Обеспечение длительного срока бесперебойной эксплуатации кабельных линий. Причины, влияющие на снижение срока службы кабельных линий среднего напряжения (6–35 кВ) с изоляцией из СПЭ

104

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

ПОЛЯКОВ О.А.,

инженер по шеф-монтажу кабелей СПЭ 110—220 кВ ООО «Камский кабель»

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО СРОКА 
БЕСПЕРЕБОЙНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАБЕЛЬНЫХ 
ЛИНИЙ. ПРИЧИНЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СНИЖЕНИЕ 
СРОКА СЛУЖБЫ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ 
СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ (6—35 КВ) 
С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СПЭ

З

аводы, производящие кабели с изоляцией 
из сшитого полиэтилена, отвечают за каче-
ство выпускаемого кабеля и гарантируют 

заявленный срок его службы при соблюдении 
обязательных требований по хранению, транс-
портировке, монтажу и эксплуатации. 

Но фактически качество кабелей не является 

гарантией обеспечения бесперебойной работы 
построенных кабельных линий. Для того чтобы 
кабельная линия прослужила долго, необходимо 
выполнять ряд обязательных требований. 

Более чем десятилетний опыт производства 

кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена 
на ООО «Камский кабель» и опыт шеф-монтажа 
позволили накопить знания и обобщить опыт, 
выделив основные факторы, способствующие 
длительной эксплуатации кабельных линий, а 
также факторы, влияющие на снижение срока их 
службы. 

Причины, влияющие на снижение срока 

службы, можно разделить на три основные 
категории. 

Первая

 и наиболее часто встречаю-

щаяся — неправильный

(с нарушением монтаж-

ных инструкций) или небрежный с точки зрения 
соблюдения чистоты монтаж арматуры. В этом 
случае кабельная линия выходит из строя в 
первые недели/месяцы после ввода в эксплу-
атацию, если вообще проходит испытания 
(рис. 1—4).

Нередки случаи, когда монтажники забывают 

протереть изоляцию или участок изоляции кабе-
ля со срезанным проводящим слоем от корешка 
к наконечнику, в этот момент микрочастицы 
проводящего слоя попадают на очищенную 
изоляцию и снижают надёжность кабельной 
линии. 

Случается, что вместо того чтобы ослаблять 

винт ножа по окончании среза проводящего 
слоя, монтажник его завинчивает ещё глубже. 
В итоге получается ямка, а в ней при испытании 
происходит ионизация и образуется пробой.

Вторая причина — нарушения условий 

испытания.

 В настоящее время кабельные линии 

с применением кабелей с изоляцией из СПЭ 

105

2–4 июня 2014 г., Нижний Новгород

рекомендуется испытывать переменным 
напряжением, до 01.07.2013 г. техниче-
скими условиями ТУ 16.К71-335-2004

1

было предусмотрено испытание посто-
янным напряжением. Изменения в 
техусловиях доведены не до всех потре-
бителей, вместе с тем в ПУЭ

2

 и ПТЭ

3

 до 

сих пор существуют нормы испытания 
шестикратным выпрямленным напря-
жением. Если энергетики информиро-
ваны о существующих изменениях и 
испытывают в соответствии с новыми 
требованиями, то менее масштабные 
потребители (небольшие предприятия, 
электросети в глубинке) действуют 
по-старому. 

ИЗМЕНЕНИЯ

Было: 

после прокладки и монтажа 

арматуры рекомендуется проводить 
испытание кабельной линии перемен-
ным напряжением частотой 0,1 Гц в 
течение 15 мин:
•  кабелей на напряжение 10—30 кВ;
•  кабелей на напряжение 20—60 кВ;
•  кабелей на напряжение 35—105 кВ;

или постоянным напряжением 4U

o

 в 

течение 15 мин, или переменным номи-
нальным напряжением U

o

 в течение 24 ч, 

приложенным между жилой и металли-
ческим экраном в нормальном режиме 
эксплуатации.

Стало

: кабели после прокладки и 

монтажа арматуры рекомендуется 
испытывать или переменным напря-
жением 2U

o

 номинальной частотой 

50 Гц в течение 60 мин, или переменным 
напряжением U

o

 номинальной частотой 

50 Гц в течение 24 ч, или переменным 
напряжением 3U

o

 номинальной частотой 

0,1 Гц в течение 60 мин.

Испытание оболочки при прокладке в 

грунт: постоянным напряжением 10 кВ 
1 мин (было 10 мин).

Рис. 3. Забыли намотать ленту-регулятор электриче-

ского поля на срез проводящего слоя

Рис. 2. Проводящий слой снят, оставлена 

«ступенька» — источник повышенной напряжённости 

электрического поля на срезе проводящего слоя

Рис. 1. Трубка с клеящим подслоем не прогрета, не 

произошло адгезии к изоляции кабеля

1

   ТУ 16.К71-335-2004 «Кабели силовые с 

изоляцией из сшитого полиэтилена на 10, 
20, 35 кВ».

2

  Правила устройства электроустановок. 

3

  Правила технической эксплуатации элек-

троустановок потребителей.

106

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

Третья причина — эксплуатационные 

условия.

 Следует отметить, что все длительно 

допустимые токи в ТУ 16.К71-335-2004 даны 
для двустороннего заземления экранов, а 
значит, существует ток в экране, то есть допол-
нительный нагрев. Минимизировать его (ток и 
нагрев) позволяет расположение трёхфазной 
системы (цепи) в треугольник, а также зазем-
ление одного из концов кабельной линии через 
ограничитель перенапряжения, как практику-
ется в высоковольтных кабельных линиях. При 
этом необходимо корректно оценить уровень 
перенапряжения и подобрать оборудование. 
Уровень перенапряжения определяется как 
ЭДС разземлённого экрана одной фазы относи-
тельно заземлителя:

e = I

ж

·

ω

·

M·l

, 

где

l

 — длина участка в метрах. Ток жилы 

I

ж

(A) 

принимать как сквозной ток короткого замы-
кания, т.е. такого КЗ, которое происходит не 

в кабеле, а в системе, но по жилам кабеля 
может пройти в течение времени срабатывания 
защиты. 

Коэффициент взаимной индуктивности: 

M = 2·10

-7

·

ln

[s /(dср экр)]

, Гн/м, где 

dср экр

 — диаметр средней линии проволоч-

ного экрана;

s

 — расстояние между фазами.

Ещё одна причина выхода из строя кабель-

ных линий с изоляцией из СПЭ (можно отнести 
к эксплуатационным) — недооценка теплового 
влияния кабельных линий друг на друга. Пример: 
кабельное помещение проектировалось во 
времена применения кабелей с бумажно-пропи-
танной изоляцией, со временем изоляция кабеля 
заменяется на СПЭ. Кабель с изоляцией из СПЭ 
обладает большей нагревостойкостью, следо-
вательно, при работе под нагрузкой, близкой к 
длительно допустимой, температура воздуха в 
помещении повышается (кабель греется, когда 
работает). В условиях, когда нет связи с атмос-
ферным воздухом, уменьшается необходимый 
перепад температур между токопроводящей 
жилой и окружающей средой, как следствие, 
кабельная линия выходит из строя из-за перегре-
ва. Данный случай необходимо рассматривать 
как случай с кабелем, работающим в тепловом 
контуре, охлаждение которого происходит не по 
всему периметру, в ГОСТ Р МЭК 60287-2-1-2009

4

п 2.2.6.2 этот случай выделен обособленно. Суть 
метода — определить превышение темпера-
туры воздуха помещения, в котором работают 
кабельные цепи (метод актуален, когда цепей 
несколько), над температурой воздуха окружаю-
щей среды:

Δ

θ

 =

Wtot /(3·p)

, где

Wtot — 

общая мощность, рассеянная в поме-

щении;

p — 

часть периметра, через которую интенсив-

но осуществляется рассеяние тепла.

Далее с учётом полученного перепада 

Рис. 4 . Проводящий слой срезали обычным 

ножом вместо специального инструмента — 

грубое нарушение технологии 

монтажа арматуры

4

   ГОСТ Р МЭК 60287-2-1-2009 Кабели электрические. 

Расчет номинальной токовой нагрузки. Тепловое 
сопротивление. Расчет теплового сопротивления. 

107

2–4 июня 2014 г., Нижний Новгород

температур необходимо корректировать терми-
ческое сопротивление окружающей среды п 
2.2.7, т.е. вычислить термическое сопротивление 
воздушного промежутка:

T4`= 

U /[1+0,1·(V+Y·

θ

m)·De], где

U,V,Y

 — константы,зависящие от условий, 

даны в таблице 4 ГОСТ Р МЭК 60287-2-1;

De

 — диаметр кабеля, мм;

θ

m

 — средняя температура среды, заполня-

ющей пространство между кабелем и каналом. 
Сначала расчёт проводят при первоначально 
принятом значении, затем повторяют с откоррек-
тированным значением °С.

Итоговое термическое сопротивление окружа-

ющей среды, которое подставляется в формулу 
длительно допустимого тока, получают суммой 
термических сопротивлений воздушного проме-
жутка и самого канала (трубы, лотка):

T4 = T4`+ T4``

.

Расчёт тока для подобного случая с помощью 

понижающих коэффициентов может быть некор-
ректен.

Норвежские исследователи задались вопро-

сом: если всё сделано правильно, и кабель 
проложен качественно, и муфты монтировали 
обученные и опытные монтажники, и тепловой 
режим выдержан, а надёжность не одинако-
вая? Результаты исследования опубликованы 
в статье «Оценка износа и вероятности пробоя 
подземных кабелей среднего напряжения 
вследствие развития водного триинга в изоля-
ции из СПЭ», опубликованной в журнале 
«КАБЕЛЬ -news»

5

. 

Норвежские исследователи измеряли tg

δ

 кабе-

лей, работавших в различных эксплуатационных 
условиях. В результате у них получилось, что 
больше шансов проработать длительный срок у 
кабеля: 

1 — имеющего запас по передаваемой мощно-

сти (длительно допустимому току относительно 
рабочего); 

2 — если оболочка гарантированно не повреж-

дена (подтвердить периодическими испытания-
ми на линии);

3 — кабельная линия не имеет прямого 

подключения к воздушной линии (грозовые 
перенапряжения).

Ещё один фактор — авторский надзор. 

При строительстве крупных энергетических 
объектов, а также в высоковольтных сетях, как 
правило, авторский надзор за реализацией 
проекта находится на высоком уровне. Если 
этого нет — работа монтажников оставляет 
желать лучшего в части крепления кабельных 
цепей, выдержки проектных расстояний между 
цепями, что в свою очередь влечёт изменение 
тепловых режимов.

И, наконец, продлить срок службы кабельных 

линий позволяют профилактические меро-
приятия, такие как периодические осмотры, 
испытания оболочки, тепловизионный контроль. 
Последний позволяет выявить локальные пере-
гревы в контактных соединениях, в некачественно 
собранной арматуре. Ведение паспорта кабель-
ной линии позволяет отследить её историю: 
ремонты, испытания, значения параметров при 
испытаниях. По динамике параметров возмож-
ны выводы о техническом состоянии линии, 
перспективах ремонта и замены. В стандарте 
ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-29.060.20.072-
2011

6

 даны рекомендации для высоковольтных 

кабельных линий. Некоторые рекомендации и 
опыт стоит распространить на кабельные линии 
среднего напряжения.

Таким образом, подводя итог всему вышеска-

занному, для обеспечения длительной беспе-
ребойной работы кабельных линий необходимо 
использовать качественную продукцию, выпол-
нять обязательные требования производителя, 
уделять особое внимание качеству монтажа 
и выбору монтажной компании, испытаниям, 
а также распространить на кабельные линии 
среднего напряжения подходы к монтажу и 
эксплуатации кабеля с изоляцией из сшитого 
полиэтилена высокого напряжения. 

6

   СТО 56947007-29.060.20.072-2011 Стандарт орга-

низации ОАО «ФСК ЕЭС» «Силовые кабельные 
линии напряжением 110—500 кВ. Организация 
эксплуатации и технического обслуживания. Нормы 
и требования» от 26.04.2011 г.

5

Журнал «КАБЕЛЬ -news», № 5, сентябрь-октябрь 

2012 года.