Профилактика повреждений кабельных линий

Выявление дефектов при профилактических испытаниях кабельных линий 6—10 кВ является их основной задачей. Продолжительность и уровень испытательных напряжений основываются на гарантировании безаварийной работы кабельной линии до следующих испытаний. Однако при профилактике КЛ 6—10 кВ может произойти только электрический вид пробоя, поскольку тепловой и ионизационный виды пробоя изоляции развиваются в период эксплуатации от нескольких часов до нескольких месяцев. При профилактических испытаниях напряженность электрического поля в кабельной изоляции должна быть не выше критической напряженности электрического поля, при которой происходит пробой диэлектрика. Напряженность критической ионизации экспериментально установлена и имеет значение Е_кр=30 кВ/мм. При испытании напряженность электрического поля Е_исп =18 кВ/мм, что гарантирует выявление только дефектных мест кабельной изоляции.
При эксплуатации с рабочим напряжением либо при профилактических испытаниях повреждение кабельной линии происходит достаточно редко. Гораздо чаще кабели повреждаются в кабельной арматуре: концевых и соединительных муфтах. На Уральском электрохимическом комбинате эксплуатируется более 250 км кабельных сетей напряжением 6—10 кВ, и такого типа повреждения составляют около 85% от общего количества. Это, с одной стороны, связано с более неравномерным распределением напряженности электромагнитного поля в кабельной арматуре, а с другой — с несоблюдением технологии изготовления муфт при монтаже кабельной арматуры в полевых условиях. Поэтому работы по определению причин отказа кабельной арматуры должны производиться на всех предприятиях, занимающихся ремонтом кабельных линий.
С появлением термоусаживаемых муфт типа Raychem количество повреждений снизилось, однако наиболее характерные их причины остались прежними:
• нарушение радиусов при изгибе жил, что приводит к частичному разрыву бумажных лент из-за малого радиуса либо из-за пореза о кромку оболочки;
• некачественная обработка оболочек кабеля при установке муфты, способствующая коррозии оболочки с последующим увлажнением поясной и фазной изоляции;
• попадание загрязнений на бумажно-масляную изоляцию в процессе монтажа с ее наложением, что приводит к развитию ползущего пробоя;
• неправильная оценка состояния бумажно-масляной изоляции при ремонте кабеля, что способствует повторному пробою кабеля в целом месте с выходом из строя установленной арматуры;
• нарушение технологии монтажа кабельной арматуры (рис. 1).

Поэтому при выполнении монтажа кабельной арматуры необходимо учитывать вышеуказанные факторы.
В настоящее время появились объективные данные, основанные на статистической обработке результатов вскрытий кабельной термоусаживающей арматуры, которые свидетельствуют о некачественных материалах, использующихся при ее изготовлении. Причем вышедшая из строя арматура была в эксплуатации от 1 года до 3 лет.
Так, например, в концевых муфтах развиваются частичные разряды в месте развилки перчатки между фазами, затем происходит развитие ползущих разрядов с повреждением изоляции одной из фаз и перекрытие по поверхности фазы на оболочку кабеля.
Но особую озабоченность при эксплуатации вызывает выход из строя соединительных термоусаживающих муфт. В них повреждение возникает по краю соединительной гильзы жил кабеля на сетку, соединенную с его оболочкой (рис. 2).

Механизм развития пробоя аналогичен его появлению в концевых муфтах. Сначала развиваются частичные разряды на краю наружных участков соединительной гильзы фазной изоляции — ионизационный пробой (рис. 3). На данном этапе происходит разрушение только фазной изоляции, поясная же остается неповрежденной. Жила, изображенная на рис. 3, профилактические высоковольтные испытания выдержала, дефект развивался только под рабочим напряжением.

Затем идет развитие ползущих разрядов, которые охватывают всю внешнюю поверхность фазной изоляции гильзы (рис.4). Хорошо видны дорожки ползущих разрядов, развивающихся в различных направлениях. Эта жила была выявлена при профилактических испытаниях без прожигания изоляции. В дальнейшем происходит повреждение поясной изоляции соединительной муфты, приводящее к полному пробою. Как правило, данный механизм развития пробоя бывает при рабочем напряжении и имеет ионизационную форму. Пробой может развиваться несколько месяцев.
Диагностика таких повреждений осложняется тем, что положительные результаты испытаний повышенным напряжением отнюдь не гарантируют последующую безаварийную работу КЛ. Были случаи, когда после успешных испытаний повышенным напряжением случался выход кабеля из строя в ближайшие после этого месяцы, и даже дни.
Поэтому перед службами, занимающимися диагностикой кабельных линий 6—10 кВ, стоят две задачи. Первой и основной является разработка метода, способного при профилактических испытаниях выявлять дефекты термоусаживающих материалов на ранних стадиях развития пробоя в кабельной арматуре.
Другой задачей является рассмотрение процесса заключения договоров на поставку кабельной арматуры в которых гарантируется качество поставляемой продукции. Этот вопрос чрезвычайно сложен, поскольку при входных лабораторных испытаниях материалов для монтажа муфт Raychem фазная изоляция выдерживает двадцатикратное рабочее напряжение, а поясная — пятнадцатикратное. Поэтому идеальным вариантом была бы гарантия безаварийной работы кабельной арматуры по крайней мере в течение 10 лет.

Список литературы
1. Канискин В.А., Таджибаев А.И. и др. Эксплуатация силовых электрических кабелей. Часть 7. Методы испытаний и диагностики силовых кабелей. Учебное пособие. С-П., Издательство Петербургского энергетического института повышения квалификации руководящих работников и специалистов Министерства энергетики РФ, 2003.
2. Шабанов В.А. Особенности диагностики повреждений в кабелях с соединительными муфтами «Райхем». // Энергетик, 2009, № 7, с. 37.