«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
Оригинал статьи: Пневматические испытания низковольтных кабелей
Главной причиной отказа КЛ низковольтной подземной кабельной системы Hydro-Québec при укладке кабеля в кабельный трубопровод являются механические повреждения кабеля и изоляции вследствие наличия проводящей среды, например, загрязнённой воды. Это может привести к дуговому короткому замыканию, повреждению смежного кабеля или оборудования и ставит под угрозу безопасность сети энергокомпании и населения. Для исключения подобной ситуации энергокомпания Hydro-Québec разработала и применяет новую методику испытаний изоляции подземного кабеля.