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

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

2 ЭКСПЛУАТАЦИЯ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

3 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;

4 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.

5 Осмотр -Правилами охраны электрических сетей для КЛ, проложенной в земле, устанавливается охранная зона в размере 1м 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.

6 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.

7 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).

8 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 50м. 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.

9 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.

10 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

11 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.

12 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).

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

14 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.

15 При эксплуатации КЛ допускаются кратковременные перегрузки, например, на период ликвидации аварии. Допустимые перегрузки кабелей напряжением до 10кВ 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

16 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 1кВ должно быть не менее 0,5МОм. Сопротивление изоляции кабелей на напряжение выше 1кВ не нормируется.

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

18 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

19 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.

20 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

21 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%.

22 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.

23 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).

24 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.

25 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.

26 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.

27 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:

28 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.

29 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.

30 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.

31 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.

32 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 %.

33 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.

34 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.

35 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.

36 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;

37 - 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.

38 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).

39 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.

40 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.

41 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.

42 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.

43 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.

44 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 - 1,4мм и припаивается этим же припоем. Сечение проводника заземления выбирается в зависимости от сечения жил кабеля, но не менее 6мм 2.

45 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.

46 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 150мм от места повреж­дения удаляется оболочка с кабеля. Снимается верхний слой поясной изоляции и проверяется на влажность в разогретом парафине.

47 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.

48 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

49 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.

50 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.

51 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.

52 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.

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

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