Контрольная работа: Основы проектирования и эксплуатации систем электроснабжения

Рис. 1.2.1 - Измерение сопротивления фазной (а) и междуфазной (б) изоляции кабеля

Электрическая прочность изоляции КЛ проверяется испытанием повышенным выпрямленным напряжением. Величина испытательного напряжения и длительность его приложения в зависимости от вида кабельной изоляции приведены в табл. 1.2.1.

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/с до требуемого значения и поддерживается неизменным в течение времени, указанного в табл. 1.2.1.

При проведении испытаний повышенным напряжением измеряются токи утечки и их несимметрия по фазам.

Таблица 1.2.1 Длительность измерения и испытательное напряжение

Изоляция кабеля считается удовлетворительной, если не произошло ее пробоя, а токи утечки и коэффициент несимметрии этих токов по фазам не превысили значений, приведенных в табл. 1.2.2.

Таблица 1.2.2 Допустимая величина токов утечки

У кабелей с пластмассовой защитной оболочкой (шлангом) дополнительным испытаниям повышенным выпрямленным напряжением подвергается защитная оболочка. Испытательное выпрямленное напряжение -10 кВ в течение 1 мин. подается между металлической оболочкой (экраном) и землей. При неуспешных испытаниях отыскивается место повреждения пластмассовой оболочки и выполняется ее ремонт.

На вертикальных участках кабелей напряжением 20...35 кВ с бумажной изоляцией контролируется осушение изоляции. Этот контроль осуществляется с помощью термометров, укрепленных на броне кабеля в верхней, средней и нижней частях вертикального участка. Разность показаний термометров более чем на 2...3°С свидетельствует о сильном осушении изоляции и начавшемся процессе ее пробоя. В этом случае вертикальный участок кабеля должен быть выведен из эксплуатации и заменен.

У одножильных кабелей, собранных в трехфазную группу, измеряется токораспределение. Неравномерность распределения токов по фазам должна быть не более 10%.

После отсоединения кабеля от оборудования, профилактических испытаний, монтажа или перемонтажа кабельных муфт должны быть проверены фазировка кабеля и целостность его жил. Сущность фазировки заключается в проверке соответствия фаз А, В и С кабеля фазам А, В и С, например, распределительного устройства, к шинам которого подключается кабель после отсоединения.

Определение целостности жил выполняется мегаомметром. Измерения сопротивления проводят между каждой парой фаз с одного конца кабеля. Жилы кабеля на другом конце замыкаются между собой. При целых жилах кабеля мегаомметр при всех измерениях должен показать нулевое сопротивление.

1.3 Маркировка кабельных линий

Все смонтированные кабели должны иметь маркировку (бирки) стандартной формы: круглой -- для силовых кабелей высокого напряжения; прямоугольной -- для силовых кабелей до 1 кВ, треугольной -- для контрольных кабелей. Для кабелей, проложенных в земле и сооружениях, применяют бирки из пластмассы, привязываемые к кабелю оцинкованной проволокой. Надписи на пластмассовых бирках выполняют несмываемыми красками, на металлических набивают буквы и цифры. Бирки на кабелях, проложенных в земле, устанавливают через каждые 100 м трассы (на всех поворотах, у каждой муфты и при входах в сооружения) и обматывают двумя-тремя слоями смоляной ленты. На бирках указывают марку, напряжение, наименование кабельной линии, для муфт и заделок -- номер, дату монтажа и фамилии монтеров, проводивших монтаж.

Кабельные трассы маркируют опознавательными знаками (пикетами), устанавливаемыми в виде столбиков из бетона. Допускаются опознавательные знаки в виде надписей на стенах постоянных сооружений. Пикетные столбики (или надписи на стенах) делают через каждые 100--150 м трассы, на всех поворотах и у мест нахождения соединительных муфт.

1.4 Определение мест повреждения

Несмотря на периодический осмотр кабельных трасс и проведение профилактических испытаний, при эксплуатации имеют место повреждения (случайные отказы) КЛ. Как правило, это пробой изоляции, реже - обрыв фаз.

Поврежденный кабель отсоединяется с обоих концов от оборудования и с помощью мегаомметра определяется характер повреждения: измеряется сопротивление изоляции между каждой фазой и заземленной металлической оболочкой и между каждой парой фаз. Измерения проводят с одного конца кабеля. Фазные жилы другого конца кабеля разомкнуты (для определения замыканий) или замкнуты и заземлены (для определения обрывов).

Результаты измерений могут не выявить характер повреждения, поскольку переходное сопротивление в месте повреждения может быть достаточно высоким, в частности, из-за затекания места пробоя изоляции маслоканифольным составом (заплывающий пробой) в кабелях с бумажной пропитанной изоляцией.

Для снижения переходного сопротивления изоляция кабеля в месте повреждения прожигается. Для этого на кабель подается напряжение, достаточное для пробоя изоляции в месте повреждения. После некоторого времени повторения пробоев переходное сопротивление в месте повреждения уменьшается, разрядное напряжение снижается, а ток разряда увеличивается. Изоляция прожигается этим током, переходное сопротивление в месте повреждения уменьшается.

После определения характера повреждения выбирается способ и аппаратура для определения места повреждения кабеля.

По точности определения места повреждения различают относительные и абсолютные методы. Относительные методы имеют определенную погрешность и позволяют определить лишь зону повреждения. Относительные методы подразделяются на импульсный, петлевой и емкостной.

Точное место повреждения позволяют найти абсолютные методы такие, как индукционный и акустический.

При практическом поиске мест повреждения КЛ используется сочетание относительных и абсолютных методов. С помощью относительного метода определяется зона повреждения, а затем в этой зоне отыскивается место повреждения абсолютным методом [9].

1.5 Допустимые нагрузки при эксплуатации

Для каждой КЛ при вводе в эксплуатацию устанавливается допустимая токовая нагрузка. Эта нагрузка определяется по условию, что температура жил кабеля будет не выше длительно допустимой температуры , нормируемой [10].

Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией величина зависит от номинального напряжения (см. табл. 1.5.1).

Таблица 1.5.1 Длительно допустимая температура кабелей различных классов напряжений

Для кабелей:

- с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлорида ;

- с изоляцией из сшитого полиэтилена ;

- с резиновой изоляцией .

Перегрев изоляции кабеля выше заметно ускоряет процесс ее старения и, следовательно, сокращает срок службы кабеля.

Непосредственное измерение температуры жилы кабеля представляет значительные трудности. Поэтому для проверки теплового режима кабель нагружают током и снимаются показания с термодатчиков, установленных на стальной броне (оболочке или шланге) кабеля.

Температура жилы кабеля рассчитывается по формуле

(1.5.1)

где - температура брони (оболочки или шланга), измеренная при испытании;

- превышение температуры жилы кабеля над температурой брони (оболочки или шланга).

Величина рассчитывается по эмпирической формуле или определяется по номограммам. Одна из таких номограмм для кабелей с алюминиевыми жилами, находящихся в эксплуатации от 5 до 25 лет, приведена на рис. 1.5.1.

Токовая нагрузка КЛ, при которой , соответствует допустимой длительной нагрузке.

Рис. 1.5.1 - Разность температур между броней и алюминиевыми жилами кабелей напряжением 10 кВ

В практической эксплуатации действительную токовую нагрузку кабеля сопоставляют с длительно допустимым током , приводимым в справочной литературе [11, П.1]. Длительный режим работы кабеля считается допустимым при выполнении условия

,(1.5.2)

где - поправочный коэффициент.

Принимаемые по справочным данным поправочные коэффициенты учитывают реальную температуру охлаждающей среды, количество кабелей в земляной траншее, удельное тепловое сопротивление грунта, срок службы кабеля и другие факторы.

Одновременно с контролем силы тока нагрузки выполняют измерения рабочего напряжения кабельных линий. В нормальных условиях эксплуатации напряжение не должно превышать значение номинального напряжения более чем на 15 %.

В сетях с изолированной нейтралью или в компенсированных сетях допускается работа кабельных линий в режиме однофазного замыкания на землю. Продолжительность работы в режиме однофазного замыкания на землю определяется расчетным путем и составляет обычно не более 2 ч.

При эксплуатации КЛ допускаются кратковременные перегрузки, например, на период ликвидации аварии. Допустимые перегрузки кабелей напряжением до 10 кВ в зависимости от вида изоляции составляют:

- кабели с бумажной изоляцией - на 30%;

- изоляцией из полиэтилена и поливинилхлорида - на 15%;

- из резины - на 18%;

- сшитого полиэтилена - на 25%;

- для кабелей со всеми видами изоляции, находящихся в эксплуатации более 15 лет, перегрузки должны быть снижены до 10%.

Указанные перегрузки допускаются продолжительностью не более 6 часов в сутки в течение 5 суток. Суммарная продолжительность перегрузки в год не должна превышать 100 ч.

Для кабелей напряжением 20-35 кВ с бумажной изоляцией перегрузки не допускаются.

Контроль нагрузочного режима КЛ осуществляется снятием графиков нагрузки, выполняемым не реже 2 раз в год. Причем один раз контроль осуществляется в период зимнего максимума нагрузки.

1.6 Ремонт кабельных линий

КЛ ремонтируются при их повреждениях, например при пробое изоляции кабеля, а основной операцией при ремонте КЛ является установка новой или замена существующей кабельной муфты. Таким образом, при эксплуатации КЛ используется система аварийно-восстановительного ремонта.

При повреждении кабеля обслуживающий персонал должен отыскать место повреждения, а при прокладке кабеля в земляной траншее - раскопать участок траншеи в этом месте.

Земляные работы, выполняемые механизированным способом, представляют большую опасность для проложенных в земле кабелей. Допускаемые границы выполнения таких работ зависят от типа и марки применяемых механизмов. Однако во всех случаях расстояние от трассы кабеля должно быть не менее 1 м. На более близком расстоянии от трассы работы выполняют только вручную лопатами.

Объем работ при текущих и капитальных ремонтах КЛ определяется по результатам предшествующих осмотров, испытаний и измерений. Для планирования ремонтов КЛ ведется следующая эксплуатационно-техническая документация:

- паспорта КЛ;

- листки осмотров;

- кабельный журнал;

- акты скрытых работ с указанием пересечений и сближения кабелей со всеми подземными коммуникациями;

- акты на монтаж кабельных муфт;

- протоколы измерения сопротивления изоляции;

- протоколы испытаний изоляции КЛ повышенным напряжением;

- протоколы измерения сопротивлений заземляющих устройств;

- журналы неисправностей КЛ;

- журналы учета работ на КЛ и другие документы.

На основании этих документов составляется многолетний график работ, в котором указывается перечень всех кабельных линий и годы их вывода в ремонт в соответствии с техническим состоянием. На основании многолетнего графика составляются годовые графики работ.

При капитальном ремонте КЛ выполняются следующие основные работы:

- выборочное шурфление кабельных траншей с оценкой состояния кабелей и муфт;

- полное вскрытие кабельных каналов с исправлением раскладки кабелей, устранением коррозии оболочек, чисткой каналов, заменой или ремонтом конструкций для крепления кабелей;

- переразделка дефектных муфт;