Методика прожига низковольтного кабеля

Прожигать или не прожигать?

Термин «прожиг» не входит в толковый словарь русского языка. Однако он родился, прижился и хорошо понимаем и применяем в среде тех, кто имеет хоть какое-то отношение к поиску мест повреждений (МП) подземных силовых кабелей. Этот короткий и емкий термин в самом своем названии содержит смысл определяющий и назначение, и действие, и результат. Назначение – снизить электрическое сопротивление, прожигая изоляцию. Действие – прожигание изоляции и сплавление (или наоборот разрыв) металлических элементов конструкции кабеля. Результат – прожженная изоляция и низкое электрическое сопротивление.

Группы повреждений подземных кабелей

По происхождению повреждения подземных кабелей можно разделить на две группы.

1. Аварийные повреждения. Они являются либо следствием быстрого, катастрофического развития внутренних скрытых дефектов, либо результатом нештатных внешних воздействий. Как правило, это устойчивое короткое (почти короткое) замыкание или обрыв. Применение прожига для такого повреждения часто не требуется, поскольку применение для их локализации дистанционных и топографических методов поиска не вызывает затруднений.
2. «Испытательные» повреждения. Они обнаруживаются в процессе периодических испытаний повышенным напряжением и нередко носят характер так называемого «заплывающего» пробоя. Повреждения такого рода высокоомные, проявляющиеся только при приложении повышенного напряжения. Применение дистанционных методов здесь невозможно. Например, рефлектометрический метод «не видит» повреждения, поскольку при его низковольтном тестовом сигнале дефект просто не проявляется. Применение же топографических методов имеет смысл, когда определена зона повреждения, то есть расстояние до него. Иначе на длинных трассах трудоемкость поиска окажется чрезвычайно большой. В этих случаях и требуется прожиг, позволяющий «проявить» и стабилизировать повреждение, чтобы обеспечить успешное применение методов его локализации.

Последовательность действий при поиске повреждений с применением прожига

Прожиг высоковольтного кабеля как обязательная операция входит в основные ведомственные методические документы (например, РД 34.20.516-90). Эти документы диктуют однозначную последовательность действий при поиске МП, включающую и прожиг. Такая технология складывалась многими годами и определялась возможностями конкретных методов поиска и оборудования используемого при его реализации. Прожиг изоляции кабеля — единственный способ преобразования заплывающего пробоя в стабильное повреждение, которое можно обнаруживать с помощью волновых или рефлектометрических методов. С его помощью электрическое сопротивление в МП снижалось до величины, позволяющей применять соответствующие дистанционные методы для определения расстояния до повреждения. Процесс определения зоны повреждения в этом случае носил многоэтапный характер. Сначала при испытаниях получали заплывающий пробой. Далее с помощью высоковольтной, а затем прожигающей, установок снижали сопротивление в МП до уровня допускающего использование одного из дистанционных методов. И только после этого дистанционным методом определяли расстояние до МП.

Как избежать многоступенчатого процесса поиска?

Избежать такого многоступенчатого процесса позволяют современные беспрожиговые импульсно-дуговые методы (ИДМ) определения расстояния до МП. Имея в наличии специальное устройство сопряжения, через которое к высоковольтной испытательной установке подключен рефлектометр, можно получить информацию о расстоянии до МП сразу после возникновения первых пробоев изоляции при испытании. То же самое можно делать с помощью ударного генератора, применяемого для акустического метода поиска, при наличии у него соответствующего устройства сопряжения. После определения таким образом зоны МП, используя тот же генератор, можно акустическим методом локализовать место повреждения.

Экономическая эффективность применения ИДМ очевидна, поскольку отпадает потребность в использовании установок прожига изоляции кабеля и резко снижается трудоемкость этапа определения расстояния до места повреждения.

Применение прожига для перевода повреждения из одного вида в другой

Финишный этап поиска МП — точная локализация топографическим методом может решаться на основе предпочтений специалистов-поисковиков, с учетом вида повреждения и оснащенности оборудованием. С помощью прожига сопротивление в МП можно довести до уровня обеспечивающего применение выбранного топографического метода.

Для успешного использования акустического метода поиска необходимо обеспечить сопротивление от десятков Ом до десятков кОм. Выполнение этого условия обеспечивает достаточно мощный электрический разряд с высоким уровнем акустического сигнала.

Использование индукционного метода эффективно при сопротивлениях близких к короткому замыканию. При поиске межфазных повреждений индукционный метод самый быстрый и легко реализуемый. В случае однофазных повреждений использование индукционного метода может стать проблематичным если на кабельной линии присутствуют дефекты внешней изоляции или заземленные соединительные муфты. В такой ситуации появляются одиночные токи растекания маскирующие полезный сигнал. И здесь решению проблемы поможет прожиг. Используя высоковольтную установку и прожиг повреждение переводят в межфазное с последующим использованием индукционного метода.

Если после определения зоны повреждения дистанционным методом повреждение носит стабильный характер с высоким сопротивлением и пробивается ударным генератором, очевидно применение акустического метода для определения точного местонахождения МП. Если по каким-либо причинам это не осуществимо, можно с применением прожига снизить сопротивление и, при необходимости, перевести его в межфазное с последующей локализацией МП индукционным методом.

Недавно появившаяся информация показывает, что в этой ситуации во многих случаях нужного результата можно добиться, используя высоковольтный импульсный генератор. Используя подходящий высоковольтный импульсный генератор, обладающий возможностью создать мощный токовый импульс, позволяющий разбить металлический «мостик», можно преобразовать однофазное повреждение в межфазное.

Сторонники тотального применения индукционного метода, чтобы обеспечить гарантированный успех, предпочитают с помощью прожига снизить сопротивление в месте повреждения до минимально возможной величины. Это приходится делать и в том случае, когда повреждение носит нестабильный характер со склонностью к снижению сопротивления под воздействием электрической нагрузки.

Однако в некоторых случаях, когда, например, повреждение находится в соединительной муфте прожиг изоляции кабеля может длиться часами без ощутимого эффекта. Если кабель пролегает в грунте насыщенном влагой, и она попала в повреждение можно сутками безуспешно «кипятить» кабель. Здесь может помочь специальная установка «дожига», способная выдать ток в сотни ампер.

Подводя итог изложенному, можно заключить, что применение современного оборудования использующего импульсно-дуговые методы определения расстояний до МП позволяет реально и существенно ускорить поиск повреждений подземных силовых кабелей и снизить затраты на его осуществление. Необходимость проведения операции прожига изоляции кабеля на первом этапе – определении расстояния до МП – в этом случае отпадает.

В то же время без прожига кабеля не обойтись, если возникает необходимость довести сопротивление в МП до уровня требующегося для применения конкретного топографического метода локализации повреждения.

Источник

Что такое прожиг кабеля и как его делают?

При повреждении силовых кабелей необходимо точно определить место, где произошла авария. В большинстве случаев для локализации пробоя изоляции применяется акустический или индукционный поиск, но данные методики эффективны только в случае низкоомных замыканий. При высоких переходных сопротивлениях потребуется прожиг кабеля. О том, что представляет собой эта технология, Вы узнаете из материалов нашей статьи.

Что такое прожиг кабеля и для чего его применяют?

Если на высоковольтном кабеле имело место повреждение изоляции, то необходимо локализовать аварийный участок, после чего приступить к устранению аварии. Важным условием для применения методик поиска дефектной изоляции является уровень переходного сопротивления в месте аварии, оно не должно быть больше 3,0-5,0 кОм. В противном случае с локализацией повреждения возникнут проблемы.

В некоторых случаях не поможет даже низкое переходное сопротивление. Например, эффективный акустический метод может дать сбой при большой глубине прокладки кабеля или в случае проблем с определением ее прохождения. В таких случаях применяется аппарат прожига оболочки кабеля. С помощью прожигающей установки можно из однофазных замыканий жил кабеля создать межфазные, и локализировать их индукционным методом. Подробно о различных способах поиска повреждений, в том числе и обрывов в кабельных линиях, можно узнать на нашем сайте.

Прожиг осуществляется энергией, которая выделяется в месте КЗ (то есть, принцип работы такой же, как у нагревательного кабеля). В результате обугливается оболочка и понижается переходное сопротивление там, где имеется дефект изоляции.

Заметим, что с помощью данной методики можно определить повреждения на кабельных муфтах, концевиках. Если кабельная трасса незакрыта, то обнаружить проблемное место не составит труда тактильным способом или по выделяемой гари.

Типы установок для прожига кабелей

В России и странах ближнего зарубежья рассматриваемые установки принято классифицировать по назначению. В связи с этим аппараты для прожига разделяют на следующие три вида:

• Устройства, используемые как в процессе испытаний, так и при высоковольтном прожиге. Пиковое напряжение таких аппаратов около 60,0-70,0 киловольт.
• Приборы с рабочим диапазоном до 20,0-25,0 киловольт. Как правило, на них устанавливаются несколько высоковольтных источников и один низкого напряжения. Прожигающий аппарат АПУ 1-3 М
• Дожигающие аппараты, разрушают контакт (металлический мост), образующийся при однофазном КЗ одной из жил на оболочку кабеля. Для этой цели через поврежденный кабель пропускается ток величиной до 300,0 Ампер.

УД-300 — аппарат для дожига

Соответственно, делая выбор между моделями устройств для прожига, необходимо принимать во внимание, что оборудование различных производителей может быть несовместимо и отличаться эксплуатационными характеристиками.

Перечень основных характеристик

Из текста выше становится понятно, что основными показателями устройств прожига является выходное напряжение и ток. Не менее значимая характеристика – количество ступеней. Здесь необходимо дать пояснение.

Дело в том, что рассчитывать на эффективность прожига прибором можно только в тех случаях, когда внутреннее сопротивление аппарата и значение переходного сопротивления в проблемном месте примерно одного порядка. То есть, на практике невозможен прибор, способный поддерживать пиковое напряжение при небольшом внутреннем сопротивлении.

Единственный выход из создавшегося положения – многоступенчатая методика. Она заключается в переключении на источник с меньшим напряжением при понижении переходного сопротивления. Современные аппараты для прожига могут быть оснащены тремя-шестью ступенями прожига.

Ниже приведен фрагмент таблицы с основными характеристиками различных многоступенчатых моделей.

Сравнительные характеристики устройств для прожига кабеля

Технология выполнения процесса прожига

На практике чаще всего применяется три методики:

• Для прожига соединительных муфт.
• Снижения сопротивления изоляции кабеля.
• Разрушение спайки однофазного КЗ.

Рассмотрим каждую из них.

Прожиг муфт

Муфты, надеваемые на концы кабеля, могут подвергнуться разрушению. Причиной этого может быть как неправильный монтаж, так и деструктивное воздействие внешней среды. Для обнаружения таких повреждений регулярно проводятся испытания кабельных сетей с целью профилактики.

Методика испытаний следующая:

• Используя высоковольтный прибор на одну из жил подается напряжение пробоя. После серии пробоев должно уменьшиться напряжение и электрическая прочность. В противном случае все свидетельствует о том, что возникли проблемы с соединительными или концевыми муфтами (последнее маловероятно, чаще всего неисправность происходит в месте наращивания кабеля).
• Непрерывный прожиг продолжается до 10-и минут, если за этот период напряжение разряда не понизится, испытания прекращают и приступают к локализации повреждения.

Выбранный метод поиска места повреждения подбирается в зависимости от того, какая установилась величина сопротивления в месте пробоя.

Проверка кабеля

Как и в предыдущей методике проблемы с оболочкой кабеля чаще всего обнаруживают при профилактике, которую необходимо регулярно делать даже для внешне исправных кабелей. Если при проверке наблюдается серия разрядов с постепенным снижением напряжения, все указывает на повреждение изоляции, например, прокол кабеля. Как только установится минимальное напряжение разряда, выполняется прожиг на максимальной ступени, то есть повышенным напряжением.

В результате изоляция обуглиться и высохнет, высоковольтные импульсы разрядов сменяться устойчивым протеканием тока в месте КЗ, при этом будет наблюдаться падение сопротивления в аварийной точке. Это потребует понижения напряжения источника, то есть, снизить ступень. Если в процессе прожига величина сопротивления перехода начнет повышаться, ступень меняется на более высокую, пока ситуация не стабилизируется.

Теперь рассмотрим, схему подключения кабеля, когда необходимо из однофазного КЗ сделать межфазное.

Как из однофазного КЗ сделать двухфазное

Приведенная схема работает по следующему алгоритму:

1. Используя прожигательный прибор «2» мы разрушаем контакт между поврежденной жилой «с» и металлической оболочкой кабеля.
2. При этом подключение испытательного устройства «1» производится одним концом к двум целым жилам «a» и «b», а вторым к разряднику «3» (также подключенного к жиле «с»). Емкость, образуемая двумя жилами, накапливает заряд до тех пор, пока он не будет соответствовать напряжению разрядника (как правило, от 5,0 до 10,0 киловольт). При импульсном разряде разрушается контакт между поврежденной жилой и оболочкой.
3. За счет наличия заряда на жилах «a» и «b» при переходных процессах с большой вероятностью может произойти пробой между целыми жилами и поврежденной «с». В этом случае напряжение испытательной установки «2» будет недостаточно для срабатывания разрядника.

Заметим, что при помощи данной схемы может не получиться создать межфазное КЗ. При этом попытки увеличения выходного напряжения испытательного прибора могут вызвать пробой совершенно в другой точке.

Удаление спайки при однофазном КЗ

В том случае, когда имело место длительное КЗ между оболочкой и жилой кабеля, то точке электрического контакта может произойти спайка между этими элементами. Как показывает практика, прожигатель не всегда эффективен для разрушения электрического контакта. Если оставить все как есть, то локализировать место аварии затруднительно.

Для решения данной проблемы часто используется конденсаторная батарея до 200,0 мкФ, способная накопить заряд с высоким напряжением до 5,0 кВ. Помимо этого можно использовать в качестве емкости неповрежденные жилы, как это было показано на рисунке выше. То есть, подключение конденсаторной батареи осуществляется при помощи управляемого разрядника, запитанного от высоковольтного прибора для испытаний.

При разряде емкости, электродинамическое воздействие на спайку и прохождение через нее мощного импульса приводит к разрушению электрического контакта.

В том случае, когда описанных мер недостаточно, можно использовать специальные «отжигатели» с увеличенной мощностью источника за счет установки высоковольтного трансформатора. При прохождении через спайку высокого постоянного тока она расплавляется.

Актуальные статьи по теме:

Источник