ИСПЫТАНИЯ КАБЕЛЕЙ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА
Испытания кабельных линий из сшитого полиэтилена проводятся с целью определения состояния изоляции КЛ в целом, как в эксплуатации, так и после завершения всего комплекса строительно-монтажных работ. Испытания обеспечивают выявление наиболее характерных дефектов, которые могут образовываться в изоляционных конструкциях кабельных линий в случае возможных технологических нарушений в процессе их производства, транспортировки, хранения и монтажа, а также в процессе эксплуатации.
Основные виды дефектов, выявляемые при испытаниях:
- механические повреждения главной изоляции
- локальные неоднородности поверхностей металлических токоведущих жил и экранов, а также пластмассовых электропроводящих слоев
- геометрические отклонения размеров в конструкции главной изоляции кабеля
- локальные неоднородности и включения в диэлектрике главной изоляции кабеля
- локальные неоднородности в изоляции соединительных и концевых муфт
- повышение проводимости отдельных участков диэлектриков в кабельной изоляции и муфтах вследствие увлажнения.
Оборудование и методы выполнения испытаний
В основу методов диагностики положен принцип неразрушающего контроля при воздействии на основную изоляцию переменного напряжения сверхнизкой частоты (СНЧ), обеспечивающего возникновение в изоляции переменного электрического поля с амплитудой, равной или кратной значению напряженности поля при эксплуатации кабеля в действующей сети. Рабочая частота испытательного напряжения СНЧ варьируется в диапазоне от 0,01 до 0,1 Гц, в зависимости от емкостной нагрузки объекта испытаний, что обеспечивает возможность приложения в полевых условиях к кабелям значительной длины напряжения с кратностью от 1 до 3 U0 с помощью мобильного испытательного оборудования.
Синусоидальная форма испытательного переменного напряжения обеспечивает объемное распределение переменного электрического поля в изоляции кабеля и муфт, соответствующее тому, которое имеет место в эксплуатации при промышленной частоте.
Для выявления возможных дефектов, указанных в п.1, производится испытание изоляции приложенным напряжением, определение уровня частичных разрядов (ЧР), измерение величины тангенса дельта (tg δ) и емкости С кабеля.
Величина прикладываемого к изоляции напряжения при проведении соответствующих видов диагностических испытаний определяется исходя из класса напряжения кабеля, рекомендации изготовителя оборудования, с учетом действующих на энергопредприятии технических регламентов и технических возможностей применяемого испытательного оборудования.
Испытания производятся с помощью комплекта оборудования производства фирмы b2 High Voltage (Австрия): испытательной установки HVA-120 и измерительного комплекса PD/TD-120.
Установка HVA-120 позволяет производить приёмо-сдаточные испытания для кабелей класса до 35 кВ включительно повышенным напряжением СНЧ, величиной от 2U0 до 3U0.
Величина испытательного напряжения в эксплуатации обычно принимается равной 0,75 от величины напряжения при приёмо-сдаточных испытаниях и выбирается в диапазоне от 1,5U0 до 2U0.
Для кабелей класса 110 кВ величина испытательного напряжения установки HVA-120 устанавливается 85 кВ действ., что составляет 1,3U0. Такой уровень испытательного напряжение не позволяет за короткое время испытаний (30-60 минут) довести до сквозного пробоя небольшие локальные дефекты изоляции, находящиеся в начальной стадии развития. Однако, воздействие такой величины напряжения для кабеля класса 110 кВ позволяет выявить грубые дефекты, связанные с механическими повреждениями и увлажнением изоляции во время монтажа и эксплуатации, а также способствовать проявлению и локализации незначительных дефектов, которые непосредственно после испытания повышенным напряжением контролируются и выявляются при напряжении равном U0 с помощью измерений уровня ЧР.
Измерительный комплекс PD/TD-120 обеспечивает измерение уровня частичных разрядов в кабельной изоляции при приложении синусоидального испытательного напряжения СНЧ от установки HVA, величиной до 85 кВ действ (120 кВ ампл.). При измерении уровня и интенсивности ЧР, одновременно осуществляется и локализация по расстоянию возможного местоположения локального дефекта с помощью методов импульсной рефлектометрии, заложенных в алгоритм обработки регистрируемых сигналов специализированным программным обеспечением.
Измерения величины TD (tg δ) осуществляется тем же модулем PD/TD-120 в автоматическом режиме при приложении синусоидального напряжения величиной от 0,5U0 до 1,5U0, но не более 85 кВ действ.
Нормальными для сшитого полиэтилена считаются значения TD не превышающие величину 0,012%. Обычно величина TD определяется при нескольких значениях напряжений в диапазоне от 0,5U0 до 1,5U0. Увеличение величины TD от напряжения в этом диапазоне более чем на 0,01% свидетельствует о возможных дефектах в изоляции.
Таким образом, для кабелей класса до 35 кВ диагностические измерения и испытания возможны в диапазоне испытательного напряжения до 3U0, что позволяет обнаруживать дефекты в самой ранней стадии существования.
Для кабелей класса 110 кВ модуль PD/TD-120 обеспечивает диагностические измерения (TD и уровень ЧР) при величине напряжения, равном фазному значению рабочего напряжения в действующей сети. Учитывая высокую чувствительность схемы измерения и мощные средства цифровой обработки сигнала с целью подавления шумов, результаты таких измерений позволяют с высокой степенью достоверности определить возможность безопасного ввода оборудования в эксплуатацию и установить периодичность его дальнейшего контроля. Проведение таких измерений для определения состояния новых кабельных линий 110 кВ значительно эффективнее, чем просто испытания кабелей включением под рабочее напряжение на 24 часа. Применение методов неразрушающей диагностики для кабелей находящихся в эксплуатации также значительно поднимает надежность действующих кабельных сетей.
Критерии оценки результатов
На основе анализа измеренных значений уровня частичных разрядов и величины tg δ и Cx составляется заключение о состоянии изоляции кабельной линии. Учитывая, что в настоящее время в РФ отсутствуют единые утвержденные нормативы для этих величин, критерием и нормами оценки результатов измерений являются:
- рекомендуемые нормы стандартов IEC 60840, и IEEE Std 400.2-2013
- нормативы, предусмотренные в методических указаниях владельца оборудования (для ОАО "Ленэнерго" приложение к приказу № 228 от от 23.05.2012)
- экспертная оценка, получаемая на основании сопоставления между собой результатов при измерении разных фаз, учитывая полную фазную симметрию новых кабельных линий из сшитого полиэтилена.