2014-02-24
871
В настоящее время нормальная работа систем электроснабжения невозможна без надежной работы силовых кабельных линий (КЛ) низкого и среднего классов напряжения.
С начала 70-х годов прошлого века кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена активно заменяют кабели с бумажно-масляной изоляцией. Низкие величины относительной диэлектрической проницаемости, большой запас термической стойкости стали главной причиной, заставившей выбрать сшитый полиэтилен, как изоляционный материал для кабелей среднего и высокого напряжения.
Для обеспечения надежной работы силовых КЛ в настоящее время в России применяется система планово-профилактических испытаний, при которой кабели периодически подвергаются испытаниям постоянным напряжением достаточно высокого уровня (в 4-6 раз превышающим номинальное напряжение КЛ) с измерением токов утечки. Однако практика показывает, что планово-профилактические испытания повышенным постоянным напряжением даже в случае их успешности не только не гарантируют безаварийную последующую работу КЛ, но и во многих случаях приводят к сокращению срока службы КЛ. Особенно опасны такие испытания для КЛ с длительными сроками эксплуатации или с сильно состаренной изоляцией. Кроме того, испытания повышенным постоянным напряжением силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ-кабели), которые находят все более широкое применение в России, не только практически бесполезны, так как сшитый полиэтилен обладает высокой электрической прочностью и малыми токами утечки, но и оказывают негативное воздействие на полиэтиленовую изоляцию.
|
|
|
В таблице 1 приведены показатели электрической прочности СПЭ кабелей в сравнении с ПБИ кабелями по данным исследований ОАО “ВНИИКП” выполненных в 2003 – 2006 гг. (СПЭ кабели) и 1980 – 1983 гг. (ПБИ кабели)
таблицa 1
| № п/п | Показатели электрической прочности кабелей: на номинальное напряжение 10 кВ | Кабели с изоляцией из сшитого ПЭ | Кабели с пропитанной бумажной изоляцией |
| 1. | Пробивное напряжение кабелей в исходном состоянии, кВ (и0) Uo-фазное напряжение, частота 50 Гц | 180-240 (30-40)U0 | 80-90 (13,3-15) U0 |
| 2. | Пробивное напряжение кабелей после ускоренного старения, кВ (Uo): – в воде при напряжении 3Uo в течение 17500 ч (2 года); | 108-129 (18-21,5)U0 | – |
| – циклами нагрева в течение 10000ч при напряжении 3Uo при температурах: 70°С 80°С* 90°С | ~55 (9,2 Uo) ~30(5U0) ~25(4,2U0) | ||
| * эквивалентно 40 годам эксплуатации при номинальном напряжении и температуре жилы 70 °С |
Применительно к силовым кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена гораздо более эффективным и экономичным является щадящий метод испытаний напряжением сверхнизкой частоты 0,1 Гц, которое по величине не превышает более чем в 3 раза номинальное напряжение КЛ. Испытания при очень низких частотах со сменой полярности позволяют выявлять дефекты в изоляции без формирования объемных зарядов в структуре полиэтиленовой изоляции, что приводит к резкому уменьшению ресурса такого кабеля, в отличие от того, как это происходит при приложении постоянного напряжения. Поэтому за рубежом кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена испытываются исключительно напряжением сверхнизкой частоты. При испытаниях силовых кабелей с бумажной пропитанной изоляцией применение этого метода позволяет в значительной степени уменьшить испытательное напряжение по сравнению с испытаниями постоянным напряжением.
Возникает вопрос: возможно ли испытание кабельных линий, выполненных СПЭ кабелями постоянным напряжением по нормам, принятым для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией?
|
|
|
Отвечает заведующий отделом силовых кабелей ОАО “ВНИИКП”, к.т.н. Образцов Ю.В.: «Распределение постоянного напряжения по толщине электрической изоляции кабелей из сшитого полиэтилена и пропитанной бумаги принципиально разное. За счет образования объемных зарядов у электродов на внутренней и наружной поверхностях изоляции из сшитого полиэтилена образуется локальная концентрация электрического поля, которая может привести к разрушениям в виде скользящих разрядов и пробою в первую очередь кабельных муфт, являющихся более слабыми в электрическом отношении элементами КЛ. Такие случаи пробоя муфт неоднократно наблюдались при испытаниях КЛ на номинальное напряжение 10 – 35 кВ постоянным (выпрямленным) напряжением по нормам, предусмотренным в ПУЭ для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией, где величина испытательного напряжения составляет 10,3 U0.
В международных стандартах МЭК 60502-2, HD 620 для кабелей среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена рекомендуется испытание КЛ проводить переменным напряжением, в т.ч. пониженной частотой 0,1 Гц. В качестве альтернативы допускается проводить испытания КЛ постоянным напряжением величиной 4 Uo в течении 15 минут (п. 20.2.2 МЭК 60502-2) с характерным примечанием: “ испытание напряжением постоянного тока может повредить испытуемую систему изоляции “.
Таким образом, неправомерно переносить нормы испытаний КЛ постоянным напряжением для кабелей с пропитанной бумажкой изоляцией на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Для последних воздействие испытательного постоянного напряжения величиной до 10 Uo является разрушающим.»
