Пневматические испытания низковольтных кабелей

«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2014, www.kabel-news.ru

26

Пневматические испытания 
низковольтных кабелей

Энергокомпания Hydro-Qu

é

bec разрабатывает и применяет новую методику 

испытаний изоляции подземного кабеля.  

Янислав ТАРНОВСКИ (Janislaw TАRNOWSKI),

 Жак КОТЭ (Jacques C

Ô

T

É

) и Андре ГОДРО (Andr

é

 GAUDREAU), Hydro-Qu

é

bec

С

огласно статистическим данным, опубли-
кованным Комитетом IEEE по изолиро-
ванным проводам и кабелям, в Северной 
Америке ежегодно прокладывается более 

32 000 км подземного кабеля низкого напряжения. 
При этом результаты исследований Комитета указы-
вают на то, что каждые две энергокомпании США из 

трёх обеспокоены надёжностью своих низковольт-
ных кабельных сетей.

Главной причиной отказа кабельных линий низ-

ковольтной подземной кабельной системы Hydro-
Qu

é

bec при укладке кабеля в кабельный трубо-

провод являются его механические повреждения, 
возникающие, по-видимому, ещё во время проклад-

Последствия взрыва в смотровом колодце в результате образования газов при дуговом замыкании в 

Последствия взрыва в смотровом колодце в результате образования газов при дуговом замыкании в 
низковольтной кабельной линии.

низковольтной кабельной линии.

Актуально

ÈÑÏÛÒÀÍÈß ÊÀÁÅËÜÍÛÕ ËÈÍÈÉ

«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2014, www.kabel-news.ru

27

ки кабеля. Повреждение изоляции и наличие прово-
дящей среды, например, загрязнённой воды, может 
привести к дуговому короткому замыканию, что, в 
свою очередь, вызывает повреждения смежного ка-
беля или оборудования и ставит под угрозу безопас-
ность сети энергокомпании и населения.

В определённых условиях газы, которые выделя-

ются материалами, находящимися вблизи от места 
дугового замыкания, могут стать причиной сильных 
взрывов. Ежегодно в Северной Америке происходит 
несколько таких случаев. Несмотря на то что такие 
события в низковольтной распределительной сети 
Hydro-Qu

é

bec случаются относительно редко, их по-

следствия для безопасности населения и оборудо-
вания могут быть достаточно серьёзными. Системы 
защиты, устанавливаемые в сеть, например, предо-
хранители и выключатели неэффективны в устране-
нии замыкания такого типа, которое часто является 
неустойчивым, имеет случайный характер и может 
длиться продолжительное время.

Результаты ряда исследований показали, что эф-

фективного, экономичного и полностью готового ме-
тода проверки состояния изоляции после укладки ка-
беля в кабельный трубопровод или непосредственно 
в грунт не существует. Испытания на электрическую 
прочность изоляции кабеля не эффективны в плане 
обнаружения повреждения изоляции в сухой среде, 
например, в кабельном трубопроводе. Очевидно, 
что для решения этой проблемы необходим метод, 
позволяющий проверить электрическую изоляцию 
кабеля на отсутствие механических повреждений 
во время укладки в трубопровод до ввода линии в 
эксплуатацию. В связи с этим Hydro-Qu

é

bec приняла 

решение приступить к разработке новой методики 
испытаний в сотрудничестве со своими партнёрами 
DowChemical и ndbTechnologies.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

Принцип нового метода испытания изоляции ка-

белей низкого напряжения заключается в подаче 

Прибор для испытания кабельной изоляции 

Прибор для испытания кабельной изоляции 
с универсальными кабельными разъёмами

с универсальными кабельными разъёмами

Пневматическое  испытание  состоит  из  двух  этапов. 

Пневматическое испытание состоит из двух этапов. 
Сжатый воздух подаётся с одного конца кабеля (p

Сжатый воздух подаётся с одного конца кабеля (p

1

1

) до того 

) до того 

момента, пока давление на другом конце кабеля не начнёт 

момента, пока давление на другом конце кабеля не начнёт 
расти (p

расти (p

2

2

). Диагностика основана на измерении перепада 

). Диагностика основана на измерении перепада 

давления в заданный промежуток времени

давления в заданный промежуток времени

Подробная конструкция прибора для испытания кабельной изоляции 

Подробная конструкция прибора для испытания кабельной изоляции 
INSULEAK

INSULEAK

сжатого воздуха в жилу кабеля и последующем мо-
ниторинге изменений давления в заданный период 
времени. При наличии повреждения изоляции про-
исходит утечка воздуха, о чём свидетельствует паде-
ние давления воздуха внутри кабеля. На основании 
этого принципа была разработана уникальная про-
цедура испытания с оптимизированной продолжи-
тельностью и улучшенной надёжностью диагности-
ки. Испытания состоят из двух этапов: нагнетание 
воздуха и непосредственно диагностика. Сначала 
сжатый воздух p

1

 подаётся с одного конца кабеля 

до того момента, пока давление p

2

 на другом конце 

кабеля не начнёт подниматься. Время, необходимое 
для того, чтобы давление p

2

 начало расти, индиви-

дуально для каждого конкретного кабеля. Оно уве-
личивается с длиной кабеля и степенью уплотнения 
жил и сокращается с размером кабеля. Затем сжа-
тый воздух подаётся одновременно с двух концов 
кабеля. Диагностика «утечка есть/утечки нет» осно-

Актуально

ÈÑÏÛÒÀÍÈß ÊÀÁÅËÜÍÛÕ ËÈÍÈÉ

«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2014, www.kabel-news.ru

28

вана на измерении перепада давления с течением 
времени, начиная с момента прекращения подачи 
воздуха. Продолжительность испытания индивиду-
альна для каждого кабеля и определяется на первом 
этапе диагностики. Данная методика применима 
к многожильным кабелям с несколькими фазными 
проводами, которые можно соединить в контур. Тем 
не менее также разработана процедура испытаний 
для однофазных кабелей.

Преимуществом соединения нескольких кабелей 

в контур является то, что концы контура находятся в 
одном месте, что делает возможным нагнетание воз-
духа и измерение давления на обоих концах. Кроме 
того, все фазы можно проверить одновременно, что 
значительно сокращает время, необходимое для ис-
пытания.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ 

КАБЕЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Прибор для испытания кабельной изоляции под 

названием INSULEAK позволяет оптимизировать 
время испытания. Это полностью автоматическое, 
мобильное, автономное устройство, которое вклю-
чает три главных компонента:
•   электропневматическая система для подачи сжа-

того воздуха в жилу кабеля;

•   электронный контроллер с программным обеспе-

чением, поддерживающим функции интеллекту-
ального испытания;

•   пневматическая трубка с кабельными разъёмами 

для подключения испытательного оборудования 
к кабелю.
Эти компоненты помещены в один корпус, бла-

годаря чему устройство является компактным, 
портативным и простым в применении. Питание 

осуществляется от перезаряжаемого аккумулято-
ра, расположенного внутри корпуса. Тем не менее 
при необходимости подачи сжатого воздуха под 
давлением примерно 500 кПа рекомендуется ис-
пользовать внешнее устройство, например, порта-
тивный или установленный на грузовик компрес-
сор. Указанный уровень давления не оказывает 
разрушающего воздействия на кабельную изоля-
цию.

Устройство для испытания кабельной изоляции 

позволяет проводить испытания в автоматическом 
режиме, при котором определяется статус «утечка 
есть/утечки нет», и ввод параметров кабеля не тре-
буется. Ручной режим позволяет пользователю осу-
ществлять управление клапанами для проведения 
специальных испытаний.

Особое внимание было уделено разработке уни-

версальных кабельных разъёмов. Они изготавлива-
ются из армированной резины, имеют коническую 
форму внутри и цилиндрическую — снаружи. Бла-
годаря такой форме разъём подходит для кабелей 
с диаметром от 8 до 34 мм (для кабелей калибра 
от 2 AWG до 1000 тыс. круговых милов). Уплотни-
тельная муфта с гладкой внутренней поверхностью 
обеспечивает герметичное, плотное соединение с 
кабелем.

ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Многочисленные лабораторные и полевые испы-

тания показали, что прибор для испытания кабель-
ной изоляции INSULEAK имеет следующие возмож-
ности:
•   обнаружение повреждений кабельной оболочки в 

виде отверстий диаметром менее 1 мм для кабе-
лей до 200 м в длину;

Пневматическое  испытание  изолированных  кабелей  низ-

Пневматическое испытание изолированных кабелей низ-
кого напряжения

кого напряжения

Повреждение оболочки кабеля низкого напряжения, обна-

Повреждение оболочки кабеля низкого напряжения, обна-
руженное  с  помощью  прибора  для  испытания  кабельной 

руженное с помощью прибора для испытания кабельной 
изоляции

изоляции

Актуально

ÈÑÏÛÒÀÍÈß ÊÀÁÅËÜÍÛÕ ËÈÍÈÉ

«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2014, www.kabel-news.ru

29

•   продолжительность испытания изоляции состав-

ляет от 1 до нескольких минут, что  главным об-
разом зависит от площади поперечного сечения 
и длины кабеля и определяется автоматически, 
в зависимости от импеданса проверяемого ка-
беля (например, 1 минута для кабеля сечением 
750 тыс. круговых милов и длиной 30 м или 10 ми-
нут для кабеля калибра 3/0 AWG длиной 200 м);

•   результаты испытания не зависят от температуры 

окружающей среды и влажности воздуха;

•   диэлектрические  свойства  кабельной  изоляции 

остаются без изменений при нагнетании воздуха 
под давлением до 500 кПа;

•   полное время испытания составляет в среднем от 

15 до 20 минут, включая время на установку ка-
бельных разъёмов.
Прибор для пневматических испытаний прост 

в применении, не требует ввода данных и даёт 
понятный результат: изоляция повреждена/не по-
вреждена. Полевой персонал может приступать к 
испытаниям всего после нескольких часов трени-
ровок.

Полевые испытания около 70 подземных ка-

белей низкого напряжения, проходящих по ка-
бельным трубопроводам, в энергосистеме Hydro-
Qu

é

bec подтвердили необходимость контроля 

качества прокладки кабеля с применением при-
бора INSULEAK. Даже если кабель укладывают 
опытные специалисты, изоляция может быть по-
вреждена, и иногда это остаётся незамеченным. 
Например, в ходе испытаний с использованием 
прибора INSULEAK на изоляции одного из пяти 
кабелей было обнаружено повреждение, хотя во 
время прокладки кабеля были приняты все меры 
предосторожности. Данный кабель сечением 
750 тыс. круговых милов, 40 м в длину, по всей ви-
димости, был повреждён во время укладки. После 
извлечения кабеля на расстоянии приблизительно 
10 м от его конца было обнаружено повреждение 
кабельной оболочки. Утечка воздуха через жилу 
кабеля была достаточно значительной. Испытания 
электрической прочности изоляции кабеля на про-
бой до его извлечения не показали наличия по-
вреждения, поскольку среда на тот момент была 
недостаточно проводящей.

Полевые испытания кабеля подтвердили эф-

фективность прибора INSULEAK как инструмента 
проверки кабельной изоляции на наличие механи-
ческих повреждений. Кроме того, на данный мо-
мент это единственный метод испытания изоляции 
в сухой среде, когда испытания электрической 
прочности изоляции на пробой являются неэффек-
тивными. Благодаря функциям проведения испы-
тания и вывода его результатов в автоматическом 
режиме прибор можно применять для обеспече-
ния контроля качества во время прокладки кабеля 

низкого напряжения, что предотвращает дуговые 
замыкания, обеспечивает безопасность полевого 
персонала и населения и повышает надёжность 
сети.

Несмотря на то что данная технология была 

разработана для кабелей, укладываемых в ка-
бельные трубопроводы, она также применима для 
кабелей, укладываемых непосредственно в грунт. 
Кроме того, технологию можно адаптировать для 
кабелей, конструкция которых отличается от кон-
струкции кабелей, применяемых в подземной ка-
бельной распределительной сети Hydro-Qu

é

bec, 

например, для проверки на наличие механических 
повреждений оболочки многожильного кабеля 
низкого напряжения, который используется в не-
которых странах Европы, или для проведения ис-
пытания кабеля с установленными на его концах 
разъёмами.

ГАРАНТИЯ КАЧЕСТВА

Применение методики пневматических испыта-

ний — это затратоэффективная альтернатива про-
кладыванию кабелей низкого напряжения со слож-
ными конструктивными особенностями, таких, как 
самовосстанавливающиеся или бронированные. 
При проведении пневматических испытаний кабеля 
сразу после его укладки общие затраты могут быть 
меньше затрат на покупку кабелей с более прочной 
изоляцией, например, кабелей с двумя слоями изо-
ляции или более толстой изоляцией. В конечном 
итоге успешное прохождение пневматических испы-
таний подтверждает целостность изоляции; ни один 
другой способ проверки, даже для кабелей с изоля-
цией повышенной прочности, не даёт такой уверен-
ности.

На основании данных сопоставительного анали-

за существующих альтернативных технологий и убе-
дительных результатов полевых испытаний Hydro-
Qu

é

bec приняла решение о введении применения 

прибора INSULEAK в стандартную практику испы-
таний своей низковольтной подземной кабельной 
распределительной сети. Это оборудование будет 
использоваться в целях обеспечения качества про-
кладки низковольтных кабелей.

ВЫРАЖЕНИЕ БЛАГОДАРНОСТИ 

Авторы благодарят Дэвида Ларошелля 

(David Larochelle), технического директора в ndb 
Technologies Inc., за поддержку и техническое содей-
ствие в ходе написания настоящей статьи.

Компании, упомянутые в статье:

DowChemical | www.dow.com

Hydro-Qu

é

bec | www.hydroquebec.com

ndb Technologies | www.ndbtech.com

Актуально

ÈÑÏÛÒÀÍÈß ÊÀÁÅËÜÍÛÕ ËÈÍÈÉ