Испытательное напряжение промышленной частоты для кабелей

Испытания изоляции повышенным напряжением позволяют выявить локальные дефекты, не обнаруживаемые иными методами; кроме того, такой метод испытаний является прямым способом контроля способности изоляции выдерживать воздействия перенапряжений и дает определенную уверенность в качестве изоляции. К изоляции прикладывается испытательное напряжение, превышающее рабочее напряжение, и нормальная изоляция выдерживает испытания, а дефектная пробивается.

При испытаниях повышенным напряжением используются три основных вида испытательных напряжений: повышенное напряжение промышленной частоты, выпрямленное постоянное напряжение и импульсное испытательное напряжение (стандартные грозовые импульсы).

Основным видом испытательного напряжения является напряжение промышленной частоты. Время приложения такого напряжения – 1 мин, и изоляция считается выдержавшей испытания, если за это время не наблюдалось пробоя или частичных повреждений изоляции. В некоторых случаях проводят испытания напряжением повышенной частоты (обычно 100 или 250 Гц).

При большой емкости испытуемой изоляции (при испытании кабелей, конденсаторов) требуется применение испытательной аппаратуры большой мощности, поэтому такие объекты чаще всего испытываются повышенным постоянным напряжением. Как правило, при постоянном напряжении диэлектрические потери в изоляции, приводящие к ее нагреву, на несколько порядков ниже, чем при переменном напряжении такого же эффективного значения; кроме того, и интенсивность частичных разрядов намного ниже. При таких испытаниях нагрузка на изоляцию существенно меньше, чем при испытаниях переменным напряжением, поэтому для пробоя дефектной изоляции требуется более высокое постоянное напряжение, чем испытательное переменное напряжение.

При испытаниях постоянным напряжением дополнительно контролируется ток утечки через изоляцию. Время приложения постоянного испытательного напряжения составляет от 5 до 15 мин. Изоляция считается выдержавшей испытания, если она не пробилась, а значение тока утечки к концу испытаний не изменилось или снизилось.

Третьим видом испытательного напряжения являются стандартные грозовые импульсы напряжения с фронтом 1,2 мкс и длительностью до полуспада 50 мкс. Испытания импульсным напряжением производят потому, что изоляция в процессе эксплуатации подвергается воздействию грозовых перенапряжений со схожими характеристиками. Воздействие грозовых импульсов на изоляцию отличается от воздействия напряжения частотой 50 Гц из-за гораздо большей скорости изменения напряжения, приводящей к другому распределению напряжения по сложной изоляции типа изоляции трансформаторов; кроме того, сам процесс пробоя при малых временах отличается от процесса пробоя на частоте 50 Гц, что описывается вольт-секундными характеристиками. По этим причинам испытаний напряжением промышленной частоты в ряде случаев оказывается недостаточно.

Воздействие грозовых перенапряжений на изоляцию часто сопровождается срабатыванием защитных разрядников, срезающих волну перенапряжения через несколько микросекунд после ее начала, поэтому при испытаниях используют импульсы срезанные через 2–3 мкс после начала импульса (срезанные стандартные грозовые импульсы). Амплитуда импульса выбирается исходя из возможностей оборудования, защищающего изоляцию от перенапряжений, с некоторыми запасами и исходя из возможности накопления скрытых дефектов при многократном воздействии импульсных напряжений. Конкретные величины испытательных импульсов определяются по ГОСТ 1516.1-76.

Испытания внутренней изоляции проводят трех ударным методом. На объект подается по три импульса положительной и отрицательной полярности, сначала полные, а затем срезанные. Интервал времени между импульсами – не менее 1 мин. Изоляция считается выдержавшей испытания, если во время испытания не произошло ее пробоев и не обнаружено повреждений. Методика обнаружения повреждений довольно сложна и обычно проводится осциллографическими методами.

Внешняя изоляция оборудования испытывается 15 ударным методом, когда к объекту с интервалом не менее одной минуты прикладывается по пятнадцать импульсов обеих полярностей, как полных, так и срезанных. Изоляция считается выдержавшей испытания, если в каждой серии из пятнадцати импульсов было не более двух полных разрядов (перекрытий).

Все виды испытаний можно разделить на три основные группы, различающиеся по назначению и соответственно по объему и нормам:

· испытания новых изделий на заводе-изготовителе;

· испытания после прокладки или монтажа нового оборудования, испытания после капитального ремонта;

· периодические профилактические испытания.

При профилактических или послеремонтных испытаниях проверяется способность изоляции проработать без отказа до следующих очередных испытаний. Контроль изоляции повышенным напряжением дает только косвенную оценку длительной электрической прочности изоляции, и основная его задача — проверка отсутствия грубых сосредоточенных дефектов.

Испытательные напряжения для нового оборудования на заводах-изготовителях определяются ГОСТ 1516.2-97, а при профилактических испытаниях величины испытательных напряжений принимаются на 10 –15% ниже заводских норм. Этим снижением учитывается старение изоляции и ослабляется опасность накопления дефектов, возникающих при испытаниях.

Контроль изоляции повышенным напряжением в условиях эксплуатации проводится для некоторых видов оборудования (вращающиеся машины, силовые кабели) с номинальным напряжением не выше 35 кВ, поскольку при более высоких напряжениях испытательные установки слишком громоздки.

Кабели. Испытательные напряжения для кабелей устанавливаются в соответствии с ожидаемым уровнем внутренних и грозовых перенапряжений.

На заводах-изготовителях маслонаполненные кабели и кабели с маловязкой пропиткой испытывают повышенным напряжением промышленной частоты (около 2,5 U_ном). Кабели с вязкой пропиткой и газовые кабели для предотвращения повреждения изоляции испытывают выпрямленным напряжением порядка (3,5..4) U_ном, где U_ном – линейное напряжение при рабочих напряжениях 35 кВ и менее.

Кроме того, измеряют сопротивление изоляции, а при рабочих напряжениях 6 кВ и более измеряют сопротивление изоляции и tgδ.

После прокладки кабеля, после капитального ремонта и во время профилактических испытаний изоляцию кабелей испытывают повышенным выпрямленным напряжением. Время испытаний для кабелей напряжением 3–35 кВ составляет 10 мин для кабелей после прокладки и 5 мин после капитального ремонта и во время профилактических испытаний. Периодичность профилактических испытаний составляет от двух раз в год до одного раза в три года для разных кабелей. При испытаниях контролируется ток утечки, значения которого лежат в пределах от 150 до 800 мкА/км для нормальной изоляции. До и после испытаний измеряется сопротивление изоляции.

Силовые трансформаторы . На заводе-изготовителе внутренняя и внешняя изоляция испытывается полными и срезанными стандартными грозовыми импульсами, а также повышенным переменным напряжением промышленной частоты. Обнаружение повреждений продольной изоляции чаще всего проводят осциллографированием тока в нейтрали трансформатора и сравнением осциллограммы с типовой.

Если изоляция нейтрали и линейного вывода одинакова, то при испытаниях повышенным переменным напряжением оба конца испытуемой обмотки изолируются и на обмотку подается напряжение от постороннего источника. Если уровень изоляции нейтрали понижен, то испытания проводятся индуктированным напряжением повышенной частоты (до 400 Гц) с тем, чтобы можно было бы подавать напряжение порядка 2 U_ном. Нейтраль при этом заземляется или на нее подается постороннее напряжение той же частоты. Поскольку ЭДС самоиндукции в обмотке пропорциональна частоте, то при той же максимальной индукции можно приложить повышенное, по сравнению с рабочим, испытательное напряжение.

При испытаниях изоляции должна быть испытана поочередно каждая электрически независимая цепь или параллельная ветвь (в последнем случае – при наличии полной изоляции между ветвями), а испытательное напряжение прикладывается между выводом и заземленным корпусом, все другие обмотки заземляются. Измерения сопротивления изоляции проводят до и после испытаний повышенным напряжением.

Перед первым включением вновь смонтированного трансформатора измеряют пробивное напряжение трансформаторного масла, сопротивление изоляции и коэффициент абсорбции, отношение C₂/C₅₀, tgδ (значение которого сравнивают с результатами заводских испытаний).

Во время периодических профилактических испытаний проводят те же испытания, что и перед первым включением, но допустимые значения tgδ при этом увеличены. Испытания изоляции повышенным напряжением при профилактических испытаниях предполагаются для обмоток напряжением до 35 кВ, значения испытательных напряжений при этом снижаются до 0,85-0,9 значения заводского испытательного напряжения.

Периодичность профилактических испытаний для разных трансформаторов колеблются от одного раза в год до одного раза в четыре года.

Вводы высокого напряжения . Основной вид контроля — периодический осмотр (от одного раза в трое суток до одного раза в шесть месяцев), также измеряют сопротивление изоляции между специальной измерительной обкладкой ввода и соединительной втулкой. Периодичность таких испытаний для разных вводов разная, но не реже одного раза в 4 года.

5.1. Нормируемые величины [1]

Испытания электрооборудования повышенным напряжением проводятся перед приемкой в эксплуатацию в сроки, предусмотренные графиком планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний электрооборудования.

Нормы, условия испытаний и порядок их проведения представлены в таблице 1.

Таблица 1. Нормы, условия испытаний повышенным напряжением и указания их проведению

Источник

Нормы приемо-сдаточных испытаний силовых кабельных линий

Объем приемо-сдаточных испытаний.

В соответствии с требованиями ПУЭ объем приемо-сдаточных испытаний силовых кабельных линий включает следующие работы.

Проверка целостности и фазировки жил кабеля.
Измерение сопротивления изоляции.
Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока.
Испытание повышенным напряжением промышленной частоты.
Определение активного сопротивления жил.
Определение электрической рабочей емкости жил.
Измерение распределения тока по одножильным кабелям.
Проверка защиты от блуждающих токов.
Испытание на наличие нерастворенного воздуха (пропиточное испытание).
Испытание подпитывающих агрегатов и автоматического подогрева концевых муфт.
Контроль состояния антикоррозийного покрытия.
Проверка характеристик масла.
Измерение сопротивления заземления.

Силовые кабельные линии напряжением до 1 кВ испытываются по пп.1, 2, 7, 13.

Силовые кабельные линии напряжением выше 1 кВ и до 35 кВ — по п.п.1-3, 6, 7, 11, 13, а напряжением 110 кВ и выше — в полном объеме, предусмотренным настоящей инструкцией.

Проверка целостности и фазировки жил кабеля.

Перед включением кабеля в работу производится его фазировка, т.е. обеспечивается соответствие фаз кабеля фазам присоединяемого участка электроустановки. Проверка производится прозвонкой с помощью телефонных трубок или мегаомметра. На основании проверки производится раскраска жил в соответствии с раскраской принятой на данной установке.

Технология «прозвонки» с помощью телефонных трубок заключается в следующем: один работник подсоединяет свою телефонную трубку к жиле кабеля и оболочке (заземленной части электропроводки), а другой поочередно к жилам кабеля со своей стороны, пока не дойдет до той жилы, к которой подключился первый работник. При этом устанавливается телефонная связь между работниками и они могут договориться о порядке проверки другой жилы. На проверенные жилы навешивают временные бирки с соответствующей маркировкой. Проверка жил «прозвонкой» будет успешной, если исключить возможность образования обходных цепей. Во избежание ошибок необходимо убедиться, что связь возможна только по одной жиле; для этого подсоединяют трубку к каждой из оставшихся жил и убеждаются, что связи по ним нет. Для «прозвонки» используют низкоомные телефонные трубки, а в качестве источника питания — батарейку от карманного фонаря.

После предварительной прозвонки перед включением кабельной линии в работу производится фазировка ее под напряжением. Для этого с одного конца кабеля подается рабочее напряжение, а с другого конца производится проверка соответствия фаз измерениями напряжений между одноименными и разноименными фазами. Газировка производится вольтметрами (в сетях до 1кВ) или вольтметрами с трансформаторами напряжения, а также с помощью указателей напряжения типа УВН-80, УВНФ и др. (в сетях напряжением выше 1 кВ),

Порядок проведения фазировки в линиях различного напряжения примерно одинаков. Так фазировка кабельной линии с помощью указателей напряжения выполняется в следующей последовательности (см. рис. 1). Проверяется исправность указателя напряжения, для чего щупом трубки без неоновой лампы касаются заземления, а щуп другой трубки подносят к жиле кабеля находящегося под напряжением, при этом неоновая лампа должна загореться. Затем щупами обеих трубок касаются одной жилы находящей под напряжением. Лампа индикатора при этом гореть не должна. После этого проверяется наличие напряжения на выводах электроустановки и кабеля (см. рис. 1в). Данную проверку производят для того, чтобы исключить ошибку при фазировке линии имеющей обрыв (например, из-за неисправности предохранителя). Процесс собственно фазировки состоит в том, что щупом одной трубки указателя касаются любого крайнего вывода установки, например фазы С, а щупом другой трубки — поочередно трех выводов со стороны фазируемой линии (см. рис. 1г). В двух случаях касания (С-А 1 и С-B1) неоновая лампа загорается, в третьем (С-С1) лапа гореть не будет, что укажет на одноименность фаз. Аналогично определяют другие одноименные фазы.

Измерение сопротивления изоляции.

Производится мегаомметром на напряжение 2,5 кВ. Для силовых кабелей до 1 кВ сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм. Для силовых кабелей выше 1 кВ сопротивление изоляции не нормируется, но должно быть порядка десятка МОм и выше. Измерение следует производить до и после испытания кабеля повышенным напряжением.

Методика измерения сопротивления и приборы, используемые при этом, представлены испытаниях изоляции электрооборудования повышенным напряжением.

Перед началом измерения сопротивления изоляции на кабельной линии необходимо:

Убедиться в отсутствии напряжения на линии.
Заземлить испытуемую цепь на время подключения прибора.

После окончания измерения, прежде чем отсоединять концы от прибора необходимо снять накопленный заряд путем наложения заземления.

Разрядку кабеля необходимо производить при помощи специальной разрядной штанги сначала через ограничительное сопротивление, а затем накоротко. Короткие участки кабеля длиной до 100 м можно разряжать без ограничительного сопротивления.

При измерении сопротивления изоляции кабельных линий большой длины, необходимо помнить, что они обладают значительной емкостью, поэтому показания мегаомметра следует отмечать только после окончания заряда кабеля.

Категорически запрещается измерять сопротивление изоляции на кабельной линии, если она хотя бы на небольшом участке проходит вблизи другой линии, находящейся под напряжением.

Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока.

Силовые кабели напряжением выше 1 кВ испытываются повышенным напряжением выпрямленного тока.

Величины испытательных напряжений и длительность приложения нормированного испытательного напряжения приведены в таблице 5.

Таблица 5. Испытательные напряжения выпрямленного тока для силовых кабелей

Тип кабеля	Испытательные напряжения, кВ; для кабелей на рабочее напряжение, кВ								Продолжительность испытания, мин
Тип кабеля	2	3	6	10	10	35	110	220	Продолжительность испытания, мин
Бумажная	12	18	36	60	100	175	300	450	10
Резиновая марок ГТШ, КШЭ, КШВГ, КШВГЛ, КШБГД	—	6	12	—	—	—	—	—	5
Пластмассовая	—	15	—	—	—	—	—	—	10

Методика проведения испытания повышенным напряжением выпрямленного тока, а также установки и оборудование для испытания представлены испытаниях изоляции электрооборудования повышенным напряжением.

При испытании напряжение должно плавно подниматься до испытательной величины и поддерживаться неизменным в течение всего периода испытания. Подъем испытательного напряжения для кабельных линий напряжением до 10 кВ осуществляется в течение 1 мин, а для кабельных линий 20-35 кВ — со скоростью не более 0,5 кВ/с.

В случае, если контроль над испытательным напряжением осуществляется по вольтметру, включенному на первичной стороне повышающего трансформатора, то в результаты измерения может вноситься некоторая погрешность за счет падения напря жения в элементах испытательной схемы, в частности, в кенотронах.

Измерение токов утечки кабеля 3-10 кВ при испытаниях повешенным выпрямленным напряжением производиться с помощью микроамперметров, включенных или на стороне высокого напряжения испытательной установки, или в нуль испытательного трансформатора. При применении последней схемы измерения токов утечки возможно искажение отсчета за счет паразитных токов утечки.

При испытаниях силовых кабельных линий повышенным выпрямленным напряжением оценка их состояния производится не только по абсолютному значению тока утечки, но и путем учета характера изменения тока утечки по времени, асимметрии токов утечки по фазам, характера сохранения и спада заряда и т.п. В эксплуатации принято, что кабельная линия может быть введена в работу, если токи утечки имеют стабильное значение, но не превосходят 300 мкА для линий с номинальным напряжением до 10 кВ. Для коротких кабельных линий (длиною до 100 м) без соединительных муфт допустимые токи утечки не должны превышать 2-3 мкА на 1кВ испытательного напряжения. Асимметрия токов утечки по фазам не должны превышать 8-10 при условии, что абсолютные значения токов не превышают допустимые.

Для исправной изоляции силового кабеля ток утечки спадает в зависимости от длительности приложения испытательного напряжения, и тем больше, чем лучше каче ство изоляции. У силового кабеля с дефектной изоляцией ток утечки увеличивается во времени. При заметном нарастании тока утечки при испытании силового кабеля про должительность испытания увеличивается до 10-20 мин. При дальнейшем нарастании утечки, если оно не вызвано дефектами концевых разделок, испытание должно вестись до пробоя изоляции кабеля.

При испытаниях напряжение от выпрямленной установки подводится к одной из жил испытуемого кабеля. Остальные жилы испытуемого кабеля, а также все жилы других параллельных кабелей данного присоединения должны быть надежно соединены между собой и заземлены. У трехжильных кабелей испытанию подвергается изоляция каждой жилы относительно оболочки и других заземленных жил. У однофазных кабелей и кабелей с отдельно освинцованными жилами испытывается изоляция жилы относительно металлической оболочки.

Кабель считается выдержавшим испытания, если не произошло пробоя, не было скользящих разрядов и толчков тока утечки или его нарастания, после того как он дос тиг установившейся величины.

После каждого испытания цепи кабельной линии ее необходимо разрядить по приведенной методике.

Испытание повышенным напряжением промышленной частоты.

Испытание повышенным напряжением промышленной частоты допускается

производить для линий 110-220 кВ взамен испытания повышенным напряжением выпрямленного тока.

Величины испытательного напряжения промышленной частоты приведены в табл. 6.

Таблица 6. Величины испытательного напряжения промышленной частоты

Рабочее напряжение кабеля, кВ	Испытательное напряжение кВ	Испытательное напряжение по отношению к земле, кВ	Продолжительность испытания, мин
110	220	130	5
220	500	288	5

Методика испытания и установки для испытания изоляции повышенным напряжением промышленной частоты приведены испытаниях изоляции электрооборудования повышенным напряжением.

Определение активного сопротивления жил.

Производиться для линий напряжением 35 кВ и выше.

Активное сопротивление жил кабельной линии постоянному току, приведенные к 1 мм сечения, 1 м длины и температуре + 20 С, должно быть не более 0,0179 Ом для медной жилы и не более 0,0294 Ом для алюминиевой жилы.

Активное сопротивление жил кабелей постоянному току представлены в табл. табл. 7, 13.8.

Методики измерения и необходимые приборы приведены.

Таблица 7. Активное сопротивление жил кабелей постоянному току при температуре +20°С

Сечение, мм	Сопротивление, Ом/км	Сечение, мм	Сопротивление, Ом/км
16	1,15/1,95	95	0,194/0,33
25	0,74/1,26	120	0,153/0,26
35	0,52/0,88	150	0,122/0,207
50	0,37/0,63	185	0,099/0,168
70	0,26/0,44	240	0,077/0,131

Примечание: в числителе указано для медной, а в знаменателе для алюминиевой жилы.

Таблица 8. Активное сопротивление жил маслонаполненных кабелей постоянному току при температуре +20°С

Сечение, мм	Сопротивление, Ом/км*		Сечение, мм	Сопротивление, Ом/км*
Сечение, мм	Низкого давления	Высокого давления	Сечение, мм	Низкого давления	Высокого давления
120	0,1495	0,1513	400	0,04483	0,04453
150	0,1196	0,1209	500	0,03587	0,03575
185	0,09693	0,09799	550	0,03260	0,03295
240	0,07471	0,07601	625	0,02869	0,02846
270	0,06641	0,06593	700	—	0,02562
300	0,05977	0,06040	800	0,02242	—
350	0,05123	—	—	—	—

Определение электрической рабочей емкости жил.

Производиться для линий 35 кВ и выше. Измеренная емкость, приведенная к удельным величинам, не должна отличаться от результатов заводских испытаний более чем на 5%.

Измерение емкости кабельных линий производится методом амперметравольтметра или по мостовой схеме.

Метод амперметра-вольтметра. позволяет с большой точностью определять емкости со значениями C≥0,1 мкФ, что соответствует параметрам кабелей. Схема измерения по данному методу представлена на рис. 2.

По результатам измерения напряжения и тока емкость, мкФ, вычисляется по формуле

где: I — емкостной ток, А; U — напряжение на кабеле, В; f — частота напряжения в сети, Гц.

По данным измерения определяется удельная емкость кабеля, мкФ/км

В том случае, когда измерение методом амперметра-вольтметра требует специального оборудования и приборов, желательно применение мостового метода.

При измерении мостовым методом используются мосты переменного тока типа МД-16, P5026, P595 и др. Измерения производятся по перевернутой схеме (о порядке измерения следует руководствоваться указаниями). При выборе средств измерения следует учитывать, что удельные погонные емкости кабелей 35 кВ и выше составляют десятые доли мкФ/км, а пределы измерения емкости мостами переменного тока находятся в диапазонах:

мост Р5026 на напряжении 3-10 кВ — 10 ÷1 мкФ, на напряжении менее 100 В — 6,5·10-4÷5·102 мкФ;

мост МД-16 на напряжении 6-10 кВ – 0,3·10-4 ÷0,4 мкФ, на напряжении 100 В — 0,3 · 10-3 ÷100 мкФ;

мост P595 на напряжении 3-10 кВ –3·10-5 ÷1 мкФ, на напряжении менее 100 В – 3 · 10-4 ÷102 мкФ.

Измерение распределения тока по одножильным кабелям.

Неравномерность в распределении токов на кабелях не долина быть более 10%. Измерения производятся переносными приборами или токоизмерительными клещами.

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Источник