением КЛЭП в эксплуатацию;

• после ремонтов основной изоляции КЛЭП,

• в случаях проведения раскопок в охранной зоне КЛЭП и связанного с этим возможного нарушения целостности оболочек;

• периодически - через 2,5 года после включения в эксплуатацию затем 1 раз в 5 лет.

Распределение постоянного напряжения по толщине электрической изоляции кабелей из сшитого полиэтилена и пропитанной бумаги принципиально разное. За счет образования объемных зарядов у электродов на внутренней и наружной поверхностях изоляции из сшитого полиэтилена образуется локальная концентрация электрического поля, которая может привести к разрушениям в виде скользящих разрядов и пробою. Это неоднократно наблюдались при испытаниях КЛЭП на номинальное напряжение 10 – 35 кВ постоянным (выпрямленным) напряжением по нормам, предусмотренным в ПУЭ для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией, где величина испытательного напряжения составляет 10,3 U0.

Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена необходим щадящий метод испытаний напряжением сверхнизкой частоты 0,1...0,05 Гц. Испытания при очень низких частотах сменой полярности позволяют выявлять дефекты в изоляции без формирования объемных зарядов в структуре полиэтиленовой изоляции.