Тема 9. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ. Кафедра электроснабжения Томского политехнического университета. Лектор – доцент кафедры Тарасов Е.В.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Осмотр Осмотры проводят с целью визуального обнаружения неисправностей и дефектов. -КЛ на напряжение до 35 кВ, проложенные открыто, должны осматриваться не реже 1 раза в 6 месяцев; -КЛ, проложенные в земле – не реже 1 раза в 3 месяца; -Внеочередные осмотры КЛ должны проводиться в период паводков и после ливневых дождей; -После отключения КЛ релейной защитой;

Осмотр -На трассе КЛ, проложенных в земле, проверяется наличие знаков привязки линии к постоянным ориентирам (или пикетов на незастроенной территории); -Отсутствие вспучивания или проседания грунта; -Не должно производиться каких-либо работ, раскопок, складирования строительных материалов, свалок мусора.

Осмотр -Правилами охраны электрических сетей для КЛ, проложенной в земле, устанавливается охранная зона в размере 1 м с каждой стороны от крайних кабелей. -Любые работы в охранной зоне КЛ должны выполняться с разрешения и под наблюдением организации, эксплуатирующей КЛ. -В местах выхода кабеля из земли, например, на стену здания или опору ВЛ, должна быть защита кабеля от механических повреждений.

Осмотры КЛ, проложенных в кабельных сооружениях (тоннелях, эстакадах и других), проводят два человека. -С помощью газоанализатора проверяется отсутствие в кабельных сооружениях газов, состояние освещения и вентиляции. -Проверяется общее состояние кабельных сооружений, наличие средств пожаротушения, отсутствие посторонних предметов. -Все металлические конструкции кабельных сооружений должны быть покрыты негорючим антикоррозийным составом.

Осмотр -Кабельные туннели должны быть оборудованы средствами для отвода ливневых и почвенных вод. Эти средства должны находиться в исправном состоянии. -Температура воздуха внутри сооружений должна превышать температуру наружного воздуха не более чем на 10°С (По температуре внутри кабельных сооружений косвенно контролируется тепловой режим кабелей).

Осмотр -Проверяется состояние антикоррозийного покрова металлических оболочек кабелей, расстояния между кабелями, состояние соединительных и концевых кабельных муфт, отсутствие следов вытекания масла или кабельной мастики. -На открыто проложенных кабелях должны быть бирки, прикрепляемые в начале и в конце кабеля и через 50 м. На них указываются: марка и сечение кабеля, напряжение, номер или другое обозначение линии. На бирках муфт должны быть отмечены номер муфты и дата ее монтажа.

Все замеченные при осмотрах дефекты и неисправности КЛ заносятся в листок осмотра. Эти дефекты и неисправности в зависимости от их характера устраняются при текущем техническом обслуживании. Повреждения аварийного характера должны быть устранены немедленно.

ДОПУСТИМЫЕ НАГРУЗКИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ. Допустимая токовая нагрузка устанавливается для каждой КЛ при вводе в эксплуатацию. Эта нагрузка вытекает из условия, что температура жил кабеля будет не выше длительно допустимой нормируемой температуры Θдоп. Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией величина Θдоп. зависит от номинального напряжения Uном. Uном, кВ до Θдоп, °С

Для кабелей: - с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлорида Θдоп = 70°С; -с изоляцией из сшитого полиэтилена Θдоп = 90°С; - с резиновой изоляцией Θдоп =65°С. Перегрев изоляции кабеля выше Θдоп заметно ускоряет процесс ее старения и, следовательно, сокращает срок службы кабеля.

Для проверки теплового режима кабель нагружают током и снимаются показания термодатчиков, установленных на стальной броне (оболочке или шланге) кабеля. Температура жилы кабеля Θж рассчитывается по формуле: Θж = Θб +Θ, где Θб – температура брони (оболочки или шланга), измеренная при испытании; Θ – превышение температуры жилы кабеля над температурой брони (оболочки или шланга).

Разность температур между броней и алюминиевыми жилами кабелей напряжением 10 кВ. Кабели с алюминиевыми жилами, находились в эксплуатации от 5 до 25 лет

В практической эксплуатации действительную токовую нагрузку кабеля I сопоставляют с длительно допустимым током Iдоп, приводимым в справочной литературе. Длительный режим работы кабеля считается допустимым при выполнении условия: I < kIдоп, где k – 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.

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%; - 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 кВ с бумажной изоляцией перегрузки не допускаются

ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ИСПЫТАНИЯ. Особое внимание при техническом обслуживании КЛ уделяется кабельной изоляции. Одним из средств контроля состояния изоляции является измерение ее сопротивления, выполняемое мегаомметром. Отсчет величины сопротивления изоляции осуществляется приблизительно через 1 минуту после начала процесса измерения. Сопротивление изоляции кабелей на напряжение до 1 кВ должно быть не менее 0,5МОм. Сопротивление изоляции кабелей на напряжение выше 1 кВ не нормируется.

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

Электрическая прочность изоляции КЛ проверяется испытанием повышенным выпрямленным напряжением. Величина испытательного напряжения Uисп и длительность его приложения t в зависимости от вида кабельной изоляции приведены в табл. Uном, кВ до Бумажная пропитанная изоляция Uисп, кВ / t, мин 2.5/ /5 36/560/5100/5175/ 5 Пластмассовая и СПЭ изоляция Uисп, кВ / t, мин 2,5/57,5/536/560/5 Резиновая изоляция Uисп, кВ / t, мин 6/512/520/5

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 кВ/c до требуемого значения и поддерживается неизменным в течение времени, указанного в табл. При проведении испытаний повышенным напряжением измеряются токи утечки и их несимметрия по фазам.

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. Uном, кВ Iут, мА 0,20,51,51,8 Iут max/Iут min 2333

На вертикальных участках кабелей напряжением 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 МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЯ. При эксплуатации имеют место повреждения (случайные отказы) КЛ. Как правило, это пробой изоляции, реже – разрыв 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. -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.

По точности определения места повреждения различают относительные и абсолютные методы. -Относительные методы имеют определенную погрешность и позволяют определить лишь зону повреждения. Это импульсный, петлевой и емкостной методы. - Абсолютные методы, такие, как индукционный и акустический позволяют найти точное место повреждения.

Экран прибора при определении зоны повреждения кабеля импульсным методом: а – при замыкании; б – при обрыве. Импульсным методом определяется зона однофазного или многофазного замыкания, зона обрыва любого количества фазных жил. Скорость распространения электромагнитных волн составляет около 160 м/мкс. Поэтому расстояние вычисляется так:

Схема определение зоны повреждения петлевым методом. Петлевой метод применяется для определения зоны однофазных и двухфазных замыканий на землю. Этот метод основан на измерении омического сопротивления жил кабеля до места повреждения. На одном конце кабеля замыкаются нормальная и поврежденная жилы (образуется петля). Измерения проводятся с другого конца кабеля (см. рис. 4.4). Для измерения сопротивлений R2 и R4 может использоваться, например, мост постоянного тока.

Емкостной метод позволяет определить зону обрыва фазных жил кабеля. Метод базируется на измерении емкости между каждой жилой и заземленной металлической оболочкой кабеля. Пусть измеренная емкость оборванной жилы составляет Сх, а измеренная емкость целой жилы – С. Расстояние до места обрыва составляет где bo – удельная емкостная проводимость кабеля, определяемая по справочным данным.

Индукционный метод позволяет определить место многофазных замыканий в кабеле после успешного прожига изоляции в месте повреждения. Метод основан на улавливании магнитного поля, создаваемого вокруг кабеля протекающим по нему током. Улавливание поля производится с помощью специальной поисковой катушки, имеющей магнитный сердечник для концентрации поля.

Акустический метод позволяет определить место однофазных и многофазных замыканий в кабеле при заплывающем пробое. В поврежденную жилу (в поврежденные жилы) периодически подаются импульсы постоянного напряжения, например, от накопительного конденсатора. В месте повреждения возникают разряды, вызывающие акустический шум. Уровень этого шума прослушивается с поверхности земли, например, с помощью стетоскопа или прибора с пьезодатчиком-преобразователем механических колебаний в электрические.

РЕМОНТ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ Основные причины повреждения кабельных линий напряжением 1-10 кВ следующие: - предшествующие механические повреждения - 43 %; - непосредственные механические повреждения строительными и другими организациями - 16 %. - дефекты в соединительных муфтах и концевых заделках во время монтажа - 10 %; - повреждение кабеля и муфт в результате осадки грунта - 8 %; - коррозия металлических оболочек кабелей - 7 %; - дефекты изготовления кабеля на заводе - 5 %; - нарушения при прокладке кабеля - 3 %; - старение изоляции из-за длительной эксплуатации или перегру­зок - 1 %; - прочие и неустановленные причины - 7 %.

Аварийным ремонтом называется такой, когда после отключения кабельной линии потребители всех категорий остались без напряжения и нет возможности подать напряжение по кабелям высокого или низкого напряжения, в том числе по временным шланговым кабелям, или когда резервная линия, на которую передана нагрузка, недопустимо перегружается и нет возможности дальнейшей разгрузки или требуется ограничение потребителей.

Срочным ремонтом называется такой, когда приемники первой или особо важные второй категории лишаются автоматического резервного питания, а для приемников всех категорий нагрузка на оставшихся кабельных линиях вызывает их перегрузку или ограничение потребителей. К срочному ремонту кабельных линий приступают ремонтные бригады по указанию руководства энергослужбы в течение рабочей смены.

Плановый ремонт - это ремонт всех кабельных линий, не указанных выше, который выполняется по плану-графику, утвержденному руководством энергослужбы. План-график ремонтов кабельных линий составляется ежемесячно на основе записей в журналах обходов и ос­мотров, результатов испытаний и измерений, а также по данным диспетчерских служб.

При ремонте эксплуатируемых кабельных линий выполняются следующие работы: - подготовительные - отключение кабельной линии и ее заземление, ознакомление с документацией и уточнение марки и сечения кабеля, выписка наряда- допуска по технике безопасности, погрузка материа­лов и инструмента, доставка бригады на место работы; - подготовка рабочего места - выполнение шурфов, раскопка котло­ванов и траншей определение ремонтируемого кабеля, ограждение рабочего места и мест раскопок, определение кабеля в РП (ТП) или в ка­ бельных сооружениях, проверка ОТСУТСТВИЯ горючих и взрывоопасных газов, получение разрешения на огневые работы; - подготовка к монтажу - допуск бригады, прокол кабеля, разрезание кабеля или вскрытие муфты, проверка изоляции на наличие влаги отрезание участков поврежденного кабеля, установка палатки;

- прокладка ремонтной кабельной вставки; - ремонт кабельной муфты - разделка концов кабеля, фазировка кабелей, монтаж соединительных муфт (или муфты и заделки); - оформление окончания работ - закрытие дверей РУ, ТП, кабельных сооружений, сдача ключей, засыпка котлованов и траншей, уборка и погрузка инструмента, доставка бригады на базу, составление исполнительного эскиза и внесение изменений в документацию кабельной линии, отчет об окончании ремонта; - измерения и испытания кабельной линии.

К простым ремонтам относятся, например, такие, как ремонт наружных покровов (джутового покрова, поливинилхлоридного шланга), покраска и ремонт бронелент, ремонт металлических оболочек, ремонт концевых заделок без демонтажа корпуса и т.п. Перечисленные ремонты выполняются в одну смену одной бригадой (звеном).

К сложным относятся такие ремонты, когда приходится заменять большие длины кабеля в кабельных сооружениях с предварительным демонтажем вышедшего из работы кабеля или прокладывать в земле новый кабель на участке длиной несколько десятков метров (в редких случаях в сотни метров). Выполнение ремонтов усложняется в большинстве случаев тем, что кабельная трасса проходит по сложным участкам с многими поворотами, с пересечением шоссейных дорог и инженерных коммуникаций, при большой глубине залегания кабеля, а также в зимнее время, когда необходимо отогревать землю. При выполнении сложных ремонтов прокладывается новый участок кабеля (вставка) и монтируются две соединительные муфты.

РЕМОНТ ЗАЩИТНЫХ ПОКРОВОВ Ремонт наружного джутового покрова выполняется подмоткой смоляной лентой в два слоя с 50 %- ным перекрытием с последующей про­мазкой этого участка разогретой битумной мастикой МБ 70 (МБ 90). Ремонт поливинилхлоридного шланга и оболочек - сварка, которая в струе горячего воздуха (при температуре °С) производится с применением сварочного пистолета с электрическим подогревом воздуха или воздушным пистолетом.

Сварочный пистолет ПС-1 с электрическим подогревом: 1- сопло для выхода горячего воздуха; 2- нагревательная воздушная камера; 3- штуцер для подачи сжатого воздуха; провод электропроводки.

Газовоздушный пистолет: 1- сопло для выхода горячего воздуха; 2- нагревательная воздушная камера; 3-резиновая трубка; 4- кран для воздуха; 5- кран для пропан – бутана; 6- штуцер для подачи сжатого воздуха; 7 – штуцер для подачи пропан - бутана.

Покраска бронелент. При обнаружении во время обходов в кабельных сооружениях на открыто проложенных кабелях разрушений бронепокровов кабеля коррозией выполняется их покраска. Рекомендуется применять термостойкие пентафталевые лаки ПФ-170 или ПФ-171 (ГОСТ ) или термостойкую маслобитумную краску БТ-577 (ГОСТ ). Лучшим способом покраски является применение краскораспылителя, а при его отсутствии - кисти.

Ремонт бронелент. На открыто проложенных кабелях обнаруженные участки разрушенных бронелент обрезаются и удаляются. В местах отрезанных лент выполняются временные бандажи. Рядом с временными бандажами обе ленты тщательно зачищаются до металлического блеска и облуживаются припоем ПОССу 30-2, после чего провод зазем­ления крепится бандажами из оцинкованной проволоки диаметром 1 - 1,4 мм и припаивается этим же припоем. Сечение проводника заземления выбирается в зависимости от сечения жил кабеля, но не менее 6 мм 2.

В тех случаях, когда возможны механические воздействия на ремонтируемом участке кабеля, на него дополнительно наматывается по повиву один слой бронеленты, предварительно демонтируемый с отрезка кабеля с неповрежденной броней. Лента наматывается с 50 %-ным пе­рекрытием и закрепляется бандажами из оцинкованной проволоки. Проводник заземления в этом случае по всей длине перемычки должен быть распушен в целях создания плотного облегания брони вокруг участка ремонтируемого кабеля.

РЕМОНТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК. При повреждении оболочки кабеля (трещины, проколы), когда имеется течь маслоканифольного состава на этом участке, по обе сто­роны от места повреждения на расстоянии по 150 мм от места повреж­дения удаляется оболочка с кабеля. Снимается верхний слой поясной изоляции и проверяется на влажность в разогретом парафине.

Если влага отсутствует и изоляция не разрушена, ремонтируется свинцовая или алюминиевая оболочка. В том случае, если влага проникла под оболочку или повреждена поясная изоляция, а также изоляция жил, участок кабеля вырезается на всей длине, где имеется влага или повреждения изоляции. Вместо него вставляется необходимой длины отрезок кабеля и выполняется монтаж двух соединительных муфт. Сечение и напряжение кабеля должны соответствовать вырезанному участку. Марку кабеля для вставки можно применять другую, но по своей конструкции аналогичной вырезанному участку.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ БУМАЖНОЙ ИЗОЛЯЦИИ В тех случаях, когда токопроводящие жилы не повреждены, а изоляция жил и поясная изоляция повреждены, но в ней отсутствует влага, выполняется восстановление изоляции с последующим монтажом разрезной свинцовой соединительной муфты. Производится раскопка кабеля до такой длины, чтобы можно было создать достаточную слабину кабеля для разведения жил между собой. После разведения жил и удаления старой изоляции восстанавливается фазная и поясная изоляция. Указанный ремонт можно выполнять только на горизонтальных участках кабельных трасс

РЕМОНТ ТОКОПРОВОДЯЩИХ ЖИЛ При разрыве жил кабеля на незначительной длине и возможности подтянуть кабель за счет «змейки», выполненной при прокладке, производится обычный ремонт соединительной муфты. Если запаса кабеля недостаточно, могут применяться удлиненные соединительные гильзы и муфты. Во всех остальных случаях при ремонте токопроводящих жил кабеля применяется вставка кабеля и выполняется монтаж двух соединительных муфт.

РЕМОНТ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ МУФТ Необходимость ремонта соединительной муфты или монтаж вставки кабеля и двух соединительных муфт устанавливается после осмотра муфты и ее разборки. Если невозможно установить удлиненную муфту из-за больших разрушений, то применяется вставка кабеля с монтажом двух муфт по технологии, предусмотренной технической документацией. В этом случае ремонт поврежденной соединительной муфты осуществляется вырезанием дефектной муфты и участков кабеля.

РЕМОНТ КОНЦЕВЫХ МУФТ НАРУЖНОЙ УСТАНОВКИ. Поврежденная муфта обрезается, проверяется изоляция кабеля на влажность, и, если бумажная изоляция не увлажнена, выполняется монтаж муфты в соответствии с требованиями технической документации. Если запаса кабеля недостаточно, то на конце кабельной линии выполняется вставка кабеля необходимой длины. В этом случае необходимо монтировать соединительную и концевую муфты.

РЕМОНТ КОНЦЕВЫХ ЗАДЕЛОК -При разрушении корпуса заделки и выгорании жил в корешке ремонт заделок выполняется так же, как и ремонт концевых муфт, за исключением того, что корпус заделки и детали нельзя использовать повторно. -Ремонт концевых заделок из поливинилхлоридных лент производится при наличии пропиточного состава в корешке или на жилах, при растрескивании и обрывах лент. Технология ремонта заключается в демонтаже старых лент и подмотке на жилах новых лент ПВХ или ЛЭТСАР.

Установка ремонтной формы для устранения течи пропитывающего состава в месте ввода кабеля в корпус заделки: 1 корпус заделки; 2- ремонтная форма; 3- место течи.

Установка ремонтной формы для устранения течи в месте выхода жил из корпуса заделки: 1 - ремонтная форма; 2 - место течи, 3 - корпус заделки.