Объем и нормы испытаний силовых кабелей

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

"МУРМАНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

АПАТИТСКИЙ ФИЛИАЛ

Реферат

по дисциплине " ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ"

специальность 140211 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Тема:

" Объем и нормы испытаний силовых кабелей".

Выполнил:

студент группы Эс-491

Серебряков Е.Л.

Проверил:

к.т.н., доцент кафедры электроэнергетики

Невретдинов Ю.М.

Апатиты,

2013

СОДЕРЖАНИЕ

1. Основные положения…………………………………………………………………………3

2. Объем и нормы приемо-сдаточных испытаний силовых кабельных линий…………………………..5

Список литературы……………………………………………………………………………………...13

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Силовая кабельная линия - это линия для  передачи электрической энергии, состоящая  из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными,  стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями.

В силовых  кабельных линиях наиболее широко используются кабели с бумажной и пластмассовой  изоляцией. Тип изоляции силовых  кабелей и их конструкция влияют не только на технологию монтажа, но и  на условия эксплуатации силовых  кабельных линий. В особенности  это касается кабелей с пластмассовой  изоляцией. Так в результате изменяющихся при эксплуатации нагрузок и дополнительного  нагрева, обусловленного перегрузками и токами короткого замыкания, в  изоляции кабелей возникает давление от увеличивающегося при нагреве  полиэтилена (поливинилхлорида), которое  может растягивать экраны и оболочки кабелей, вызывая их остаточные деформацию. При последующем охлаждении вследствие усадки в изоляции образуются газовые  или вакуумные включения, являющиеся очагами ионизации. В связи с  этим будут изменяться ионизационные  характеристики кабелей.

Бумажная  пропитанная изоляция жил кабелей  имеет высокие электрические  характеристики, продолжительный срок службы и сравнительно высокую температуру  нагрева. Кабели с бумажной изоляцией  лучше сохраняют свои электрические  характеристики в процессе эксплуатации при возникавших частых перегрузах и связанных с этим дополнительных нагревах.

Для обеспечения длительной и безаварийной работы кабельных линий необходимо, чтобы температура жил и изоляции кабеля в процессе эксплуатации не превышала допустимых пределов. Продолжительность  работы кабелей в аварийном режиме не должна превышать 8 ч в сутки  и 1000 час. за срок службы.

Любая силовая кабельная линия помимо своего основного элемента - кабеля, содержит соединительные и концевые муфты (заделки), которые оказывают  значительное влияние на надежность всей кабельной линии.

В настоящее  время при монтаже, как концевых муфт (заделок) так и соединительных муфт широкое применение находят  термоусаживаемые изделия из радиационно-модифицированного  полиэтилена.  Термоусаживаемые муфты  и заделки монтируют как на кабелях с пластмассовой, так  и кабелях с бумажной пропитанной  изоляцией.

Проложенный кабель подвергается воздействию агрессивных  компонентов среды, которые обычно являются разбавленными в той  или иной степени химическими  соединителями. Материалы, из которых изготовлены оболочка и броня кабелей, имеют разную коррозийную стойкость.

• Свинец устойчив в растворах, содержащих серную, сернистую, фосфорную, хромовую и фтороводородную кислоты. В соляной кислоте свинец устойчив при ее концентрации до 10%.
• Алюминий устойчив в органических кислотах и неустойчив в соляной, фосфорной, муравьиной кислотах. а также в щелочах. Сильно агрессивное действие на алюминий оказывают соли, при гидролизе которых образуются кислоты или щелочи.
• Поливинилхлоридный пластикат негорюч, обладает высокой стойкостью против действия большинства кислот, щелочей и органических растворителей. Однако его разрушают концентрированные серная и азотная кислоты, ацетон и некоторые другие органические соединения. Под воздействием повышенной температуры и солнечной радиации поливинилхлоридный пластикат теряет свою пластичность и морозостойкость.
• Полиэтилен обладает химической стойкостью к кислотам, щелочам, растворам солей и органическим растворителям. Однако полиэтилен под воздействием ультрафиолетовых лучей становится хрупким и теряет свою прочность.
• Резина, применяемая для оболочек кабелей, хорошо противостоит действию масел, гидравлических и тормозных жидкостей, ультрафиолетовых лучей, а также микроорганизмов. Разрушающие действуют на резину растворы кислот и щелочей при повышенных температурах.
• Броня, изготавливаемая из низко углеродной стали, обычно разрушается намного раньше, чем начинает коррозировать оболочка. Броня сильно коррозирует в кислотах и весьма устойчива в щелочах. Разрушающее действуют на нее сульфатвосстанавливающие бактерии, выделяющие сероводород и сульфиды.

Покровы из кабельной пряжи и битума практически  не защищают оболочку от контакта с  внешней средой и довольно быстро разрушаются в почвенных условиях.

Марка силового кабеля характеризует основные конструктивные элементы и область  применения кабельной продукции. После букв маркировки стоят числа, указывающие число основных изолированных жил и их сечение (через знак умножения), а также номинальное напряжение (через тире). Число и сечение жил у кабелей с нулевой жилой или заземляющей жилой обозначается суммой чисел.

Наиболее  широкое применение находят кабели следующих стандартных сечений  жил: 1,2; 1,5; 2,0;2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240 мм.

2. ОБЪЕМ И НОРМЫ ПРИЕМО-СДАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ СИЛОВЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

В соответствии с требованиями ПУЭ объем приемо-сдаточных  испытаний силовых кабельных  линий включает следующие работы.

1. Проверка целостности и фазировки жил кабеля.

Перед включением кабеля в работу производится его фазировка, т.е. обеспечивается соответствие фаз кабеля фазам присоединяемого участка электроустановки. Проверка производится прозвонкой с помощью телефонных трубок или мегаомметра. На основании проверки производится раскраска жил в соответствии с раскраской принятой на данной установке.

Технология "прозвонки" с помощью телефонных трубок заключается в следующем: один работник подсоединяет свою телефонную трубку к жиле кабеля и оболочке (заземленной части электропроводки), а другой поочередно к жилам кабеля со своей стороны, пока не дойдет до той жилы, к которой подключился первый работник. При этом устанавливается телефонная связь между работниками, и они могут договориться о порядке проверки другой жилы. На проверенные жилы навешивают временные бирки с соответствующей маркировкой. Проверка жил "прозвонкой" будет успешной, если исключить возможность образования обходных цепей. Во избежание ошибок необходимо убедиться, что связь возможна только по одной жиле; для этого подсоединяют трубку к каждой из оставшихся жил и убеждаются, что связи по ним нет. Для "прозвонки" используют низкоомные телефонные трубки, а в качестве источника питания - батарейку от карманного фонаря.

После предварительной прозвонки перед включением кабельной линии в работу производится фазировка ее под напряжением. Для этого с одного конца кабеля подается рабочее напряжение, а с другого конца производится проверка соответствия фаз измерениями напряжений между одноименными и разноименными фазами. Фазировка производится вольтметрами (в сетях до 1кВ) или вольтметрами с трансформаторами напряжения, а также с помощью указателей напряжения типа УВН-80, УВНФ и др. (в сетях напряжением выше 1 кВ),

Порядок проведения фазировки в линиях различного напряжения примерно одинаков. Так фазировка кабельной линии с помощью указателей напряжения выполняется в следующей последовательности (см. рис. 1).

Проверяется исправность указателя напряжения, для чего щупом трубки без неоновой лампы касаются заземления, а щуп  другой трубки подносят к жиле кабеля находящегося под напряжением, при этом неоновая лампа должна загореться. Затем щупами обеих трубок касаются одной жилы находящей под напряжением. Лампа индикатора при этом гореть не должна. После этого проверяется наличие напряжения на выводах электроустановки и кабеля (см. рис. 1в). Данную проверку производят для того, чтобы исключить ошибку при фазировке линии имеющей обрыв (например, из-за неисправности предохранителя). Процесс собственно фазировки состоит в том, что щупом одной трубки указателя касаются любого крайнего вывода установки, например фазы С, а щупом другой трубки - поочередно трех выводов со стороны фазируемой линии (см. рис. 1г). В двух случаях касания (С-А ₁ и С-B₁) неоновая лампа загорается, в третьем (С-С₁) лапа гореть не будет, что укажет на одноименность фаз. Аналогично определяют другие одноименные фазы.

Рис. 1. - Последовательность операций при фазировке линии 10 кВ указателем напряжения типа УВНФ.

а, б - проверка исправности указателя  напряжения; в - проверка наличия напряжения на выводах; г - фазировка

2. Измерение сопротивления изоляции.

Производится  мегаомметром на напряжение 2,5 кВ. Для силовых кабелей до 1 кВ сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм. Для силовых кабелей выше 1 кВ сопротивление изоляции не нормируется, но должно быть порядка десятка МОм и выше. Измерение следует производить до и после испытания кабеля повышенным напряжением.

Перед началом измерения сопротивления  изоляции на кабельной линии необходимо:

а)      Убедиться в отсутствии напряжения на линии.

б)      Заземлить испытуемую цепь на время подключения прибора.

После окончания измерения, прежде чем  отсоединять концы от прибора  необходимо снять накопленный заряд  путем наложения заземления.

Разрядку  кабеля необходимо производить при  помощи специальной разрядной штанги сначала через ограничительное  сопротивление, а затем накоротко. Короткие участки кабеля длиной до 100 м можно разряжать без ограничительного сопротивления.

При измерении сопротивления изоляции кабельных линий большой длины, необходимо помнить, что они обладают значительной емкостью, поэтому показания  мегаомметра следует отмечать только после окончания заряда кабеля.

Категорически запрещается измерять сопротивление  изоляции на кабельной линии, если она  хотя бы на небольшом участке проходит вблизи другой линии, находящейся под  напряжением.

3. Испытание повышенным напряжением  выпрямленного тока.

Силовые кабели напряжением выше 1 кВ испытываются повышенным напряжением выпрямленного  тока. Величины испытательных напряжений и длительность приложения нормированного испытательного напряжения приведены  в таблице 1.

Таблица 1 - Испытательные напряжения выпрямленного тока для силовых кабелей

При испытании напряжение должно плавно подниматься до испытательной величины и поддерживаться неизменным в течение  всего периода испытания. Подъем испытательного напряжения для кабельных  линий напряжением до 10 кВ осуществляется в течение 1 мин, а для кабельных  линий 20-35 кВ - со скоростью не более 0,5 кВ/с.

В случае, если контроль над испытательным напряжением осуществляется по вольтметру, включенному на первичной стороне повышающего трансформатора, то в результаты измерения может вноситься некоторая погрешность за счет падения напряжения в элементах испытательной схемы, в частности, в кенотронах.

Измерение токов утечки кабеля 3-10 кВ при испытаниях повешенным выпрямленным напряжением  производиться с помощью микроамперметров, включенных или на стороне высокого напряжения испытательной установки, или в нуль испытательного трансформатора. При применении последней схемы  измерения токов утечки возможно искажение отсчета за счет паразитных токов утечки.

При испытаниях силовых кабельных линий  повышенным выпрямленным напряжением  оценка их состояния производится не только по абсолютному значению тока утечки, но и путем учета характера  изменения тока утечки по времени, асимметрии токов утечки по фазам, характера  сохранения и спада заряда и т.п.

Для исправной изоляции силового кабеля ток утечки спадает в зависимости  от длительности приложения испытательного напряжения, и тем больше, чем  лучше качество изоляции. У силового кабеля с дефектной изоляцией  ток утечки увеличивается во времени. При заметном нарастании тока утечки при испытании силового кабеля продолжительность  испытания увеличивается до 10-20 мин. При дальнейшем нарастании утечки, если оно не вызвано дефектами  концевых разделок, испытание должно вестись до пробоя изоляции кабеля.

Допустимые  токи утечки в зависимости от испытательного напряжения и допустимые значения коэффициента асимметрии при измерении тока утечки приведены в табл. 2.

Таблица 2 - Токи утечки и  коэффициенты асимметрии для силовых  кабелей.

При испытаниях напряжение от выпрямленной установки подводится к одной  из жил испытуемого кабеля. Остальные  жилы испытуемого кабеля, а также  все жилы других параллельных кабелей  данного присоединения должны быть надежно соединены между собой  и заземлены. У трехжильных кабелей  испытанию подвергается изоляция каждой жилы относительно оболочки и других заземленных жил. У однофазных кабелей  и кабелей с отдельно освинцованными жилами испытывается изоляция жилы относительно металлической оболочки.

Кабель  считается выдержавшим испытания, если не произошло пробоя, не было скользящих разрядов и толчков тока утечки или  его нарастания, после того как  он достиг установившейся величины.

После каждого испытания цепи кабельной  линии ее необходимо разрядить.

4. Испытание повышенным напряжением  промышленной частоты.

Такое испытание допускается  для кабельных линий на напряжение 110-500 кВ взамен испытания выпрямленным напряжением.

Испытание производится напряжением (1,00-1,73)U_ном. Допускается производить испытания путем включения кабельной линии на номинальное напряжение U_ном. Длительность испытания - согласно указаниям завода-изготовителя.

5. Определение активного сопротивления  жил.

Производится  для линий 20 кВ и выше. Активное сопротивление  жил кабельной линии постоянному  току, приведенное к 1 мм² сечения, 1 м длины и температуре +20 ºС, должно быть не более 0,0179 Ом для медной жилы и не более 0,0294 Ом для алюминиевой жилы. Измеренное сопротивление (приведенное к удельному значению) может отличаться от указанных значений не более чем на 5%.

Активное  сопротивление жил кабелей постоянному  току представлены в табл. табл. 3, причем в числителе указано значение для медной, а в знаменателе для алюминиевой жилы.

Таблица 3 - Активное сопротивление жил кабелей постоянному току при температуре +20°С

6. Определение электрической рабочей  емкости жил.

Производится  для линий 20 кВ и выше. Измеренная емкость не должна отличаться от результатов  заводских испытаний более чем  на 5%.

7. Измерение распределения тока  по одножильным кабелям.

Неравномерность в распределении токов на кабелях  не долина быть более 10%. Измерения производятся переносными приборами или токоизмерительными клещами.

8. Проверка защиты от блуждающих  токов.

Производится  проверка действия установленных катодных защит. Хорошим проводником на пути блуждающих токов служат металлические оболочки кабелей. Зона, в которой блуждающие токи входят в оболочку кабеля, называется катодной, а зона, в которой они выходят из оболочки - анодной. Разрушение кабеля в катодной зоне возможно лишь при наличии в ней щелочных веществ. Для определения вида зоны измеряется потенциал по отношению к земле. Для катодной зоны потенциал отрицательный, для анодной - положительный. Основное разрушение оболочек кабелей происходит в анодной зоне и зависит от плотности тока, стекающего с кабеля в землю.

Для защиты металлических оболочек кабелей  применяют катодную поляризацию, электрический  дренаж и протекторную защиту.

При катодной поляризации на оболочке кабелей  от внешнего источника постоянного  тока создается отрицательный потенциал, для чего отрицательный полюс  источника соединяется с оболочкой, а положительный полюс заземляется. Катодная поляризация обеспечивается катодными станциями.

Электрический дренаж обеспечивает отвод блуждающих токов от металлических оболочек кабелей к источнику этих токов. Протекторная защита обеспечивается соединением  металлических оболочек кабелей  с электродом, заложенным в земле  и имеющим более высокий потенциал, чем оболочки кабелей.

9. Испытание на наличие нерастворенного  воздуха (пропиточное испытание).

Производится для маслонаполненных кабельных линий 110-500 кВ. Содержание нерастворенного воздуха в масле  должно быть не более 0,1%.

10. Испытание подпитывающих агрегатов  и автоматического подогрева  концевых муфт.

Производится для маслонаполненных кабельных линий 110-500 кВ.

11. Контроль состояния  антикоррозийного покрытия.

При приемке линий в  эксплуатацию и в процессе эксплуатации проверяется работа антикоррозионных защит для:

- кабелей с металлической  оболочкой, проложенных в грунтах  со средней и низкой коррозионной  активностью (удельное сопротивление  грунта выше 20 Ом/м), при среднесуточной  плотности тока утечки в землю  выше 0,15 мА/дм²;

- кабелей с металлической  оболочкой, проложенных в грунтах  с высокой коррозионной активностью  (удельное сопротивление грунта  менее 20 Ом/м) при любой среднесуточной  плотности тока в землю;

- кабелей с незащищенной  оболочкой и разрушенными броней  и защитными покровами;

- стального трубопровода  кабелей высокого давления независимо  от агрессивности грунта и  видов изоляционных покрытий.

При проверке измеряются потенциалы и токи в оболочках кабелей  и параметры электрозащиты (ток  и напряжение катодной станции, ток  дренажа) в соответствии с руководящими указаниями по электрохимической защите подземных энергетических сооружений от коррозии.

Оценку коррозионной активности грунтов и естественных вод следует  производить в соответствии с  требованиями ГОСТ 9.602-89.

12. Проверка характеристик масла.

Определение производится для  всех элементов маслонаполненных кабельных  линий на напряжение 110-500 кВ и для  концевых муфт (вводов в трансформаторы и КРУЭ) кабелей с пластмассовой  изоляцией на напряжение 110 кВ.

Пробы масел марок С-220, МН-3 и МН-4 и изоляционной жидкости марки ПМС должны удовлетворять  требованиям норм табл. 4 и 5.

Таблица 4 - Нормы на показатели качества масел марок С-220, МН-3 и МН-4 и изоляционной жидкости марки ПМС

Таблица 5 - Тангенс угла диэлектрических потерь масла и изоляционной жидкости (при 100, %, не более, для кабелей на напряжение, кВ)

 В числителе указано  значение для масел марок С-220, в знаменателе - для МН-3, МН-4 и  ПМС

13. Измерение сопротивления заземления.

Производится на линиях всех напряжений для концевых заделок, а  на линиях 110-500 кВ, кроме того, для  металлических конструкций кабельных  колодцев и подпиточных пунктов.

Силовые кабельные линии напряжением  до 1 кВ испытываются по пп.1, 2, 7, 13.

Силовые кабельные линии напряжением  выше 1 кВ и до 35 кВ - по п.п.1-3, 6, 7, 11, 13, а напряжением 110 кВ и выше - в полном объеме, предусмотренным настоящей  инструкцией.

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1 Правила устройства электроустановок / Министерство топлива и энергетики  Российской Федерации. – М.: Энергосервис, 2002. – 606 с.

2  Объем и нормы испытаний  электрооборудования. РД 34.45-51.300-97 / утв.  РАО "ЕЭС России" 08.05.1997. - 6-е издание. -  М., Издательство  НЦ ЭНАС, 2004.

3 http://forca.ru/instrukcii-po-ekspluatacii/srs/ispytanie-kabelei.html