«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2013, www.kabel-news.ru
30
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
В
1883 году были включены первые кабель-
ные линии (КЛ) с гуттаперчевой изоляцией
от Аничкова моста до Морской улицы в свя-
зи с началом действия «Конторы освеще-
ния Невского проспекта электричеством». Первые
32 светильника были запитаны от электростанции,
установленной на барже на реке Мойке около По-
лицейского (ныне Зелёного) моста. В дальнейшем
ввиду развития различных видов использования
электричества появились крупные фабрики электри-
чества со своими кабельными сетями. Так, к 1900 го-
Повреждаемость КЛ в
ОАО «Ленэнерго» и влияние
на неё перенапряжений
в электрических сетях
Виктор БАРИНОВ, советник директора, Николай СОЛОВЬЁВ, заместитель директора
по техническим вопросам — главный инженер,
Николай УГЛЕВ, заместитель главного инженера по эксплуатации,
филиал ОАО «Ленэнерго» — «Кабельная сеть»,
Борис МУРАШЕВ, главный специалист службы электрических режимов,
ОАО «Ленэнерго»
ду протяжённость КЛ электростанций «Общества
электрического освещения 1886 года» трёхфазного
тока частотой 50 Гц и напряжением 6500 В, обще-
ства «Гелиос» однофазного тока частотой 50 Гц и
напряжением 3300 В и «Бельгийского анонимного
общества» однофазного тока частотой 42,5 Гц и
напряжением 2200 В достигла 600 км. В основном
применялись кабели с бумажной изоляцией и мас-
локанифольной пропиткой в свинцовой оболочке с
чугунными концевыми и соединительными муфта-
ми. Имелись и кабели с концентрическими жилами и
джутовой изоляцией [1]. В 1914 году
был проложен первый кабель напря-
жением 20 кВ.
Сегодня филиал ОАО «Ленэнер-
го» — «Кабельная сеть» эксплуати-
рует свыше 19 тыс. км КЛ 0,4—6—
10 кВ, в том числе и сотни киломе-
тров КЛ, проложенных до револю-
ции 1917 года.
С появлением КЛ возникли во-
просы определения мест поврежде-
ний, профилактических испытаний,
ремонтов и пути повышения надёж-
ности их работы. Многие из них были
решены именно в «Кабельной сети».
В настоящее время, несмотря
на изначально высокую электриче-
скую прочность изоляции кабелей,
повреждаемость КЛ достаточно вы-
сока.
Анализы повреждаемости КЛ
показывают [2], что основными
Рис. 1. Удельная повреждаемость КЛ 6—10 кВ (на 100 км)
Профилактическая
Под рабочим напряжением
Полная
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2013, www.kabel-news.ru
31
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
причинами повреждений являются механические
и предшествующие механические повреждения в
процессе проведения земляных работ, коррозия,
старение изоляции кабелей под воздействием по-
вышенного уровня напряжения, относительно нор-
мального, заводские дефекты производства ка-
белей и кабельной арматуры, а также дефекты
прокладки кабелей и монтажа кабельной арматуры
(рис. 1, табл.).
Если в 90-е годы в среднем ежегодно механиче-
ски повреждалось около 90 КЛ всех классов напря-
жений, то в 2011 году уже 138.
Наиболее серьёзная причина механиче-
ских повреждений КЛ — это работа землерой-
ных организаций без ордера Государственной
административно-технической инспекции Пра-
вительства Санкт-Петербурга, что в 2011 году
составило 39,8% от всех механических повреж-
дений.
Значительное количество КЛ выходит из строя по
причине коррозии металлических оболочек кабелей.
Так, в 2010 году в сети 6 кВ повредилось 11% от об-
щего числа повреждений (в 2009-м — 16%), а в сети
10 кВ — 12% (в 2009 году — 14%).
В 2011 году было шесть пробоев КЛ 35 кВ и два
пробоя КЛ 110 кВ из-за коррозии свинцовых оболо-
чек от блуждающих токов. Ввиду того, что этот вид
повреждений имеет не локальный характер, а рас-
пространяется на десятки, а иногда и на сотни ме-
тров, объёмы ремонтов достаточно велики.
Высокая коррозионная повреждаемость обуслов-
лена тем, что повсеместно на территории Санкт-
Петербурга почва имеет повышенную влажность и
агрессивные компоненты (
NO
3
, SO
4
, Cl
и органиче-
ские вещества), а также высокий уровень блуждаю-
щих токов, генерирующихся в зонах расположения
промышленных предприятий и линий электрифи-
цированного рельсового транспорта. Коррозионная
активность грунтов по
pH
(ГОСТ 9.602-2005) по-
казывает, что в Санкт-Петербурге очень много
коррозионно-опасных зон по грунтам (
pH
4,3 и менее
или 9,2 и выше до 12,2) [5].
Поскольку замена КЛ с бумажно-пропитанной
изоляцией (БПИ) на кабели с изоляцией из сшито-
го полиэтилена (СПЭ) в сетях 6—10—35 кВ проис-
ходит медленно (например, в сети филиала ОАО
«Ленэнерго» — «Кабельная сеть» на 01.01.2012 г.:
КЛ 110 кВ — 35%; КЛ 35 кВ — 1%; КЛ 6—10 кВ —
9%), эту проблему нельзя оставлять без внимания.
Снижение процента заводских дефектов кабелей
объясняется тотальным обследованием их образцов
перед прокладкой.
Старение изоляции КЛ — серьёзная проблема,
особенно для таких «старых» сетей, как в Санкт-
Петербурге, где износ КЛ всех классов напряжения
составляет 50%. В основном это касается сетей 6 и
35 кВ, выработавших свой срок амортизации и под-
лежащих замене.
Ускоренный износ изоляции кабельных линий
происходит из-за воздействия повышенных напря-
жений на изоляцию:
• коммутационные перенапряжения в сети, превы-
шающие фазное напряжение в 3—4,5 раза;
• дуговые перенапряжения, достигающие значения
до 3,6 номинального фазного напряжения при не-
отключенных однофазных замыканиях на землю
(ОЗЗ);
• повышенное напряжение на шинах центров пита-
ния (ЦП) и т.д. [3].
Последствия перенапряжений заключаются в ку-
мулятивном развитии слабых мест (дефектов) в изо-
ляции, т.е. каждое воздействие подготавливает про-
бой при последующих перенапряжениях [4].
Замыкания на землю являются одной из основ-
ных причин возникновения существующих перена-
пряжений в сетях 6—10 кВ.
Табл. Основные причины повреждений КЛ 6—10 кВ за 1995, 2000, 2004, 2007, 2011 годы
(по данным разнообразных образцов)
Годы
В том числе по причине (%)
Прямое ме-
ханическое
повреждение
Предше-
ствующее
механическое
повреждение
Коррозия
алюминиевой и
свинцовой
оболочек
Старение и осу-
шение изоляции
на вертикаль-
ном участке
Заводской
дефект про-
изводителя
Дефект
монта-
жа с/м и
к/м
Дефект
прокладки
1995
10
20
7
8
5
18
3
2000
9
13
16
11
9
13
1
2004
10
21
16
16
6
8
4
2007
13
12
8
19
6
6
1
2011
11
13
8
23
9
39
1
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2013, www.kabel-news.ru
32
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
На рис. 2 представлены данные по устойчивым
однофазным замыканиям на землю (ОЗЗ) в ОАО
«Ленэнерго» за период 2005—2011 гг. Из этих дан-
ных видно, что примерно 25% ОЗЗ переходит в меж-
фазное короткое замыкание и примерно 30% ОЗЗ
отыскивается от 1 до 2 часов.
К тому же на ряде центров питания либо отсут-
ствуют компенсирующие устройства ёмкостных то-
ков однофазных замыканий на землю, либо есть не-
докомпенсация из-за расстройки или недостаточной
мощности установленных дугогасящих реакторов
(ДГР), хотя ПТЭ п. 5.11.8 запрещает работу сетей
6—35 кВ без компенсации ёмкостного тока ОЗЗ при
его значениях, превышающих допустимые. Остаточ-
ный ёмкостный ток однофазного замыкания на зем-
лю на некоторых ЦП достигает 187 А.
Исследования, проведённые в филиале ОАО
«Ленэнерго» — «Кабельная сеть» с 2004 по 2008 г.,
по выбору и внедрению эффективных щадящих и
неразрушающих методов диагностики силовых ка-
бельных линий в условиях эксплуатации и начала
плановых работ начиная с 2009 года показали, что
на ряде КЛ 6—35 кВ частичные разряды (ЧР) суще-
ствуют уже при напряжениях ниже фазных, а их уро-
вень значительно превышает предельно допусти-
мые значения, установленные в ОАО «Ленэнерго»
в документе «Объёмы и нормы щадящих и нераз-
рушающих методов испытания и диагностики ка-
бельных линий 6—110 кВ» (например, КЛ 35 кВ, год
ввода в эксплуатацию — 1959, U
возник.ЧР
= 13 кВ, мак-
симальный уровень ЧР при фазном напряжении со-
ставил 66 000 пКл. Дата измерения — 09.09.2010 г.,
дата пробоя после измерений — 30.04.2011 г.).
Поэтому важно, чтобы на центрах питания напря-
жение на шинах 6—10—35—110 кВ удовлетворяло
допустимым значениям, однако по ряду причин на
практике бывают следующие отклонения:
• несоблюдение заданного графика напряжения
в контрольных точках системы на шинах 6 кВ и
выше подстанций и электрических станций;
• некорректная работа или отсутствие АРНТ на
центрах питания;
• наличие трансформаторов с ограниченным диа-
пазоном регулирования напряжения и др.
Например, в 2011 году из 60 поступивших в фи-
лиал ОАО «Ленэнерго» — «Кабельная сеть» жалоб
Рис. 2. Данные по устойчивым однофазным замыканиям на землю в ОАО «Ленэнерго»
а) устойчивые однофазные замыкания на землю за период 2005—2011 гг.;
б) и г) количество отысканий ОЗЗ в шт. и % соответственно;
в) количество ОЗЗ, перешедших в КЗ, %
2005
2006 2007 2008 2009 2010 2011
а)
г)
б)
в)
350
300
250
200
150
100
50
0
120
100
80
60
40
20
0
35
30
25
20
15
10
5
0
35
30
25
20
15
10
5
0
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
2005
2006 2007 2008 2009 2010 2011
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Количество ОЗЗ, перешедших в КЗ, %
Сеть 6 кВ
до 1 часа, шт.
до 1 часа, %
Сеть 10 кВ
от 1 до 2 часов, шт.
от 1 до 2 часов, %
Суммарно по 6 и 10 кВ
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2013, www.kabel-news.ru
33
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
на некачественное напряжение 14 связано с некаче-
ственным напряжением на шинах центров питания
(из них 11 на повышенное напряжение).
В основном это обусловлено устаревшими или
неисправными техническими средствами для регу-
лирования напряжения или отсутствием их на цен-
трах питания, наличием на ЦП трансформаторов с
ограниченным диапазоном регулирования напряже-
ния, а также усложнившимися взаимоотношениями
между различными собственниками ЦП в результате
реформ в энергетике.
ВЫВОДЫ
Необходим повсеместный переход на щадящие
и неразрушающие методы диагностики силовых ка-
бельных линий 6—10—35—110 кВ.
На основании опыта ОАО «Ленэнерго» считаем,
что ввод в эксплуатацию КЛ 110 кВ с изоляцией из
сшитого полиэтилена необходимо делать только по-
сле испытания на наличие частичных разрядов.
Ввод в эксплуатацию КЛ 10—35 кВ с изоляцией
из сшитого полиэтилена необходимо осуществлять
только после испытания повышенным напряжением
сверхнизкой частоты (СНЧ).
Необходимо ужесточить требования к владель-
цам ЦП по соблюдению графиков напряжения на
шинах центров питания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сооружение и эксплуатация кабельных сетей:
учеб. для техникумов / В.Н. Степанов, Б.В. Куле-
шов; под ред. В.Н. Степанова. — М.; Л.: Госэнер-
гоиздат, 1940. 484 с.
2. Р.Я. Федосенко. Надежность кабельных линий
6—10 кВ / — М.: Энергия, 1972. 72 с.
3. С.Б. Белло. Оптимизация работы кабельных ли-
ний при однофазных замыканиях. «Энергетик»,
1972, № 2.
4. М.А. Короткевич. Необходимость и возможность
заземления нейтрали в городской электриче-
ской сети. Материалы Всероссийской научно-
технической конференции. Городские электриче-
ские сети в современных условиях, 1998 г.
5. В.М. Баринов, Н.И. Тесов. Защита подземных ин-
женерных сооружений от коррозии. — СПб.: «Не-
дра», 2008. 140 с.
Оригинал статьи: Повреждаемость КЛ в ОАО «Ленэнерго» и влияние на неё перенапряжений в электрических сетях
Сегодня филиал ОАО «Ленэнерго» — «Кабельная сеть» эксплуатирует свыше 19 тыс. км КЛ 0,4—6— 10 кВ, в том числе и сотни километров КЛ, проложенных до революции 1917 года. С появлением КЛ возникли вопросы определения мест повреждений, профилактических испытаний, ремонтов и пути повышения надёжности их работы. Многие из них были решены именно в «Кабельной сети».