Проблема течей масла из-под оболочки кабелей с БПИ-изоляцией и её устранение с применением материалов компании 3М

Проблема течи масла из-под оболочки и концевой заделки сопровождает всю историю существования кабелей с бумажнопропитанной изоляцией. Во многом сложностью устранения течи обусловлен переход на использование кабелей со сплошной экструдированной изоляцией, например, из сшитого полиэтилена. Тем не менее именно кабели с бумажно-пропитанной изоляцией (БПИ) сегодня наиболее часто применяются, по крайней мере, в сетях среднего напряжения.
Течь масла приводит к резкому обеднению изоляции, падению как диэлектрических характеристик, так и способности к теплоотводу. В конечном результате образование течей выводит кабельную линию из строя. Поэтому решение проблемы течей масла — главное условие продления срока службы такого типа кабеля.
Типовая конструкция кабеля с БПИ-изоляцией на среднее напряжение представлена на рис. 1 на примере кабеля СБГ-6 производства завода «Камкабель».

Течь масла из-под оболочки и концевой заделки обусловлена несколькими факторами:
• перепадом высот при прокладке;
• температурным расширением металла, вызванным изменениями режимов эксплуатации, в том числе наличием аварийных режимов;
• степенью пропитки бумажной изоляции минеральным маслом или нестекающим составом;
• внешним механическим воздействием на кабель и пр.

Однако неизменным условием отсутствия течей является полная герметизация кабеля по всей его длине, включая соединительные муфты и особенно концевые заделки, пожалуй, самые уязвимые места кабеля с бумажно-пропитенной изоляцией.
В советские времена концевая заделка на кабеле с БПИ-изоляцией выполнялась с применением двух следующих технологий.

Первая технология. Концевые заделки внутренней установки со самосклеивающимися лентами типа ЛЭТСАР для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией (рис. 2).

Вторая технология. Концевые заделки напряжением до 10 кВ внутренней установки в стальных воронках (рис. 3).

Первая технология являлась не самой надёжной, а вторая — не самой дешёвой. Однако за неимением третьей технологии обходились первыми двумя. Многое изменилось после широкого внедрения на рынок технологии термической усадки.
Рассмотрим типовую концевую кабельную муфту производства компании 3М типа 92-EH для кабеля с БПИ-изоляцией напряжением 10 кВ, выполняемую по технологии термической усадки. Внешний вид и чертёж муфты представлены на рис. 4 (а и б).

Технология монтажа этой муфты мало чем отличается от монтажа концевых термоусаживаемых муфт других производителей. Она состоит в том, что после разделки кабеля согласно инструкции следует последовательно установить на кабель термоусаживаемые изолирующие элементы.
Конечно, такая муфта смотрится привлекательнее, технологичнее и, что самое главное, надёжнее своих предтечей. Тем не менее нередкими являются случаи, когда укладываемая в корешок кабеля изоляционная мастика — важнейший элемент  герметизации — со временем размывается, под перчаткой образуются пустоты, в которые устремляется масло. Учитывая тот факт, что давление масла в кабеле с БПИ-изоляцией может достигать 8 атмосфер, со временем оно находит путь наружу и течёт из-под перчатки. С этого момента начинается процесс обеднения и ускоренного старения изоляции, который становится тем сильнее, чем больше перепад между верхним и нижним концами кабеля.
Причин тому, что технология даёт сбой, несколько. Бытует обоснованное мнение, что одна из них — слишком молодая технология применения термоусадки на кабелях с БПИ-изоляцией. Герметики не рассчитаны на столь длительный контакт с маслом. Со временем масло разъедает герметик, находит пути выхода и начинает течь из-под перчатки. Еще одна из версий заключается в том, что на Западе, откуда пришла к нам эта технология, используются кабели с обедненной БПИ-изоляцией, и эта проблема там не такая явная. Известны примеры и весьма мудрёных конструкций концевых муфт, в которых предусмотрено отверстие для доливки масла, что повышает срок службы кабеля. Не стоит забывать и о проблеме качества монтажа арматуры, с которой мы сталкиваемся повсеместно. Некачественный монтаж концевых заделок резко повышает возможность появления утечек масла из-под муфты. Считается, что течь масла из-под кабельных муфт обуславливается совокупностью вышеизложенных факторов, к которым можно добавить ещё такие, как брак при производстве материалов для монтажа, коррозия металлических оболочек, механические повреждения муфт при монтаже и эксплуатации и пр.
В данный момент по проблеме устранения течей масла из-под концевых кабельных заделок специалистами ЗАО «3М Россия» ведётся серьёзная работа. В частности, использование маслостойкого уплотнителя типа силиконовой мастики (рис. 5) позволяет решить главную задачу — уменьшить интенсивность течей.

При этом специалистами компании 3М и ее партнёрами предложен и опробован метод монтажа соединительных и концевых кабельных муфт без применения огневых технологий. Это метод монтажа муфт с принудительным нагнетанием электроизоляционного компаунда (RPM — resin pressure method). Изначально метод RPM использовался для монтажа кабельных муфт в угольных шахтах, где применение огня категорически запрещено.
Способ принудительного нагнетания компаунда представляет собой особую технологию сращивания и оконцевания кабеля. Этот способ разработан компанией ЗМ специально для выполнения работ в труднодоступных местах, например, при вертикальном кабельном вводе, в углах и высоко расположенных местах, т.е. там, где нельзя установить муфту обычным способом. С помощью технологии принудительного нагнетания компаунда, например, можно восстановить повреждённую оболочку кабеля, изготовить соединительную, концевую, защитную муфту-кожух на кабеле среднего напряжения.
Суть метода состоит в том, что корпус муфты представляет собой комбинацию самослипающихся изолирующих, губчатых и герметизирующих лент, образующих некое подобие кокона, внутрь которого при помощи специального шприца закачивается электроизоляционный хим- и влагостойкий компаунд (рис. 6, 7).

У этого метода существует ряд следующих преимуществ:
• технология особенно эффективна при вертикальном монтаже;
• применяется для кабеля любого сечения;
• отсутствует ограничение по длине муфты;
• универсальна в применении;
• отсутствие огня при монтаже;
• технология имеет разрешение Ростехнадзора на использование в горнодобывающей промышленности.

При более детальном рассмотрении оказалось, что муфты, выполненные по RPM-технологии, отличаются не только высокими электроизоляционными, но и прочностными характеристиками как при радиальном, так и при осевом внешнем воздействии. Застывший хим- и влагостойкий компаунд даёт отличный контакт с оболочкой, препятствуя как попаданию влаги внутрь муфты, так и образованию течей из-под нее. Это касается как соединительных, так и концевых муфт.
Этапы монтажа концевой муфты представлены на рис. 8.

За годы успешного применения в горном деле этот метод настолько понравился энергетикам предприятий, что ему было найдено весьма неожиданное применение — ремонт уже существующих соединительных муфт и концевых заделок, а также повреждённых оболочек, из-под которых осуществляется течь масла. В мае 2010 года был осуществлён опытный монтаж ремонтной муфты-кожуха поверх эпоксидной соединительной муфты на кабеле с бумажно-пропитанной изоляцией в цехе коксохимического производства Череповецкого металлургического комбината ОАО «Северсталь». Течь масла была устранена. Технология получила положительный отзыв от энергетиков цеха, и сейчас ведутся работы по её внедрению на производстве.
Применение RPM-технологии на практике позволяет забыть о традиционных проблемах кабелей с БПИ-изоляцией.