Почему кабели не испытывают переменным напряжением

Почему кабели не испытывают переменным напряжением

При схожести конструкции подход к измерениям и поиску повреждений силовых кабелей сильно отличается от тех же работ с кабелями связными. Обусловлено это тем, что силовые кабели способны провести большой ток и распределительные устройства этот ток ограничивают не мгновенно. То есть в случае пробоя кабельной линии произойдёт не тихое умирание системы, а взрыв с дополнительными повреждениями. Способность проводить приличный ток даёт возможность использовать более простые и наглядные способы поиска места пробоя.

Высоковольтные испытания

Кабельная линия, включающаяся в электрическую сеть, должна быть испытана повышенным напряжением постоянного тока. Низковольтные кабели (до 1000 В) испытываются мегаомметром с напряжением 2500 В. Для высоковольтных (выше 1000 в) всё сложнее – испытательное напряжение зависит от вида изоляции кабеля и номинального напряжения кабельной линии.

Нормы на испытательные напряжения отражены в ПУЭ и прочих нормативных документах. Протоколы на эти испытания содержат ссылки на пункты нормативных документов, величину испытательного напряжения и токи утечки, сопротивление изоляции.

Причина такого серьёзного подхода для новичков не всегда очевидна, поэтому далее небольшое отступление.

Мощность, передаваемая по силовым, а особенно высоковольтным кабелям очень велика. Средний по номинальному току высоковольтный выключатель имеет Iном. = 630 А. Если напряжение высоковольтной сети 6 кВ, то такой выключатель передаёт в нормальном режиме 630 * 6000 = 3 780 000 Вт = 3,78 МВт мощности. Это номинал, но отключится он при гораздо большем токе и не сразу. В случае пробоя эта мощность выделится на небольшом участке, металл и пластик быстро переходят в газообразное состояние — происходит серьёзный взрыв. Если рядом оказываются люди, то даже без поражения электрическим током возможны возгорания одежды и кожи открытых частей тела.

Зачастую такие аварии имеют цепную реакцию из-за того, что автоматика не всегда сразу отсекает повреждённый участок или токоведущие шины подстанций не выдерживают превышающий номинал ток – загореться может что-то ещё, и обесточится большой и важный участок энергохозяйства.

В электросетях любят показывать молодым обгоревшие остовы высоковольтных ячеек. Представьте себе стальной шкаф метр на метр на полтора сквозными дырками и весь покрытый сажей и окалиной.

Поэтому у электриков-высоковольтников ни одна кабельная линия не должна включаться в сеть без испытаний повышенным напряжением. Установки для испытаний подают в кабельную линию напряжение превышающее номинальное в несколько раз, тем самым испытывая её изоляцию. При этом они способны быстро отключиться в случае пробоя без тяжёлых последствий.

Установки для высоковольтных испытаний

Аппарат для высоковольтных
испытаний АИИ-70

Аппараты для высоковольтных испытаний можно условно разделить на переносные и используемые в составе передвижной лаборатории высоковольтных испытаний (далее ЛВИ).

Наиболее распространённые переносные приборы на следующих фотографиях: это старичок АИИ-70 и более новый АИД-70. (70 — максимальное напряжение в киловольтах). Плюс сейчас в эксплуатации всё чаще появляются приборы импортного происхождения.

То, что устанавливается в передвижные лаборатории высоковольтных испытаний (ЛВИ) более разнообразно и, как правило, выполнено в виде стоечного блока и отдельного трансформатора. Испытательный блок завязывается на общую для всей машины систему кабелей и заземления. Тем не менее, поверяются эти блоки отдельно от всей ЛВИ, и даже в протоколе указывается испытательный блок, а не весь комплекс.

Говоря о передвижных лабораториях стоит заметить, что собираются они блочно. То есть у вас желание иметь в составе дополнительный блок – ставьте, не хватает денег — не ставьте. Имея автомобиль с просторным салоном можно собрать высоковольтную лабораторию в хорошо оборудованном гараже. Привинтить трансформатор, закрепить катушки с испытательным кабелем, придумать безопасный переключатель, блокировку и заземление. То есть выполнить требования ПУЭ, а они в свою очередь не так уж и сложны, то есть под силу некоторым «Кулибиным».

Переменный, постоянный и сверхнизкий

Оборудование высоковольтных подстанций испытывается разными типами тока. Шины, секции, трансформаторы и тому подобные устройства испытываются повышенным напряжением переменного тока.

Испытать же кабели переменным напряжением не получится из-за большой электрической ёмкости кабельных жил. Для подобного испытания пришлось бы делать установку довольно большой мощности и именно поэтому кабели испытывают постоянным током. Соответственно с возможностью переключения «постоянный ток – переменный ток» производятся и испытательные установки. То есть в них либо предусмотрен переключатель, либо может быть подключен выпрямляющий блок. Электрическая схема выпрямителя для таких испытаний, как правило, состоит из одного высоковольтного диода.

В связи с распространением кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (буквы «Пв» в маркировке) всё больше появляется испытательных установок способных выдавать напряжение со сверхнизкой частотой – 0,1 Гц. Такой аппарат меняет полярность выдаваемого напряжения с периодом в 10 секунд. Из-за такой медленной смены полярности электрическая ёмкость кабеля уже не создаёт больших токов при испытании повышенным напряжением. В то же время это уже не постоянный ток и поляризации в сшитом полиэтилене не происходит.

Стоит заметить, что в нормативных документах предусмотрено много исключений типа «если отсутствует установка переменного тока, то допускается испытание постоянным…» или «допускается испытание оборудование секций совместно с кабельными линиями по напряжению для …»

Силовые кабели напряжением выше 1 кВ испытываются повышенным напряжением выпрямленного тока. Величины испытательных напряжений и длительность приложения нормированного испытательного напряжения приведены в таблице 1.8.39 (ПУЭ п. 1.8.40)

Изоляция и марка кабеля	Испытательное напряжение, кВ, для кабелей на рабочее напряжение, кВ				Продолжительность испытания, мин
	2	3	6	10
Бумажная	12	18	36	60	10
Резиновая марок ГТШ, КШЭ, КШВГ, КШВГЛ, КШБГД	—	6	12	20	5
Пластмассовая	—	15	36	60	10

Токи утечки и коэффициенты асимметрии для силовых кабелей

При испытаниях отмечают характер изменения тока утечки. Кабель считается прошедшим испытания при отсутствии пробоя изоляции, скользящих разрядов и толчков (или нарастания) тока утечки после того, как испытательное напряжение достигнет нормативного значения. (Табл 1.8.40 ПУЭ п. 1.8.40) После испытания исправный кабель необходимо разрядить.

Кабели напряжением, кВ	Испытательное напряжение, кВ	Допустимые значения токов утечки, мА	Допустимые значения коэффициента асимметрии (Imax/Imin)
6	36	0,2	8
10	60	0,5	8

Абсолютное значение тока утечки не является браковочным показателем. Кабельные линии с удовлетворительной изоляцией должны иметь стабильные значения токов утечки. При проведении испытания ток утечки должен уменьшаться. Если не происходит уменьшения значения тока утечки, а также при его увеличении или нестабильности тока испытание производить до выявления дефекта, но не более чем 15 мин.

Измерение распределения тока по одножильным кабелям проводится на линиях всех напряжений. Неравномерность распределения тока на кабеле не должна превышать 10 %.

Источник

Почему некоторые испытания повышенным напряжениям в одном случае делают переменкой а вдругом постоянкой?

Испытание повышенным напряжением обязательно для электрооборудования напряжением 35 кВ и ниже, а при наличии испы тательных устройств — и для оборудования напряжением выше 35 кВ, за исключением случаев, оговоренных нормами. Основным недостатком испытания выпрямленным напряжением, является неравномерное распределение напряжения по толщине изоляции (из-за неоднородности) в зависимости от проводимости отдельных частей ее.

Однако, испытание выпрямленным напряжением имеет и преимущества:

1. Выпрямленное напряжение менее опасно для изоляции (пробивное выпрямленное напряжение выше, чем переменное, в среднем в 1,5 раза).

2. У машин распределение напряжения вдоль изоляции обмотки более равномерно при выпрямленном напряжении, благодаря чему одинаково испытываются низовые и лобовые части ее.

3. Требуемая мощность выпрямительных установок высокого напряжения значительно меньше, чем установок переменного напряжения, благодаря чему передвижные установки всегда менее громоздки и поэтому более портативны и представляется возможным проводить испытание объектов с большой емкостью (кабелей, конденсаторов и др.).

Кроме того, при таких испытаниях имеется возможность измерения токов утечки, являющихся дополнительным критерием оценки состояния изоляции. Испытания изоляции выпрямленным напряжением более продолжительны, чем испытания переменным напряжением.

Источник

Почему кабельные линии испытывают постоянкой, а воздушные линии — переменкой?

Кабель по сравнению с воздушной линией, обладает значительно большей емкостью. Как известно конденсатор в цепи переменного тока обладает емкостным сопротивлением, т. е. в цепи может возникать достаточно значительный ток, а значит при испытании объектов с большой емкостью потребовались бы источники высокого напряжения с большой мощностью.
В т же время при испытании высоким напряжением постоянного тока сила тока определяется только током сквозной проводимости не превышающим как правило нскольких миллиампер, и это позволяет снизить мощность источника высокого напряжения.
Это основная причина по которой на практике используют испытание напряжением постоянного тока.
Т. к. электроемкость воздушной линии гораздо меньше, то и возникающий переменный ток так же незначителен. Там можно использовать источники высокого напряжения переменного тока.

Вообще то испытание высоким напряжением постоянного тока не аналогично испытанию высоким напряжением переменного тока по нескольким причинам:
1)при переменном токе в диэлектрике (изоляции) рассеивается гораздо больше энергии, и он сильнее нагревается;
2) пробивное напряжение выше при испытании постоянным током
3) распределение напряжения в изоляции при испытании переменным и постоянным током различно
4) пробивное напряжение при испытании постоянным током кабелей сильно зависит от температуры, а при испытании переменным нет.

Поэтому, при возможности, необходимо испытывать кабель и выоким напряжением переменного тока тоже.

Источник

Почему кабель испытывают именно постоянным током

Испытания кабельных линий являются неотъемлемой частью любых электротехнических работ. Под испытаниями кабеля подразумевают проверку его состояния, измерение сопротивления изоляции, проверка целостности и так далее.

Зачем испытывают кабельные линии?

Также выполняется проверка фазировки линии. Испытания проводятся всегда постоянным током при повышенном напряжении. Изначально силовые кабеля и кабели связи проверяют с помощью мегаомметра на 2,5кВ. С помощью данного инструмента можно выявить повреждение изоляции, например, заземление фаз. Силовые кабели, рассчитанные на напряжение не выше 1кВ, должны характеризоваться сопротивлением изоляции от 0,5 МОм. Кабели, рассчитанные на напряжение от 1кВ, испытывают с помощью повышенного напряжения выпрямленного тока. Таким образом, ищут те дефекты, которые были пропущены мегаомметром.

Согласно действующим нормативам, по окончанию прокладки силовых кабелей проводят испытание с помощью постоянного тока выпрямленного напряжения 6Uном и 5Uном (для кабелей до 10кВ и до 35кВ, соответственно). Каждую фазу испытывают в течение 10 минут. Если в ходе испытания не было пробоя или толчков тока, то считается, что кабель прошел испытания. В случае, если в ходе испытаний были обнаружены толчки тока, то проверку останавливают и начинают искать места повреждения кабеля.

Почему во время испытания используется не переменный ток, а постоянный? Ответ прост: установки постоянного или выпрямленного тока дают значительно большую точность измерений, а оборудование для такого испытания обладает меньшим весом и габаритами. Еще одно преимущество постоянного тока — возможность выявить даже самые малые дефекты изоляции, которые в будущем могут вызвать разрыв кабельной линии.

Особенности испытания силовых кабелей

Силовые кабели, несмотря на то, что по конструкции они схожи с кабелями связи, проходят испытание по другому принципу. Это связано с тем, что через силовые кабели проходит большой ток, а ограничение этого тока распределительными устройствами происходит не моментально. Это значит, что если на кабельной линии появится пробой, то не будет тихого замирания системы. Наоборот – произойдет взрыв, и, возможно, появятся дополнительные повреждения.

Испытания высоковольтных линий

Кабельная линия проверяется с помощью повышенного напряжения при постоянном токе. Если с низковольтными кабелями все достаточно просто – они испытываются с помощью мегаомметра, то испытание высоковольтных линий намного сложнее. Здесь стоит учитывать вид изоляции, а также уровень номинального напряжения. Параметры испытания (напряжение, уровень сопротивления изоляции, ток утечки) отражены в ПУЭ и другой нормативной документации.

Высоковольтные подстанции и их оборудование проходят испытание с помощью тока разных видов. К примеру, трансформаторы, шины и прочие схожие устройства проверяют с помощью напряжения переменного тока. Но почему кабель испытывают именно постоянным током? Потому, что использовать переменный ток невозможно, так как жилы кабеля характеризуются высокими показателями электрической емкости. Для того чтобы провести испытание кабеля переменным напряжением, нужно было бы создать установку большого размера. Вот почему, кабели проверяются только постоянным током.

Таким образом, испытательные установки характеризуются наличием переключателя «постоянный ток» и «переменный ток». Если в установке нет такого переключателя, то к ней подсоединяется специальный выпрямляющий блок.

Интересно то, что в действующей нормативной документации существуют исключения по типу: «если нет испытательной установки переменного тока, то испытание может проводиться постоянным током…».

Подготовка к испытанию

Перед началом испытаний специалисты тщательно проверяют все устройства, кабели и зажимы, через которые будет проходить повышенное напряжение. На основе этого они предусматривают меры безопасности, чтобы никого в процессе не поразило током.

Далее производят отключение всех заземлений, что есть в схемах. Также отключаются устройства, для которых испытательное напряжение не превышает 1кВ. После этого, для того чтобы устранить вероятность возникновения резонанса напряжения, необходимо шунтировать катушки, характеризующиеся высокой индуктивностью, и конденсаторы. Далее отсоединяют все источники тока, как переменного, так и постоянного.

Источник