Причини пошкодження кабельних ліній
15 Сер
2017
Полезное

Причини пошкодження кабельних ліній

Як показує досвід експлуатації, багато недоліків кабелів не визначаються при профілактичних випробуваннях підвищеною напругою постійного струму.

До таких недоліків, які значно знижують надійність кабелів відносяться: осушення ізоляції через переміщення або стікання просочувального складу, електричне старіння ізоляції, висихання ізоляції кабелів, які працюють у важких теплових режимах, часто пов'язане з розкладанням просочувального складу (кристалізація) і т.д .

Не тільки старіння, але і великі дефекти не завжди виявляються при профілактичних випробуваннях. Чи не визначаються пошкодження в оболонках кабелів, якщо ізоляція не відсиріла. Пошкодження і місцеві дефекти в ізоляції можуть бути виявлені при випробуванні лише в тому випадку, якщо пошкоджена ділянка ізоляції, яка залишилася, не перевищує 15-20% її товщини.

         У момент аварії кабель часто отримує вторинні пошкодження (обпалюється дугою, деформується внутрішнім тиском, поглинає вологу через пошкоджене місце і т.д.).

Оболонка кабелю є одним з найважливіших конструктивних елементів силового кабелю. Ізоляція кабелю може залишити високі діелектричні властивості тільки в тому випадку, якщо відсутня можливість проникнення у неї повітря або вологи.

         Свинцева або алюмінієва оболонки є герметизуючим покровом кабелю.

Тривале припустиме механічне навантаження для свинцю 0,1 кг / мм2, для алюмінію 0,8 кг / мм2. На відміну від свинцю, алюміній є вібростійким матеріалом, але набагато поступається йому в стійкості до дії грунтової корозії.

Крім заводських дефектів, які призводять до пошкодження кабелів, є:

1) механічні пошкодження, які були нанесені при прокладці або наступних розкопках і інших будівельних роботах, виконуваних в зоні кабельних трас;

2) спіралеподібні вспучіни (іноді тріщини) як результат тривалої дії циклів нагріву та охолодження або значних перевантажень кабелю більш допустимих норм;

3) міжкристалічне руйнування свинцевої оболонки під дією струсів та вібрацій;

4) ґрунтова, хімічна корозія під впливом різноманітних хімічних реагентів, які містяться в грунті;

5) руйнування оболонок кабелів блукаючими струмами електрифікованого транспорту.

Місцеві механічні пошкодження оболонок легко встановлюються за зовнішнім виглядом, так як вони супроводжуються пошкодженням джутового обплетення і сталевої броні. У більшості випадків виявляється пошкодженою і ізоляція кабелю.

         Механічні пошкодження носять локальний характер, і після усунення пошкодженої ділянки і монтажу вставки, кабельна лінія може продовжувати бути в роботі.

         Міжкристалічне руйнування свинцевої оболонки - це рекристалізація свинцю, зростання кристалів і втрата зв'язку між кристалами. За зовнішнім виглядом в початковій стадії на оболонці з'являється сітка дрібних тріщин. У подальшому тріщини все більш збільшуються і розтріскування оболонки супроводжується випаданням з неї груп кристалів або навіть окремих шматків оболонки.

Масштаб міжкристалічних руйнувань (довжина пошкодженої ділянки кабелю) залежить від характеру впливу, що викликає струс і вібрацію кабелю.

         Найчастіше це вертикальна ділянка кабелю при переході кабельної лінії в повітряну, де струси утворюються проводами повітряної лінії. Це можуть бути ділянки кабелів на підходах до обертових машин, що створюють значні вібрації, переходи кабельних ліній під залізничними коліями або шосе, місця прокладки кабелів по мостах, де вібрація і струс створюють транспорт, що рухається.

         Наявність у продуктах корозії перекису (двоокису) свинцю вказує на її електричне походження від блукаючих струмів. Характерним є колір продуктів корозії. Двоокис свинцю, що утворюється при протіканні блукаючих струмів має коричневий колір (бурий осад).

Продукти хімічної корозії найчастіше мають білий колір, іноді з блідо-жовтим або блідо-рожевим відтінком.

         При багаторазових вигинах кабелю, пов'язаних з розмотуванням, прокладкою, протяжкою в трубах і т.д., в місцях, де виникли гофри, алюмінієва оболонка дає подовжню тріщину або підрізає сталевою бронестрічкою.

При установці муфт необхідно звертати увагу на стан висихання ізоляції, розкладання просочувального матеріалу і випадання каніфолі. У кабелях на напругу 10 кВ і вище необхідно звертати увагу на електричне старіння ізоляції і наявність у неї шляхів іонізації і часткових розрядів (гіллясті пагони, присутність воскоподібних речовин).

Повітряні включення - найбільш слабкий елемент ізоляції: в них починають розвиватися небезпечні іонізаційні процеси і часткові розряди. Чим більші повітряні зазори (особливо в радіальному напрямку), тим вони небезпечніші. У зв'язку з цим жорстко регламентовано кількість допустимих збігів паперових стрічок. При великій кількості збігів шар ізоляції стає нестійким до вигинання. На паперових стрічках, розташованих під співпадаючими зазорами (нижчих стрічок) утворюються поздовжні складки, які під впливом теплових деформацій (нагріви і охолодження кабелю) перетворюються в поздовжні тріщини - такий небезпечний дефект, як і збіг паперових стрічок.

Поздовжня складка нерідко перетворюється в суцільну тріщину, і при розбиранні ізоляції кабелю замість однієї стрічки змотуються дві. Найбільш часто це спостерігається при величині перекриття стрічок, близьких до 50%.

При протіканні струмів короткого замикання на дуже короткий час (секунди) допускається підйом температури жил (а, отже, і прилеглих шарів ізоляції) до 125 ° або 200 ° відповідно для кабелів 20-35 кВ і 1-10 кВ.

Це обумовлено тим, що при температурах вище 135-140 ° у паперовопросоченій ізоляції швидко розвиваються процеси незворотного старіння паперової основи ізоляції (руйнування волокна целюлози, з яких складається папір).

Настільки ж небезпечні й тривалі аварійні перевантаження кабелів, коли нагрів жил та ізоляції істотно перевищує допустимі норми.

При огляді таких кабелів (після аварійного або профілактичного пробою) особливу увагу слід звертати на стан фазної ізоляції і паперових стрічок, що безпосередньо прилягають до жили.

Небезпечні місцеві перегріви кабелів можливі в місцях, де кабелі прокладені в землі з порушенням основних норм прокладки: з примиканням одного до іншого або при виконанні в землі «запасів» у вигляді кілець (заборонено правилами). У таких випадках, як зазначено, кабелі можуть нагріватися до температур, що перевищують 100 °.

У кабелях на напругу 20-35 кВ розрахункові електричні градієнти приблизно в два рази вищі, ніж у кабелях на 6 кВ. Тому вже при незначному осушенні, особливо на вертикальних ділянках, в них починається іонізація повітряних включень і  часткові розряди.

         Необхідність заміни вертикальних ділянок кабелів повинна підтверджуватися результатами розрізу, розбирання і огляду зразків кабелів.

         Небезпечна ступінь електричного старіння підтверджується наявністю чорних гіллястих пагонів на паперових стрічках.

         При оглядах струмопровідних жил кабелю необхідно звертати увагу на такі дефекти:

- неправильну форму круглої або секторної жили (наприклад, один кут сектора гостріший, ніж інший);

- випинання або западання окремих проволок, пилкоподібний профіль жили;

- наявність задирок на жилах.

Ці дефекти призводять до викривлення електричного поля, утворення місцевих підвищених напруженостей, що особливо небезпечні для кабелів на напругу 10 кВ і вище. Жили, з окремо випираючими дротами або із заусенцями небезпечні, тому що, що під час вигинів кабелю або при теплових деформаціях можуть бути зім'яті, продавлені ​​або розрізані, приєднуючи до жили паперову ізоляція.

Наявність таких дефектів значно знижує надійність кабелю.

Можливі й більш грубі дефекти в жилах. Наприклад, перетин окремих проволок. У цьому випадку жила приймає неправильну форму, а в шарі ізоляції утворюються глибокі складки. Кабелі з такими дефектами не придатні для прокладки.

При розрізі кабелів після аварійних пробоїв слід враховувати ряд інших змін, пов'язаних з горінням дуги і утворенням у кабелі значних внутрішніх тисків.

Великим тиском може суттєво деформуватися свинцева оболонка кабелю, можуть бути зміщені і навіть викинуті (разом з газами) наповнювачі, зміщені бронестрічки.

При профілактичних випробуваннях і пробоях, через невелику потужність випробувальних установок, такі деформації не виникають (пропалююча і ударна установки не враховуються).