Проверка кабеля допустимую нагрузку

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В независимо это электродвигатель или другая нагрузка. Сводится к определению длительно допустимых токов, то есть подбирается такое сечение кабеля, которое позволяет выдерживать длительно расчетные токи для заданного участка, без нанесения ущерба кабелю. Значения допустимых длительных токов для кабелей и проводов указаны в ПУЭ таблицы 1.3.4 – 1.3.30, ГОСТ 31996-2012, либо использовать каталожные данные завода-изготовителя.

Длительно допустимый ток:

При выборе сечения кабеля нужно учитывать поправочные коэффициенты на землю и воздух при прокладке кабеля, см ПУЭ таблицы 1.3.3, 1.3.23, 1.3.26.

Определение фактического длительно допустимого тока с учетом поправочных коэффициентов в соответствии с ПУЭ определяется по формуле:

• Iд.т. – длительно допустимый ток для выбранного сечения кабеля, выбирается по ГОСТ 31996-2012 или определяется по каталогам завода-изготовителя.
• k1 – поправочный коэффициент учитывающий температуру среды отличающуюся от расчетной, выбирается по таблице 1.3.3 ПУЭ.

• k2 – поправочный коэффициент, который учитывает удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий), выбирается по ПУЭ таблица 1.3.23.

• k3 – поправочный коэффициент, учитывающий снижение токовой нагрузки при числе работающих кабелей в одной траншее (в трубах или без труб), выбирается по ПУЭ таблица 1.3.26.

При этом должно выполняться условие:

Проверка сечения по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите:

Сечение кабеля (провода), по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите, определяется по формуле:

• Iзащ. – ток уставки при котором срабатывает защитный аппарат;
• kзащ. – коэффициент кратности длительно допустимого тока кабеля (провода) к току срабатывания защитного аппарата.

Данные значения Iзащ. и kзащ. Можно определить по таблице 8.7 [Л5. с. 207].

Проверка сечения на механическую прочность

Выбранное сечение кабеля (провода) должно быть не менее приведенного в ПУЭ таблица 2.1.1.

Проверка сечения по потере напряжения

После того как Вы выбрали сечение кабеля по длительно допустимому току, нужно проверить кабель на допустимые потери напряжения. То есть отклонение напряжения присоединенного к этой сети токоприемников не выходило за пределы допустимого.

Согласно нормам допускаются следующие пределы отклонений напряжения на зажимах токоприемников [Л1. с 144].

Потеря напряжения ∆U для трехфазной линии определяется по формулам [Л1. с 144]:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

• Iрасч. – расчетный ток, А;
• L – длина участка, км;
• cosφ – коэффициент мощности;
• r0 и x0 — значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5 [Л2.с 48].

Потерю напряжения ∆U для трехфазной линии, можно определить по упрощенным формулам:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

• Р –расчетный мощность, Вт;
• L – длина участка, м;
• U – напряжение, В;
• γ – удельная электрическая проводимость провода, м/Ом*мм2;
• для меди γ = 57 м/Ом*мм2;
• для алюминия γ = 31,7 м/Ом*мм2;

Потерю напряжения ∆U для постоянного и однофазного переменного тока, можно определить по упрощенным формулам:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

где:
s – сечение кабеля, мм2;

1. Справочная книга электрика. Под общей редакцией В.И. Григорьева. 2004 г.
2. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
3. ГОСТ 31996-2012 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ.
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
5. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. Издательство ТПУ. Томск 2006 г.

Источник

Испытание кабеля повышенным напряжением

Параметры современных электрических систем способны обеспечить необходимый уровень напряжения и его качество для любых потребителей. А за счет масштабной застройки больших городов, близкого расположения промышленных объектов, нагромождения их коммуникаций, большая часть линий выполняются силовыми кабелями. Из-за воздействия внешних факторов изоляция электрооборудования способна утрачивать защитные свойства, что приводит к сбоям и нарушению нормального режима работы. Для предотвращения аварийных ситуаций на кабельных линиях и своевременного выявления дефектов осуществляется испытание кабеля повышенным напряжением.

Подготовка к испытанию

В связи с тем, что повышенное напряжение несет потенциальную угрозу как самому оборудованию, так и персоналу, существует методика испытаний, регламентирующая определенную последовательность действий. Первым этапом является оформление работ, подготовка места работы, оборудования и самого кабеля.

Следует оговориться, что к электрическим испытаниям допускаются лишь те лица, которые достигли совершеннолетия, прошли медосмотр, периодическую проверку знаний по электробезопасности. Испытания, в обязательном порядке, оформляются нарядом, а бригаде проводится инструктаж по охране труда.

По отношению к испытуемой электроустановке предъявляются такие требования:

• Перед испытанием с кабеля обязательно снимается напряжение, все металлические элементы (экраны, броня), на которые подача напряжения не производится, должны заземляться.
• Предварительно с кабеля удаляется остаточный заряд, для этого провода и металлические части заземляются на 2 минуты.
• До подачи повышенного напряжения на жилы кабеля, осмотрите его на наличие загрязнителей на видимых участках или в воронках. При обнаружении таковых поверхность очищается, после чего могут производиться высоковольтные процедуры.
• При отрицательной температуре испытания не проводятся. Это обусловлено тем, что лед выступает в роли диэлектрика и сопротивление изоляции будет значительно больше реальной величины. Помимо этого, разработка траншеи и откопка кабеля в замерзшем грунте значительно усложняется. В связи с чем, при нулевых или более низких температурах, испытание целесообразно только в случае аварии.
• До начала испытания посредством мегомметра обязательно проверяется сопротивление от каждой жилы к металлической оболочке кабеля и между фазами.
• Величину тока утечки, напряжение на киловольтметре можно начинать фиксировать только спустя минуту, с момента установки испытательного напряжения на нужной отметке.

Причины и физика испытания

Профиспытания повышенным напряжением используются для выявления слабых мест в изоляции кабеля. Не зависимо от материала диэлектрика: пластмассовый, резиновый, полиэтиленовый или маслонаполненный кабель воспринимает нагрузку от испытательной установки на одну жилу, а остальные металлические части подключаются к земле. В результате чего изоляция находится под потенциалом, в разы превышающим номинальный.

От подачи на жилы повышенного потенциала в изоляции возникает ионизация, а в местах нахождения каких-либо дефектов, неоднородностей или включений инородных материалов скапливается достаточное для протекания малых токов количество заряженных частиц. Такие включения и дефекты могли образоваться в результате неудовлетворительных условий эксплуатации, аварийных режимов или из-за естественного старения материала.

Все изъяны, из-за малого сопротивления, начинают ионизироваться и пропускать электрический ток все большей величины по микроскопическим каналам в диэлектрике. Из-за этого сопротивление изоляции уменьшается вплоть до пробоя. Если пробой не наступает, а дефект оказывает существенное влияние, его можно зафиксировать по изменению величины тока утечки.

Данная методика дает уверенность, что при номинальном токе изоляция кабеля выдержит нагрузку до следующих испытаний.

Схемы испытаний

Для проверки прочности изоляции кабеля могут использоваться различные устройства, обеспечивающие на выходе повышенное напряжение. Но, независимо от конкретной модели, схема измерений и работы строится по такому принципу.

Рисунок 1. Схема измерений

Посмотрите на схему (рис. 1.), здесь изображено:

1 – обмотки трансформатора с функцией регулировки уровня напряжения (автотрансформатор),

2 – высоковольтный трансформатор для подачи напряжения на испытуемый объект,

3 – панель управления,

4 – испытуемый кабель,

5 – трансформатор питания катодной цепи кенотрона.

На схеме рассматривается метод испытания, когда к одной из жил кабеля подведено повышенное напряжение, а остальные заземлены.

С началом испытаний от автотрансформатора через киловольтметр подается напряжение на первичную обмотку испытательного агрегата. Вторичная обмотка которого заземляется через амперметр, именно он и показывает значение тока утечки. Испытуемая обмотка, помимо амперметра, содержит резистор R для ограничения величины переменного тока, в случае пробоя. Вторым выводом резистор подключается к аноду кенотрона, катод которого запитывается от преобразователя накала.

Нормы испытаний

В ходе испытаний высоковольтный провод получает нагрузку повышенным напряжением, но поднимается оно плавно от нулевой отметки до установленной величины. Продолжительность воздействия составляет 5 минут для периодических и 10 минут во время приемо-сдаточных испытаний для кабелей с пластмассовой и бумажной изоляцией. После каких-либо ремонтных работ или при изменениях в схеме время испытания кабеля составляет 10 – 15 минут. Кабель с резиновой изоляцией испытывается повышенным напряжением 5 минут во всех случаях.

Все данные устанавливаются государственными документами – ПУЭ и ПТЭЭП. В зависимости от параметров сети и технических характеристик кабеля существуют такие пределы подачи повышенного напряжения (см. таблицу ниже):

Тип кабеля	Номинальное напряжение кабеля, кВ	Испытательное напряжение, кВ	Продолжительность испытания, мин
С бумажной изоляцией	3—10	6 Uв	10
	20—35	5 Uв	10
110	300	15
220	450	15
С резиновой изоляцией	3	6	15
	6	12	5

Посмотрите, в таблице вы можете увидеть значение выпрямленного напряжения, подаваемого непосредственно на сам кабель. Оно отличается от номинального напряжения, выдаваемого испытательным трансформатором и по величине и по роду. U_В обозначает номинальное напряжение кабеля, а цифры указывают во сколько раз испытательное напряжение должно превышать номинальное.

Ток утечки не является параметром для контроля или выбраковки. Но в случае его скачков, колебаний во время испытания повышенным напряжением, можно смело утверждать о наличии дефектов. В таком случае подачу напряжения на кабель необходимо осуществлять до пробоя, но не больше 15 минут. Вместе с током рассчитывают и коэффициент асимметрии, их нормы вы можете увидеть в таблице:

Кабели напряжением, кВ	Испытательное напряжение, кВ	Допустимые значения токов утечки, мА	Допустимые значения коэффициента асимметрии,
6	36 8
10	50 8
20	100	1,5	10
35	140 2,5	10
110	285	не нормируется	не нормируется
150	347	не нормируется	не нормируется
220	510	не нормируется	не нормируется
330	670	не нормируется	не нормируется
500	865	не нормируется	не нормируется

Отклонение от значений, приведенных в таблице, может свидетельствовать о серьезных изменениях в изоляции кабельной линии. В случае, когда не было пробоя, отсутствовали электрические разряды, хлопки, внезапное нарастание или колебания постоянного тока во время испытания, кабель считается годным. В частных случаях, лицо ответственное за электрохозяйство может самостоятельно устанавливать испытательные сроки и параметры в разрез заводских норм.

Аппараты для испытаний

• АИИ – 70 – одна из наиболее популярных стационарных установок, применяемых в испытании и фазировке силовых кабелей, вводов, проверке прочности жидких диэлектриков на пробой и т.д. Может обеспечивать как постоянное напряжение на выходе (максимально 70 кВ), так и переменное (50 кВ).
• АИД-70 – является диодным аналогом предыдущей модели. Наиболее широко применяется для испытания как постоянным, так и переменным напряжением в передвижках или переносных агрегатах, в лабораториях.
• ИВК-5, АИ-2000, КУ-65 и прочие – установки с диодной схемой. Применяется для продавливания вторичных электрических цепей.

Принципиальная схема ИВК

Как и в других схемах, здесь используется трансформатор (АТ), диодные выпрямители (В), резисторы (Р), трансформатор тока (Т) сигнальные светодиоды и устройства для съема показаний (v, mA). На том же принципе основан ряд других портативных устройств.

Методика испытания кабеля повышенным напряжением

Возьмите кабель с несколькими жилами, и соедините вывод установки с одной из фаз, остальные заземлите, для одножильных кабелей ничего кроме брони или экрана заземлять не нужно. Если к одному проводнику подводится напряжение, а другие заземляются, то оголенные концы разводятся на расстояние не менее 15 см. В случае проведения профилактических испытаний, подключение испытательной установки осуществляется на концевых муфтах. В аварийных ситуациях присоединение может выполняться в местах раздела, как более целесообразных точках для измерений.

Схема подключения кабеля

Силовой трансформатор преобразует напряжение и ток промышленной частоты до нужного уровня, затем подает через выпрямитель на кабель. Методика измерений требует плавного наращивания напряжения со скоростью около 1 – 2кВ в течении одной секунды до получения необходимой величины. После того, как стрелка киловольтметра установится в нужную позицию, начинается отсчет времени. По результатам снимаются данные с приборов на установке и фиксируются в соответствующих документах – протоколах и кабельных журналах.

Для завершения измерений ручка автотрансформатора выводится в ноль. Отключается кнопка питания, устанавливается блокировка от случайной подачи напряжения. Обратите внимание, на высоковольтный вывод обязательно завешивается заземление. После чего можно приступать к разборке схемы.

В случае если изоляция выполнена из сшитого полиэтилена, кабель не допускается испытывать выпрямленным током из-за возможности скопления локальных объемных зарядов. По причине дороговизны таких кабелей, их порча чревата большими затратами. Поэтому следует прибегать к принципиально иной технологии проверки.

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена

К кабелям таких марок целесообразно подводить переменное напряжение низкой частоты, с целью планомерного и полного рассеивания местных зарядов при переходе синусоиды через ноль. При этом удаляются даже те заряды, которые могли возникнуть в процессе эксплуатации из-за режима питания.

В завершение, для кабелей, продавленных повышенным напряжением, в обязательном порядке выполняется проверка электрической прочности их изоляции. Так как воздействие такого напряжения могло нарушить ее диэлектрические свойства.

Периодичность

Для кабелей, рассчитанных на напряжение от 2 до 35 кВ с пластмассовой и бумажной оболочкой, в течении первых 2 лет с момента запуска в работу устанавливается периодичность испытания повышенным напряжением раз в год. В случае отсутствия аварий, реконструкций, которые могли быть причиной каких-либо изменений, за первые два года, испытания разрешается проводить реже – раз в 2 года. В противном случае, сроки остаются теми же. Если такой кабель эксплуатируется на территориях подстанций, заводов и прочих промышленных объектов, где доступ к ним затруднен, разрешается проводить испытание не реже, чем раз в 3 года.

Кабели, рассчитанные на напряжение 110 — 500кВ подлежат проверке через 3 года с момента их ввода в эксплуатацию. После чего, в случае отсутствия аварийных ситуаций или реконструкций, испытание может производиться с периодичностью раз в 5 лет.

Для кабелей, оснащенных резиновой изоляцией, в случае питания стационарных устройств электроустановок, периодичность высоковольтных испытаний составляет 1 раз в год. Для сезонных электроустановок испытания должны проводиться перед началом сезона. Такую же процедуру необходимо выполнять при пуске в эксплуатацию электроустановок после их длительного отключения.

Допускается не производить испытания кабелей с бумажной и пластмассовой изоляцией в случае если:

• используется в качестве питающих вводов и длина кабеля менее 100 м;
• срок их службы уже более 15 лет, а удельное количество отказов не менее 30 раз на 100 км в год;
• в ближайшие 5 лет планируется их реконструкция или полный демонтаж.

Оформление результатов испытаний в виде протокола (пример)

После проведения испытаний, все данные заполняются в соответствующие графы протокола. Пример заполнения которого можно увидеть на рисунке.

В графе о лицах, проводивших испытания, ставятся фамилии и подписи работников, участвовавших в соответствующих процедурах. После чего протокол визируется начальником лаборатории и хранится в установленном порядке.

Источник