Электрические сети принято классифицировать по большому количеству различных признаков, но в отношении электробезопасности их подразделяют, в основном, так: сети напряжением до 1000 В и сети напряжением свыше 1000 В.

Именно эти тысяча вольт и фигурируют в удостоверении по электробезопасности каждого электрика, будь он хоть главным энергетиком предприятия или рядовым электрослесарем, вчера закончившим ПТУ.

И, вроде бы, все ясно: низкое напряжение – опасности меньше, требования безопасности одни; высокое напряжение – очень опасно, требования строже. Но почему именно 1000 вольт? Не 1500, не 660, а именно 1000?

А все дело в том, что сети переменного тока свыше 1000 В – это всегда сети с изолированной нейтралью. В то же время сети напряжением до 1000 В – это сети с глухозаземленной нейтралью.

Это значит, что нейтраль питающего трансформатора сетей до тысячи вольт имеет электрическое соединение с землей. Это делается для того, чтобы однофазные потребители такой сети даже при несимметричной нагрузке получали одинаковое электропитание с напряжением равным фазному. В быту это 220 В.

Если в сети с глухо заземленной нейтралью произойдет короткое замыкание на землю, то электрический ток стремительно возрастет и сработает аппаратура максимально-токовой защиты. Если же таковой защиты не будет, то все это кончится для сети весьма плачевно, — проводники быстро разрушатся, даже расплавятся, возникнет электрическая дуга и, возможно, произойдет возгорание.

А когда в сети до 1000 вольт происходит замыкание на незаземленный корпус какого-либо прибора, то возникает опасность удара электрическим током для человека, который к этому корпусу прикоснется. Через тело человека ток пойдет в землю. Поэтому в сетях с заземленной нейтралью нужно заземлять корпуса приборов и устройств, чтобы в случае пробоя на этот корпус ток шел прямо на землю, мимо опасного для человека пути.

Это специфические особенности, касающиеся электробезопасности при работе в сетях до 1000 В, нейтраль которых глухо заземлена. В сетях свыше 1000 В нагрузка, как правило симметричная, протяженность линий большая и нейтраль трансформатора изолирована от земли.

В этом случае короткое замыкание на землю лишь ненамного увеличивает электрический ток. Ток утечки на землю приобретает емкостной характер, ведь электрической связи с землей у трансформатора нет. Получается конденсатор (емкость) с такими обкладками: земля – нейтраль трансформатора.

Но тот факт, что ток утечки на землю небольшой, не означает, что он безопасный. Как раз наоборот. Такой ток является более коварным: приборы защиты могут его вообще не обнаружить, а если и обнаружат, то лишь просигнализируют, но не отключат.

Если бы однофазные короткие замыкания в длинных линиях сетей свыше 1000 В всегда приводили к отключению сети, было бы невозможно работать из-за частых и, порой, ложных срабатываний защиты.

Итак, токи утечки в сетях свыше 1000 В – это обычное дело. Но для жизни человека они очень опасны. Ведь даже 10 миллиампер, проходя через наше тело, способны нанести существенный вред здоровью. Поэтому при работе в сетях свыше 1000 В с изолированной нейтралью нужно быть предельно осторожным и организованным. Право работать в таких сетях прописывается у каждого электрика в его удостоверении по электробезопасности отдельной строкой.

Источник

Выбор и проверка сечений проводников и кабелей до и выше 1000 В.

Сечения проводов и жил кабелей выбирают по техническим и экономическим условиям.

Экономические условия выбора заключаются в определении сечения линии, приведенные затраты на сооружения которой будут минимальны.

К техническим условиям относят выбор сечений по нагреву расчетным и послеаварийным током, проверку по экономической плотности тока ( > 1000 В проверяют все провода и кабели, до 1000 В – с Т_НБ ≥ 4000 – 5000 ч), проверку по условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

1. Выбор по допустимому токовому нагреву производится: I_Р ≤ I_ДОП∙К_ПОПР , где I_ДОП — табличное значение допустимого тока; К_ПОПР – поправочный коэффициент. ПУЭ регламентирует 4 поправочных коэффициента: на число параллельно работающих кабелей; на удельное сопротивление земли (1,13 – 0,75); на температуру ОС (1,48 – 0,36 применяется до 1кВ); на способ прокладки (короба, блоки) применяется до 1кВ. Сечение кабеля должно выбираться по данным участка с наихудшими условиями охлаждения, если его длина более 10 м.

2. Сечение по экономической плотности тока.

Не подлежат проверке по экономической плотности тока: — сети до 1кВ, при Т_НБ 1000 кВА или при защите аппаратами имеющими выдержку времени > 1 с.

— коэфф-нт, зависящий от материала проводника;

I – установившееся значение тока КЗ.

Шинопроводы проверяют на эл. динамическую устойчивость.

6. Проверка на корону: производится на ВЛ 35 кВ и выше. Для 110 кВ сечение больше либо равно 70 мм 2 .

Источник

Высоковольтный кабель: особенности конструкции и применения

Высоковольтные кабели нужны для того, чтобы передавать электроэнергию большой мощности. Они рассчитаны на напряжение свыше 6000 В. Их конструкцией предусмотрены элементы, которые позволяют обеспечить надежную эксплуатацию и долговечное использование.

Главные особенности высоковольтного кабеля

Высоковольтные проводники обладают хорошими диэлектрическими и механическими свойствами. В качестве изоляции чаще используется полиэтилен, но также она может быть бумажно-масляная. Токопроводящая жила изготавливается из меди или алюминия. В таких кабелях отсутствует галоген, кроме того, они обладают низкой степенью горючести.

Разрешается эксплуатировать высоковольтный кабель при температуре окружающей среды от -50 до +60 градусов Цельсия. При условии короткого замыкания допустимая температура составляет 250 градусов. Цена кабеля невысока, даже если речь идет о проводнике, рассчитанном на 25 000 В и выше, а срок эксплуатации как правило составляет 30 лет.

Виды высоковольтных кабелей и их классификация

Изделия могут иметь разную конструкцию и характеристики. Чтобы определиться с типом кабеля, следует оценить подключаемый объект и условия его монтажа. При строительстве объектов обычно в документации имеет проект электрической сети. В нем указана длина линии, мощность и другие параметры.

Высоковольтные кабели классифицируются по следующим признакам:

• напряжение (низкое или высокое);
• материал, из которого изготовлена изоляция;
• форма и материал токопроводящих жил.

Жила может иметь круглую, сегментную или секторную форму. Изоляция также изготавливается из разных материалов. В соответствии с классификацией можно выделить группы кабелей.

Кабель с изоляцией из резины

Такой тип кабеля используется преимущественно там, где он может подвергаться многочисленным изгибам. Изоляция изготавливается из каучука натурального или синтетического происхождения, содержит добавки, наполнители и размягчители. Резина способна выдержать температуру до 65 градусов, практически не впитывает воду. Срок службы такого кабеля не превышает 10 лет, так как изоляция имеет свойство разрушаться под воздействием прямых солнечных лучей, озона. Примеры такого кабеля: ПМВК 10кВ , ПМВКнг(A) — 25кВ , ПМВКлнг(A) — 5кВ .

Высоковольтный кабель с бумажной изоляцией

Это изделие имеет свои преимущества и недостатки, его можно купить по невысокой стоимости. Изоляция изготавливается из кабельной бумаги, которая пропитывается масляными составами, имеющими разную вязкость. Составы бывают стекающие и нестекающие. Кабель рассчитан на высокое напряжение, но его недостатком считается ограниченность монтажа и гигроскопичность изоляции. Если идет прокладка на разноуровневой трассе, при большой разности участков (больше 25 метров) используется изделие с изоляцией, пропитанной нестекающим составом.

Кабель с изоляцией, изготовленной из сшитого полиэтилена

Изоляция представляет собой полиетилен, который при производстве обрабатывается на молекулярном уровне. Это позволяет значительно улучшить электрические свойства материала. Главным преимущество считается небольшой вес, влагостойкость, большая пропускная способность и длина. Прежде, чем заказать кабель, следует внимательно изучить документацию и выбрать проверенного поставщика с хорошей репутацией, так как зачастую при монтаже заявленные показатели не совпадают. Примеры высковольтного провода с СПЭ изоляцией: КВИ-100 и КВИ-120 .

Высоковольтный кабель с поливинилхлоридной изоляцией

Такой тип кабеля используется не только в быту, но и в производстве. Изоляция изготавливается из качественного поливинилхлоридного материала, что делает изделие устойчивым к воздействию влаги, кислот и щелочей. Его рабочая температура может составлять до 90 градусов. Свойства кабеля ухудшаются при воздействии солнечного света, при высокой температуре он плавится. Процесс плавления сопровождается выделением хлороводорода. Каталог изделий очень большой, поэтому перед покупкой следует внимательно изучить все типы кабеля.

Особенности монтажа

При прокладке высоковольтного кабеля следует соблюдать все правила. Сначала его нужно проверить, используя индикацию волнового сопротивления. На концах кабеля разница должна быть одинаковая. Глубина прокладки в траншее должна быть не менее 0,7 метров, если кабель рассчитан на напряжение до 20 кВ. Если напряжение кабеля составляет от 20 до 35 кВ, глубина траншеи составляет не менее 1 метра. При условии, когда кабель прокладывается на улицах или площадях, глубина траншеи составляет более 1 метра.

Источник

Испытание кабеля повышенным напряжением

Параметры современных электрических систем способны обеспечить необходимый уровень напряжения и его качество для любых потребителей. А за счет масштабной застройки больших городов, близкого расположения промышленных объектов, нагромождения их коммуникаций, большая часть линий выполняются силовыми кабелями. Из-за воздействия внешних факторов изоляция электрооборудования способна утрачивать защитные свойства, что приводит к сбоям и нарушению нормального режима работы. Для предотвращения аварийных ситуаций на кабельных линиях и своевременного выявления дефектов осуществляется испытание кабеля повышенным напряжением.

Подготовка к испытанию

В связи с тем, что повышенное напряжение несет потенциальную угрозу как самому оборудованию, так и персоналу, существует методика испытаний, регламентирующая определенную последовательность действий. Первым этапом является оформление работ, подготовка места работы, оборудования и самого кабеля.

Следует оговориться, что к электрическим испытаниям допускаются лишь те лица, которые достигли совершеннолетия, прошли медосмотр, периодическую проверку знаний по электробезопасности. Испытания, в обязательном порядке, оформляются нарядом, а бригаде проводится инструктаж по охране труда.

По отношению к испытуемой электроустановке предъявляются такие требования:

• Перед испытанием с кабеля обязательно снимается напряжение, все металлические элементы (экраны, броня), на которые подача напряжения не производится, должны заземляться.
• Предварительно с кабеля удаляется остаточный заряд, для этого провода и металлические части заземляются на 2 минуты.
• До подачи повышенного напряжения на жилы кабеля, осмотрите его на наличие загрязнителей на видимых участках или в воронках. При обнаружении таковых поверхность очищается, после чего могут производиться высоковольтные процедуры.
• При отрицательной температуре испытания не проводятся. Это обусловлено тем, что лед выступает в роли диэлектрика и сопротивление изоляции будет значительно больше реальной величины. Помимо этого, разработка траншеи и откопка кабеля в замерзшем грунте значительно усложняется. В связи с чем, при нулевых или более низких температурах, испытание целесообразно только в случае аварии.
• До начала испытания посредством мегомметра обязательно проверяется сопротивление от каждой жилы к металлической оболочке кабеля и между фазами.
• Величину тока утечки, напряжение на киловольтметре можно начинать фиксировать только спустя минуту, с момента установки испытательного напряжения на нужной отметке.

Причины и физика испытания

Профиспытания повышенным напряжением используются для выявления слабых мест в изоляции кабеля. Не зависимо от материала диэлектрика: пластмассовый, резиновый, полиэтиленовый или маслонаполненный кабель воспринимает нагрузку от испытательной установки на одну жилу, а остальные металлические части подключаются к земле. В результате чего изоляция находится под потенциалом, в разы превышающим номинальный.

От подачи на жилы повышенного потенциала в изоляции возникает ионизация, а в местах нахождения каких-либо дефектов, неоднородностей или включений инородных материалов скапливается достаточное для протекания малых токов количество заряженных частиц. Такие включения и дефекты могли образоваться в результате неудовлетворительных условий эксплуатации, аварийных режимов или из-за естественного старения материала.

Все изъяны, из-за малого сопротивления, начинают ионизироваться и пропускать электрический ток все большей величины по микроскопическим каналам в диэлектрике. Из-за этого сопротивление изоляции уменьшается вплоть до пробоя. Если пробой не наступает, а дефект оказывает существенное влияние, его можно зафиксировать по изменению величины тока утечки.

Данная методика дает уверенность, что при номинальном токе изоляция кабеля выдержит нагрузку до следующих испытаний.

Схемы испытаний

Для проверки прочности изоляции кабеля могут использоваться различные устройства, обеспечивающие на выходе повышенное напряжение. Но, независимо от конкретной модели, схема измерений и работы строится по такому принципу.

Рисунок 1. Схема измерений

Посмотрите на схему (рис. 1.), здесь изображено:

1 – обмотки трансформатора с функцией регулировки уровня напряжения (автотрансформатор),

2 – высоковольтный трансформатор для подачи напряжения на испытуемый объект,

5 – трансформатор питания катодной цепи кенотрона.

На схеме рассматривается метод испытания, когда к одной из жил кабеля подведено повышенное напряжение, а остальные заземлены.

С началом испытаний от автотрансформатора через киловольтметр подается напряжение на первичную обмотку испытательного агрегата. Вторичная обмотка которого заземляется через амперметр, именно он и показывает значение тока утечки. Испытуемая обмотка, помимо амперметра, содержит резистор R для ограничения величины переменного тока, в случае пробоя. Вторым выводом резистор подключается к аноду кенотрона, катод которого запитывается от преобразователя накала.

Нормы испытаний

В ходе испытаний высоковольтный провод получает нагрузку повышенным напряжением, но поднимается оно плавно от нулевой отметки до установленной величины. Продолжительность воздействия составляет 5 минут для периодических и 10 минут во время приемо-сдаточных испытаний для кабелей с пластмассовой и бумажной изоляцией. После каких-либо ремонтных работ или при изменениях в схеме время испытания кабеля составляет 10 – 15 минут. Кабель с резиновой изоляцией испытывается повышенным напряжением 5 минут во всех случаях.

Все данные устанавливаются государственными документами – ПУЭ и ПТЭЭП. В зависимости от параметров сети и технических характеристик кабеля существуют такие пределы подачи повышенного напряжения (см. таблицу ниже):

Посмотрите, в таблице вы можете увидеть значение выпрямленного напряжения, подаваемого непосредственно на сам кабель. Оно отличается от номинального напряжения, выдаваемого испытательным трансформатором и по величине и по роду. U_В обозначает номинальное напряжение кабеля, а цифры указывают во сколько раз испытательное напряжение должно превышать номинальное.

Ток утечки не является параметром для контроля или выбраковки. Но в случае его скачков, колебаний во время испытания повышенным напряжением, можно смело утверждать о наличии дефектов. В таком случае подачу напряжения на кабель необходимо осуществлять до пробоя, но не больше 15 минут. Вместе с током рассчитывают и коэффициент асимметрии, их нормы вы можете увидеть в таблице:

Отклонение от значений, приведенных в таблице, может свидетельствовать о серьезных изменениях в изоляции кабельной линии. В случае, когда не было пробоя, отсутствовали электрические разряды, хлопки, внезапное нарастание или колебания постоянного тока во время испытания, кабель считается годным. В частных случаях, лицо ответственное за электрохозяйство может самостоятельно устанавливать испытательные сроки и параметры в разрез заводских норм.

Аппараты для испытаний

• АИИ – 70 – одна из наиболее популярных стационарных установок, применяемых в испытании и фазировке силовых кабелей, вводов, проверке прочности жидких диэлектриков на пробой и т.д. Может обеспечивать как постоянное напряжение на выходе (максимально 70 кВ), так и переменное (50 кВ).
• АИД-70 – является диодным аналогом предыдущей модели. Наиболее широко применяется для испытания как постоянным, так и переменным напряжением в передвижках или переносных агрегатах, в лабораториях.
• ИВК-5, АИ-2000, КУ-65 и прочие – установки с диодной схемой. Применяется для продавливания вторичных электрических цепей.

Принципиальная схема ИВК

Как и в других схемах, здесь используется трансформатор (АТ), диодные выпрямители (В), резисторы (Р), трансформатор тока (Т) сигнальные светодиоды и устройства для съема показаний (v, mA). На том же принципе основан ряд других портативных устройств.

Методика испытания кабеля повышенным напряжением

Возьмите кабель с несколькими жилами, и соедините вывод установки с одной из фаз, остальные заземлите, для одножильных кабелей ничего кроме брони или экрана заземлять не нужно. Если к одному проводнику подводится напряжение, а другие заземляются, то оголенные концы разводятся на расстояние не менее 15 см. В случае проведения профилактических испытаний, подключение испытательной установки осуществляется на концевых муфтах. В аварийных ситуациях присоединение может выполняться в местах раздела, как более целесообразных точках для измерений.

Схема подключения кабеля

Силовой трансформатор преобразует напряжение и ток промышленной частоты до нужного уровня, затем подает через выпрямитель на кабель. Методика измерений требует плавного наращивания напряжения со скоростью около 1 – 2кВ в течении одной секунды до получения необходимой величины. После того, как стрелка киловольтметра установится в нужную позицию, начинается отсчет времени. По результатам снимаются данные с приборов на установке и фиксируются в соответствующих документах – протоколах и кабельных журналах.

Для завершения измерений ручка автотрансформатора выводится в ноль. Отключается кнопка питания, устанавливается блокировка от случайной подачи напряжения. Обратите внимание, на высоковольтный вывод обязательно завешивается заземление. После чего можно приступать к разборке схемы.

В случае если изоляция выполнена из сшитого полиэтилена, кабель не допускается испытывать выпрямленным током из-за возможности скопления локальных объемных зарядов. По причине дороговизны таких кабелей, их порча чревата большими затратами. Поэтому следует прибегать к принципиально иной технологии проверки.

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена

К кабелям таких марок целесообразно подводить переменное напряжение низкой частоты, с целью планомерного и полного рассеивания местных зарядов при переходе синусоиды через ноль. При этом удаляются даже те заряды, которые могли возникнуть в процессе эксплуатации из-за режима питания.

В завершение, для кабелей, продавленных повышенным напряжением, в обязательном порядке выполняется проверка электрической прочности их изоляции. Так как воздействие такого напряжения могло нарушить ее диэлектрические свойства.

Периодичность

Для кабелей, рассчитанных на напряжение от 2 до 35 кВ с пластмассовой и бумажной оболочкой, в течении первых 2 лет с момента запуска в работу устанавливается периодичность испытания повышенным напряжением раз в год. В случае отсутствия аварий, реконструкций, которые могли быть причиной каких-либо изменений, за первые два года, испытания разрешается проводить реже – раз в 2 года. В противном случае, сроки остаются теми же. Если такой кабель эксплуатируется на территориях подстанций, заводов и прочих промышленных объектов, где доступ к ним затруднен, разрешается проводить испытание не реже, чем раз в 3 года.

Кабели, рассчитанные на напряжение 110 — 500кВ подлежат проверке через 3 года с момента их ввода в эксплуатацию. После чего, в случае отсутствия аварийных ситуаций или реконструкций, испытание может производиться с периодичностью раз в 5 лет.

Для кабелей, оснащенных резиновой изоляцией, в случае питания стационарных устройств электроустановок, периодичность высоковольтных испытаний составляет 1 раз в год. Для сезонных электроустановок испытания должны проводиться перед началом сезона. Такую же процедуру необходимо выполнять при пуске в эксплуатацию электроустановок после их длительного отключения.

Допускается не производить испытания кабелей с бумажной и пластмассовой изоляцией в случае если:

• используется в качестве питающих вводов и длина кабеля менее 100 м;
• срок их службы уже более 15 лет, а удельное количество отказов не менее 30 раз на 100 км в год;
• в ближайшие 5 лет планируется их реконструкция или полный демонтаж.

Оформление результатов испытаний в виде протокола (пример)

После проведения испытаний, все данные заполняются в соответствующие графы протокола. Пример заполнения которого можно увидеть на рисунке.

В графе о лицах, проводивших испытания, ставятся фамилии и подписи работников, участвовавших в соответствующих процедурах. После чего протокол визируется начальником лаборатории и хранится в установленном порядке.

Источник