Диагностика высоковольтных кабельных линий. Опыт внедрения

Page 1
background image

Page 2
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2012, www.kabel-news.ru

48

Актуально

ÄÈÀÃÍÎÑÒÈÊÀ ÊË

В 

 последние годы в нашей стране ведутся 
интенсивные исследования с целью разра-
ботки и внедрения эффективных щадящих 
и неразрушающих методов диагностики 

силовых кабельных линий в условиях эксплуата-
ции, во время которых изоляция кабельной линии 
не подвергается интенсивной нагрузке, в отличие от 
испытаний постоянным напряжением. Это касается 
кабельных линий, находящихся в эксплуатации уже 
несколько десятков лет. Данные кабели составляют 
основную массу всего кабельного хозяйства энерго-
сетевых предприятий России. Данная задача затра-

Диагностика 
высоковольтных кабельных 
линий. Опыт внедрения

Дмитрий КОПЧЕНКОВ,

 руководитель Испытательно-диагностического центра ООО «ПКБ «РЭМ» 

гивает и вновь вводимые кабельные линии, качество 
прокладки и монтажа концевых и соединительных 
гарнитур которых на очень низком уровне, что при-
водит к их преждевременному выходу из строя. Со-
стояние таких линий зачастую гораздо хуже тех, что 
проложены несколько десятков лет назад.

Наиболее распространёнными из множества вне-

дряемых, зарекомендовавших себя как эффектив-
ные, являются методы:
•  измерения и оценки параметров частичных раз-

рядов (ЧР) и выявления мест их сосредоточения 
с целью прогнозирования будущего повреждения 

в кабельной линии (КЛ), 
вызванного их наличием, 
и недопущения аварий-
ного отключения;
•  измерения и анализа 
параметров возвратно-
го напряжения, приме-
няемый для повсемест-
но распространённых 
кабелей с бумажно-
пропитанной изоляцией 
(БПИ), и изотермическо-
го тока релаксации, а 
также для находящихся 
в эксплуатации кабелей 
с изоляцией из сшитого 
полиэтилена (СПЭ).

По результатам диа-

гностики кабельных 
линий можно достовер-
но сказать о степени 
старения изоляции и 
увлажнённости, местах 
наличия дефектов, вы-
раженных концентраци-
ей частичных разрядов, 


Page 3
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2012, www.kabel-news.ru

49

Актуально

ÄÈÀÃÍÎÑÒÈÊÀ ÊË

обследования без ухудшения состояния и сокраще-
ния остаточного ресурса кабеля. Диагностическое 
напряжение, воздействующее на кабель, приклады-
вается на очень короткое время, равное интервалу 
от нескольких секунд до нескольких миллисекунд, 
при уровне напряжения, не превышающем двукрат-
ной величины номинального рабочего напряжения 
кабеля. В то время как целью и возможностью вы-
соковольтных испытаний является только опреде-
ление явно выраженных дефектов в конструкции 
КЛ. Это серьёзные ошибки, вызванные нарушени-
ем или несоблюдением технологии монтажа, кото-
рые приводят к пробою линии в кратчайшие сроки, 
сразу после включения КЛ в эксплуатацию, или на-
рушением целостности внешней защитной оболоч-
ки кабеля — одиночные значительных размеров во-
дные триинги.

ДИАГНОСТИКА МЕСТНЫХ НЕИСПРАВНОСТЕЙ 

В КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ПРИ ПОМОЩИ 

ИЗМЕРЕНИЯ ЧР

Одним из общепринятых методов, достоверно 

выявляющим скрытые дефекты и, как следствие, 
эффективно повышающим надёжность энергоси-
стемы, является метод измерения частичных разря-
дов (ИЧР).

ЧР — локализованный электрический разряд, 

частично шунтирующий изоляцию между проводни-
ками, который может возникать как в прилегающих, 
так и в не прилегающих к проводнику объёмах изо-
ляции. Разряды не замыкают изоляцию и проводник 
и могут быть обнаружены в следующих местах: 

их уровне и интенсивности. Ранее 
невозможное определение скры-
тых дефектов в изоляции сегодня 
является решаемой задачей, с вы-
сокой точностью достоверности 
расчёта выхода их из строя. Диа-
гностика даёт полную картину раз-
вития скрытых дефектов на всей 
протяжённости кабельной линии. 
Это одни из преимущественных и 
отличительных особенностей диа-
гностических методов по сравне-
нию с применяемыми испытаниями 
повышенным напряжением.

ЭФФЕКТИВНОЕ СРЕДСТВО 

ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ 

И СТАБИЛЬНОЙ ПОСТАВКИ 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Отличительной особенностью 

внедряемых методов диагностики 
по сравнению с испытаниями явля-
ется специфика неразрушающего 

Рис. 2. ЧР в кабелях с изоляцией из СПЭ

Рис. 1. ЧР в кабелях с БПИ

Рис. 3. Пример реализации диагностического комплекса


Page 4
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2012, www.kabel-news.ru

50

•  полностью внутри изоляции (полости); 
•  вдоль мест соприкосновения изоляционных мате-

риалов (например в гарнитурах).
Характеристики частичных разрядов зависят от 

типа, размера и местоположения дефекта, изоляци-
онного материала, приложенного напряжения, тем-
пературы кабеля, а также изменяются с течением 
времени (рис. 1 и 2). Повреждения из-за ЧР зависят 
от ряда факторов и могут изменяться в диапазоне от 
незначительных величин до опасных, приводящих к 
отказам в сроки от нескольких дней до нескольких 
лет.

Сущность реализации метода основана на подаче 

высокого напряжения в кабельную линию и иниции-
ровании в ней на несколько долей секунд перемен-
ного затухающего напряжения (DAC), иначе именуе-
мого как демпфирующее, под действием которого 
в дефектных участках и полостях кабельной линии 
возгораются частичные разряды. В дальнейшем по 
известной или заблаговременно измеренной длине 
кабельной линии и руководствуясь определённой 
скоростью распространения электромагнитного им-
пульса, методом рефлектометрии определяется ло-
кальное место сосредоточения частичных разрядов.

Результатом диагностики инновационным мето-

дом ИЧР является карта распределения ЧР, на кото-
рой определяются наличие или отсутствие скрытых 
дефектов по длине кабельной линии, возможность 
ранжирования линий по критериям состояния — «хо-
рошая», «плохая» или «критичная». Благодаря ме-
тоду возможно определение как общего состояния 
линии, так и конкретных дефектных мест, а также 
прогнозирование развития дефекта и определения 
затрат, связанных с плановым ремонтом линии, а 
не с аварийным. В большинстве случаев, имея дело 
с изношенными КЛ, целесообразнее использовать 
финансовые потоки, направленные на замену соста-
рившихся линий, выбирая из нескольких наиболее 
критичные, подлежащие первоочередной замене.

Одним из лидеров в области производства диа-

гностических установок является немецкий концерн 
SebaKMT — установка CDS интегральной диагно-
стики КЛ и установка OWTS-диагностики методом 
измерения частичных разрядов. В комплексе дан-
ные установки, работающие с любым типом изоля-
ции, в полной мере дают картину о техническом со-
стоянии кабельных линий (рис. 3).

 ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ 

ЧР В КАБЕЛЯХ С БУМАЖНО-ПРОПИТАННОЙ 

ИЗОЛЯЦИЕЙ

В городских условиях кабельные сети с БПИ со-

ставляют порядка 90% и характеризуются:
• сильной 

изношенностью;

•  значительным количеством проблемных мест;
• частой 

повреждаемостью;

•  сложностью поиска проблемных мест и мест по-

вреждений.
Конструкция кабелей с БПИ не предусматривает 

отсутствия ЧР в самой изоляции. Пропиточная мас-
са может перемещаться из-за термической нагрузки 
и перепада уровня прокладки кабеля. Термическая 
нагрузка может привести к расширению свинцовой 
оболочки — сухие области в верхней части кабеля 

Рис. 4—5. Пробой муфт вследствие нарушения 

технологии монтажа

Актуально

ÄÈÀÃÍÎÑÒÈÊÀ ÊË


Page 5
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2012, www.kabel-news.ru

51

с БПИ. Все эти факторы являются предпосылками к 
образованию пустот в изоляции и зарождению в них 
ЧР. Присутствуют также такие эффекты, как «са-
молечение», благодаря перемещению пропиточной 
массы при высокой нагрузке и появлению угольных 
дорожек от ЧР.

Кроме ЧР в изоляции кабеля рассматривают-

ся разряды в соединительных и концевых муфтах, 
вследствие ошибок монтажа, особенно в переход-
ных муфтах, отсутствия масла в гарнитурах или вы-
текания его из-за коррозии свинцовой оболочки и 
негерметичности, увеличения напряжённости элек-
трического поля из-за плохого соединения жил и 
контроля за перенапряжением.

ВОЗМОЖНЫЕ МЕСТА И ПРИЧИНЫ 

ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧР В КАБЕЛЕ 

С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СПЭ

На смену кабелям с БПИ приходят кабели с 

изоляцией из сшитого полиэтилена. Но наличие 
скрытых дефектов в самой изоляции или вызван-
ных некачественным монтажом присутствует и 
здесь. Наиболее часто встречаемыми причинами 
образования скрытых дефектов является наруше-
ние целостности внешней защитной оболочки — 
образование древовидных структур, пустоты, не-
однородности или вкрапления в изоляции кабеля, 
отслаивание изоляции. В большинстве случаев ис-
пытания их не выявляют, как и в кабелях с БПИ. 
Благодаря методу ИЧР стало возможным опреде-
лить как общее состояние линии, так и конкрет-
ных дефектных мест, спрогнозировать развитие 
дефекта и спланировать затраты, связанные с 
плановым ремонтом линии, а не с аварийным ре-
монтом.

Практика эксплуатации кабелей с изоляцией из 

сшитого полиэтилена показывает, что наиболее 
опасные места и часто пробиваемые в конструк-
ции кабельной линии — это соединительные муф-
ты и концевые разделки. Вследствие ошибок при 
монтаже, дефекта материала, повышенной терми-
ческой нагрузки многие муфты выходят из строя 
(рис. 4—5).

Последствия такой безалаберности, или пра-

вильнее сказать — нарушения технологии произ-
водства работ, всегда неутешительны и ведут к 
большим проблемам — снижению эффективности 
и надёжности системы электроснабжения, порче 
электрооборудования, штрафным санкциям со сто-
роны потребителя и громадным финансовым за-
тратам на замену оборудования и восстановление 
нормальной работоспособности.

Внедряемый метод диагностики позволяет на 

стадии приёмо-сдаточных испытаний выявлять де-
фекты, связанные с ошибкой монтажа, и на ранней 
стадии их устранять. Для эксплуатирующих органи-
заций появилась возможность контролировать каче-
ство прокладки кабеля и монтажа соединительных 
и концевых гарнитур перед постановкой кабельной 
линии на баланс.

Данная тема наиболее актуальна в свете послед-

них сведений о частом выходе из строя кабельных 
линий с изоляцией из сшитого полиэтилена в кон-
цевых и соединительных гарнитурах, которые были 
введены в эксплуатацию в 2008—2010 гг., классом 
напряжения 6—35 кВ.

Обратившись в нашу организацию — ООО «ПКБ  

«РЭМ», есть возможность ознакомиться с практиче-
скими примерами применения диагностических ме-
тодов (рис. 6).

Рис. 6. Карта распределения ЧР

Актуально

ÄÈÀÃÍÎÑÒÈÊÀ ÊË


Page 6
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2012, www.kabel-news.ru

52

МЕТОДИКА 

ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО 

СОСТОЯНИЯ КЛ

На основании многолетних ис-

следований и измерений пользо-
вателями диагностических устано-
вок OWTS и CDS была разработана 
применительно для российских 
условий «Методика оценки техни-
ческого состояния КЛ 6—110 кВ 
по результатам диагностического 
обследования щадящими и нераз-
рушающими методами» с опре-
делёнными критериями оценки. 
С помощью данных критериев 
стало возможным быстро и де-
тально определять и достаточно 
точно прогнозировать, в период 
какого времени дойдут до пробив-
ного значения выявленные скры-
тые дефекты.

На основе данной методики, в 

частности, в ОАО «Ленэнерго» были разработаны, 
внедрены и успешно применяются «Объём и нор-
мы щадящих и неразрушающих методов испытания 
и диагностики кабельных линий 6—110 кВ», за что 
ОАО «Ленэнерго» было награждено дипломом за 
1-е место в конкурсе по качеству «Сделано в Санкт-
Петербурге» 2010 г., в номинации «Лучший проект в 
области мониторинга электрооборудования», а так-
же знаком качества «Сделано в Санкт-Петербурге».

РЕЗУЛЬТАТЫ 

ПРИМЕНЕНИЯ ЩАДЯЩИХ 

И НЕРАЗРУШАЮЩИХ МЕТОДОВ

Следствия внедрения диагностических мето-

дов:
•  экономически и технически оправданный переход 

от «Технического обслуживания по необходимо-
сти», т.е. при аварийном выходе из строя кабель-
ной линии (при котором выражено — «Отсутствие 
контроля за финансовыми ресурсами. Продолжи-
тельное время перерывов в энергоснабжении. 
Высокие расходы вследствие неконтролируемого 
времени отключения энергоснабжения»), к «Тех-
ническому обслуживанию, ориентированному на 
состояние»;

•  эксплуатация продиагностированных кабельных 

линий показала, что результаты диагностики 
могут достаточно точно определять места пред-
пробойного состояния кабельной линии и соот-
ветственно заблаговременно производить её 
ремонт, что позволит во многом сократить ава-
рийность на производстве, спланировать график 
проведения ремонтных работ, получить ощути-
мый экономический эффект;

• помогают значительно экономить на затра-

тах, связанных с внеплановыми ремонтно-
восстановительными работами;

•  позволяют более эффективно планировать вы-

вод эксплуатируемого оборудования и кабельных 
линий в планово-профилактические ремонты;

•  дают возможность проверки качества прокладки 

и монтажа гарнитур кабельных линий для контро-
ля подрядных организаций и выявления дефек-
тов на ранних стадиях.

Актуально

ÄÈÀÃÍÎÑÒÈÊÀ ÊË


Читать онлайн

В последние годы в нашей стране ведутся интенсивные исследования с целью разработки и внедрения эффективных щадящих и неразрушающих методов диагностики силовых кабельных линий в условиях эксплуатации, во время которых изоляция кабельной линии не подвергается интенсивной нагрузке, в отличие от испытаний постоянным напряжением.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

От НИОКР до промышленной эксплуатации: новая разработка ПАО «Россети Ленэнерго» успешно интегрирована в ССПИ ОМП «ИНБРЭС»

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Воздушные линии Диагностика и мониторинг
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»