Виды повреждений кабельных линий
Кабельные линии электропередачи широко используются для приема, распределения и передачи электроэнергии потребителям. Кабельные линии, как и любой элемент электрических сетей, в процессе эксплуатации может повредиться.
Одна из основных задач в электроэнергетике — обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей, поэтому необходимо, по возможности, минимизировать риски повреждения кабельных линий.
Рассмотрим, какие бывают виды повреждений кабельных линий, и по какой причине происходит то или иное повреждение.
Однофазное замыкание на землю
Однофазное замыкание одной из фаз кабеля на землю является одним из наиболее распространенных повреждений кабельных линий. При данном повреждении одна из токоведущих фаз вследствие нарушения целостности изоляции контактирует с внешней, экранирующей оболочкой кабеля, которая заземлена.
Однофазные замыкания, в свою очередь, классифицируют по величине переходного сопротивления в месте замыкания.
Первый тип — замыкание с высоким сопротивлением в месте контакта, так называемый заплывающий пробой изоляции. При данном повреждении в электрической сети наблюдается хаотичное изменение фазных напряжений.
Второй тип — замыкание с небольшим сопротивлением от нескольких Ом до нескольких десятков кОм. В данном случае в электрической сети будет наблюдаться существенный перекос фазных напряжений, при этом на поврежденной фазе напряжение будет ниже, а на двух других фазах выше. Чем меньше сопротивление в месте замыкания фазы, тем больше перекос напряжения.
Третий тип — полное замыкание одной жилы кабеля, то есть переходное сопротивление в месте замыкания близко к нулю. При данном повреждении напряжение на поврежденной фазе отсутствует, на двух других фазах напряжение вырастает до линейного.
Однофазное замыкание на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью является аварийным режимом, поэтому линия с данным повреждением будет обесточена действием защиты от сверхтоков.
В сетях, работающих в режиме изолированной нейтрали, данный тип повреждения не является аварийным, поэтому кабель может продолжительное время находиться под напряжением, пока не будет обнаружен и отключен от сети поврежденный участок. Поэтому очень часто однофазное замыкание на землю на кабельной линии в сети с изолированной нейтралью быстро переходит в междуфазное замыкание и происходит автоматическое отключение линии.
Междуфазное замыкание двух или трех фаз
Второй по распространенности тип повреждения — короткое замыкание двух или трех фаз кабельной линии. В большинстве случаев замыкание между жилами кабеля происходит через экранирующую заземленную оболочку — то есть в данном случае наблюдается двух или трех фазное замыкание на землю.
Данный тип повреждения является наиболее тяжелым и характеризуется, как правило, большими токами, которые должны быть отключены действием защиты, независимо от класса напряжения и режима работы электрической сети. Если по какой-то причине происходит задержка срабатывания защиты кабельной линии, то в месте замыкания появляется видимое повреждение, вплоть до полного разрыва кабеля в месте короткого замыкания.
Причины однофазных и междуфазных коротких замыканий:
неправильный выбор типа и сечения кабеля, защитных аппаратов или неправильный выбор уставки устройств релейной защиты и автоматики;
эксплуатация кабеля в недопустимых условиях окружающей среды;
заводские дефекты либо дефекты, возникшие в результате ошибок при монтаже кабельной линии;
повреждение кабельной линии при эксплуатации в результате внешнего механического воздействия, негативного влияния сторонних объектов и коммуникаций, которые находятся на недопустимом расстоянии к кабелю (по причине ошибок при монтаже кабеля или из-за несогласованных действий при строительстве различных объектов и прокладке коммуникаций);
естественный износ изоляционного материала и коррозии металлических конструктивных элементов кабельной линии.
Обрыв одной или нескольких жил
Еще один возможный тип повреждения кабеля — обрыв одной или нескольких жил. Обрыв жил происходит в результате нежелательного смещения или растяжения кабеля, по причине неправильно выбранного типа кабеля, допущении ошибок при монтаже на опорах, различных конструкциях или при прокладке в земле, а также в результате внешних механических воздействий.
Обрыв также может сопровождаться замыканием на землю, если между оборванной жилой и внешней заземленной оболочкой кабеля нарушена целостность изоляции. При этом заземление может быть как оборванных, так и целостных жил.
Нередко обрыв жил кабельной линии возникает возле соединительных муфт, как наиболее уязвимого участка кабельной линии. Причиной данного повреждения может быть ошибка при монтаже муфты, а также из-за постоянных смещений и просадок грунта.
На одной кабельной линии может быть одновременно несколько поврежденных участков, причем повреждения могут быть разного характера. Подобные повреждения могут возникнуть при механическом воздействии на кабель на разных участках.
Возможно, также причина может быть в наличии «слабых мест» (частичное нарушение целостности изолирующих материалов, заводской брак), которые выдерживали номинальную нагрузку, но при значительном превышении тока, который протекал при замыкании, произошло повреждение кабеля в данных местах.
По этой причине нередко возникают ситуации, когда после устранения повреждения на кабель подается напряжение и повторно срабатывает защита, что свидетельствует о наличии другого поврежденного участка на кабельной линии.
Поэтому перед подачей напряжения необходимо удостовериться в отсутствии других поврежденных участков на кабеле. Для этого производят измерение сопротивления изоляции кабеля мегомметром, а в высоковольтных сетях на протяженных кабельных линиях для поиска повреждений используют специальную испытательную установку.
Источник
Причины повреждений кабельных линий электропередач
Пост опубликован: 24 декабря, 2020
Силовые кабели играют очень важную роль в системе обеспечения бесперебойного электроснабжения машин и устройств. Многие кабельные линии имеют срок службы в несколько десятков лет, а значит, для них характерна более высокая частота отказов. По этой причине необходимо производить замену изношенных кабельных линий, в первую очередь, в худшем техническом состоянии. Но прежде всего определить, почему произошло повреждение кабеля.
Принимая во внимание приведенные выше утверждения, очень важно правильно оценить состояние кабеля, а также определить участки, особенно подверженные риску выхода из строя. Отключение электроэнергии может вызвать производственные потери и угрозы, связанные с отсутствием электроснабжения основных объектов и наиболее важных экономических структур города, провинции или даже всей страны. Приведенные выше соображения делают актуальным вопрос правильной оценки технического состояния кабельной линии. Такая оценка должна основываться на диагностических тестах, позволяющих обнаружить и локализовать дефекты, которые могут вскоре привести к отказу. Необходимо знать механизмы, приводящие к деградации изоляции кабеля, последствия этого старения и методы определения местоположения, позволяющие обнаружить ослабленные места.
Повреждение кабеля — причины
К основным факторам, вызывающим повреждение кабельных линий, относятся:
- электрические факторы, такие как перенапряжения, электрические и электростатические разряды, перегрузки или неправильные измерения свойств изоляции;
- повреждения, вызванные ненадлежащим качеством изготовления кабеля, в основном дефектами конструкции кабелей, жил или изоляции;
- влияние внешних факторов окружающей среды на эксплуатируемый кабель, в том числе влияние переменных температурно-климатических условий, пыли, влаги и всех химических факторов;
- повреждение, вызванное слишком продолжительной эксплуатацией, которое может включать в себя деградацию и старение изоляции, а также процессы химического преобразования, влияющие на использованный кабель;
- атмосферные факторы, например, осадки, общая влажность земли, на которой работает кабель, ветер, удары молнии или магнитное воздействие солнечных бурь;
- другие факторы, такие как вредное воздействие животных и грызунов, неправильная работа кабеля, неправильная установка или механическое повреждение.
Большинство неисправностей кабеля вызвано множеством факторов, действующих одновременно или последовательно. Для кабелей, работающих в грунте, одним из наиболее серьезных факторов повреждения является смещение грунта вдоль трассы кабеля, в результате чего одна часть кабеля растягивается, а другая раздавливается.
Подобные движения чаще всего происходят в районах активных горных работ, на искусственно созданных земляных насыпях, в горных и высокогорных районах, а также в сейсмически активных районах. Сильные напряжения в почве вызывают сдвиг диэлектрика в кабеле, что приводит к разрыву изоляции и разрыву кабельных муфт и других кабельных соединений. Диэлектрические сдвиги особенно опасны для кабелей с бумажно-масляной изоляцией.
Что еще влияет на повреждение кабельных соединений
К другим типам повреждений кабеля относятся:
- механические ,
- электролитические
- коррозионные повреждения.
Повреждения этих типов вызывают разрушение металлических оболочек кабелей в бумажно-масляной изоляции и проникновение влаги, что приводит к многочисленным повреждениям внутри кабеля, а также к повреждению внешнего изоляционного покрытия кабелей любого типа.
В термопластичных кабелях из ПВХ или полиэтилена попадание влаги также вызывает повреждение герметизирующего покрытия и образование водяного дерева. Питтинговая изоляция кабеля образуется из-за эрозии диэлектрика в результате частичных разрядов. Такие отказы характеризуются высоким переходным сопротивлением. Для раннего обнаружения повреждений этой модели используются испытания напряжением.
При испытании кабеля определяется его волновое сопротивление и коэффициент распространения. Значение импеданса зависит от типа кабеля и различается для коаксиального кабеля, установочного кабеля или кабеля питания. Два кабеля с одинаковым изоляционным материалом, изготовленные разными производителями, могут иметь разные значения одного и того же коэффициента. Примеры значений коэффициента распространения для выбранных типов диэлектрика:
- бумага пропитанная маслом 0.50-0.56n;
- полиэтилен 0,64н с пенопластом;
- полиэтилен 0,67н;
- тефлон 0,71н;
- 0,94-0,98н воздух.
Правильное определение коэффициента распространения важно при определении расстояния до места повреждения. Коэффициент распространения зависит от:
- типа используемой изоляции;
- геометрии кабеля;
- срока службы кабеля.
Повреждение кабеля — параметры измерительной системы
После определения параметров кабеля определяются параметры измерительной системы. Сначала выбирается соответствующий диапазон измерения с учетом того, что излучаемый импульс ослабляется в кабеле, а его амплитуда уменьшается по мере удаления от устройства. Уровень демпфирования зависит от:
- типа кабеля;
- срока службы;
- качества связей.
Системы регистрации играют важную роль в процессе обнаружения неисправностей. Они используются как автономные системы или системы, оснащенные автоматикой защиты. Системы регистрации аварийных процессов лучше всего выполняют свою роль, поскольку они могут регистрировать мгновенные значения фазных токов и напряжений, а также сигналы автоматики защиты, связанные с работой устройств, установленных на обоих концах линии или системного устройства.
Благодаря сохраненным в памяти устройства значениям напряжения и тока определяется тип повреждения и его временной ход. Значения тока и напряжения регистрируются за мгновение до возникновения отказа посредством задержки времени устройства, установленного на линии. Таким образом, можно определить момент повреждения и спрогнозировать его развитие. Значение напряжений и токов — это основа, необходимая для расчета расстояния от места повреждения.
Источник
Повреждения кабельных линий
Кабельные линии (КЛ) распространены почти на все классы напряжения от 0,4 кВ и выше. Постоянно происходит модернизация и внедрение нового электрооборудования, соответственно и внедряются новые кабельные линии. Однако, и старые продолжают эксплуатироваться, обрастая новыми муфтами, после очередного пробоя.
В процессе эксплуатации всегда возможны повреждения существующих кабельных линий.
Одна жила на землю — однофазное КЗ. Самый распространенный вид повреждения до 10 кВ. Одна фаза замыкается на экранирующую оболочку кабеля. В зависимости от величины переходного сопротивления в месте замыкания можно разделить данный вид на три группы:
Причинами повреждения кабельных линий (почему именно произошло нарушение работы) могут быть самые разнообразные ситуации, перечислим некоторые:
- механические повреждения при раскопках кабельных трасс (пробитие, вмятины)
- дефекты монтажа муфт
- заводские дефекты
- коррозия оболочки кабеля (из-за хим.реагентов, попадающих в почву, где проложен кабель)
Я так был свидетелем, не запускался электродвигатель при проведении опытов. Пошли от ячейки проверять, что не так. Оказалось, что-то с котла стекало прямо в почву на улицу, а там была трасса кабеля двигателя. Вот эта кислота и привела к короткому замыканию.
Для выявления наличия повреждения необходимы профилактические, пусковые высоковольтные испытания — мегаомметром и высоковольтной установкой согласно требований норм испытаний или результатов заводских испытаний. Хотя, чаще повреждения находят в процессе работы, когда внезапно выключается оборудование.
С помощью мегаомметра, микроомметра, испытательной установки и требований техники безопасности можно определить тип повреждения КЛ. Замеряется значение сопротивления изоляции между жилами; между каждой жилой и оболочкой. Так по значению Rx можно предварительно выбрать способ для определения места повреждения или же выбрать прожигание для снижения величины сопротивления.
2020 Electricalblog — электрика и электроэнергетика 
Источник
