Прожиг кабеля

Для быстрого определения места повреждения КЛ необходимо, чтобы переходное сопротивление изоляции, в месте повреждения, было от единиц до десятков кОм.

В большинстве случаев, для этого необходимо прожигание изоляции кабельных муфт, кабельных жил вместе их повреждения, и разрушение металлического спая (сварки) жил кабеля и оболочки при однофазных повреждениях.

После снижения сопротивления в месте повреждения, используется один из самых эффективных методов — акустический.

В случае невозможности определения места однофазного повреждения на трассе КЛ акустическим методом (сильные помехи, большая глубина прокладки кабеля, отсутствие документации на прокладку кабеля и т.д.) производят прожигание места повреждения с помощью силовой прожигающей установки, в целях перевода однофазного повреждения в междуфазное (двухфазное). Определение места повреждения в этом случае осуществляют индукционным методом.

Прожигание производят за счет энергии, выделяющейся в канале пробоя. При этом происходит обугливание изоляции в месте повреждения и снижение переходного сопротивления.

Прожигание позволяет сравнительно просто выявлять повреждения в концевых заделках и на вскрытых кабелях по нагреву, появлению дыма и запаха гари. Прожиг целесообразен, пока значение сопротивления в месте повреждения имеет тот же порядок, что и внутреннее сопротивление прожигательной установки.

Нельзя создать прожигательную установку, обеспечивающую достаточно высокое напряжение и малое внутреннее сопротивление, поэтому осуществляется ступенчатый способ. Сущность его состоит в смене источников питания по мере снижения напряжения пробоя и сопротивления в месте повреждения. Источник питания более низкого напряжения легче сконструировать с меньшим внутренним сопротивлением. В настоящее время прожигающие установки имеют от 3 до 6 ступеней прожигания.

Прожигание может проводиться как на постоянном, так и на переменном токе. Верхние ступени прожигания выполняются на выпрямленном напряжении, а последняя ступень на переменном напряжении.

Основные варианты прожига в силовых кабелях.

  1. Прожигание изоляции кабельных муфт.

В кабельных муфтах возникают повреждения, вызванные дефектом монтажа, а также воздействием климатических факторов (возникновение трещин и пустот в мастике) и выявляемые при профилактических испытаниях. С помощью испытательной высоковольтной установки на поврежденной жиле кабеля, поднимается напряжение до пробоя. Если после нескольких пробоев, напряжение пробоя не снижается или при сниженном напряжении электрическая прочность вновь возрастает, то такой характер процесса указывает на повреждения соединительных (и очень редко концевых) муфт.

В соединительных муфтах часто образуются трещины, пустоты, играющие роль как бы разрядников в газовой среде. Газы образуются вследствие разложения кабельной массы под действием дуги. В момент пробоя в таких полостях давление резко повышается, способствуя гашению дуги. Кроме того, разряды в муфтах по более удлиненным, чем в кабеле, путям расплавляют кабель, заливая канал разряда свежей массой. Такие пробои носят название «заплывающих».

Если через 5 — 10 мин непрерывного повторения пробоев разрядное напряжение не снижается, прожиг прекращают и определяют место повреждения методом, наиболее соответствующим значению достигнутого переходного сопротивления.

  1. Прожигание изоляции кабеля.

При профилактических испытаниях повреждение может быть выявлено непосредственно в кабеле. При этом, если изоляция хорошо пропитана маслом, пробои могут повторяться длительное время от 5 до 10 мин., а иногда и дольше. После многократного повторения разрядов напряжение пробоя начинает снижаться, что позволяет (при максимальном значении тока испытательной установки) получить повышенную частоту пробоев. Как только напряжение пробоя опустится до более низких значений, включают прожигательную установку на верхнюю ступень прожигания.

После осушения и обугливания изоляции, процесс непрерывного чередования заряда и разряда в кабеле создает устойчивое протекание тока через место повреждения, с постепенным снижением переходного сопротивления. Как только удается снизить напряжение прожига, прожигательная установка переключается на более низкую ступень прожигания. В процессе сопротивление в месте повреждения может увеличиться и обуславливает переход на более высокую ступень прожигания, чтобы добиться снижения сопротивления в месте повреждения и напряжения прожигания. На низких ступенях прожигания при больших токах в канал повреждения попадают частицы расплавленного металла, жилы, оболочки кабеля, что вызывает значительное снижение сопротивления в месте повреждения. При образовании сплошного металлического канала переходное сопротивление снижается до долей Ом. В случае, когда необходимо перевести однофазное повреждение в междуфазное, используется схема:

sxema-podklyucheniya-pri-prozhiganii-izolyacii-kl

1 — испытательная установка постоянного тока; 2 — прожигательная установка; 3 — разрядник; 4 — поврежденный кабель

Осуществляется прожигание изоляции поврежденной жилы L3 кабеля. Испытательная установка постоянного тока включена на две неповрежденные жилы и через разрядник к поврежденной жиле L3. Емкость двух жил кабеля заряжается с помощью испытательной установки до напряжения пробоя разрядника, которое устанавливается равным 5 — 10 кВ, и импульс тока разряда разрушает образующийся под действием тока от прожигательной установки проводящий мостик в месте повреждения. Периодическое создание за счет тока прожигания и разрушение вследствие тока разряда емкости двух неповрежденных жил проводящего мостика увеличивает объем разрушения изоляции. Наличие напряжения от испытательной установки на неповрежденных жилах кабеля в переходном режиме увеличивает вероятность пробоя этих жил на поврежденную. В случае пробоя становится невозможным поднять напряжение от испытательной установки, вследствие чего перестает срабатывать разрядник.

Не всегда удается перевести однофазное замыкание в междуфазное, а увеличение напряжения испытательной установки и напряжения срабатывания разрядника может привести к пробою изоляции жил кабеля в другом месте. В случае, когда прожигание происходит в течение длительного времени при постоянном токе от прожигательной установки, а сопротивление в месте повреждения не снижается и составляет около 1000 — 5000 Ом, прожигание прекращается, так как место повреждения с отверстием в оболочке кабеля может находиться во влажной среде. Снизить сопротивление в месте дефекта при таких повреждениях не удается.

  1. Разрушение металлического спая (сварки) при однофазных повреждениях.

Если через поврежденную жилу кабеля длительно протекал ток однофазного короткого замыкания на оболочку, то в месте повреждения возможно сваривание токоведущей жилы с экранирующей оболочкой.

Разрушить место сварки прожиганием часто не удается, поэтому не всегда можно определить место повреждения на трассе КЛ. Для разрушения места спая используется батарея конденсаторов, емкость которой изменяется в зависимости от их соединения (параллельное, последовательное) от 5 до 200 мкФ при напряжении заряда 30 и 5 кВ соответственно. Дополнительно используется емкость неповрежденных жил кабеля относительно оболочки. Конденсаторы, подключенные к поврежденной жиле и оболочке кабеля через управляемый разрядник, заряжаются от высоковольтной испытательной установки. При импульсном разряде конденсаторов происходит разрушение проводящего спая за счет ударных электродинамических воздействий, сопровождающих протекание тока разряда.

При достаточно прочных спаях, когда подобным способом разрушить их не удается, используются «отжигающие» установки, представляющие собой регулируемые выпрямительные устройства с пределами измерения выпрямленного тока от нуля до 1000 А. В этом случае, разрушение спая происходит за счет расплавления, при прохождении через него тока большой величины.