Испытание кабелей повышенным напряжением

В соответствии с ПУЭ, ПТЭЭП, СНиП и другими нормативно-техническими документами, все кабельные линии с номинальным рабочим напряжением более 1 кВ подвергают испытанию повышенным напряжением. Периодичность таких испытаний кабеля зависит от класса напряжения, типа изоляции, срока эксплуатации, способа монтажа, наличия видимых дефектов. Обязательно подвергают испытаниям вновь вводимые в эксплуатацию кабельные линии, которые прошли капитальный ремонт, а также периодически через определенные промежутки времени.

Испытание кабельных линий с номинальным напряжением до 1 кВ проводят при помощи мегомметра на напряжение 2500 В на протяжении 1 минуты. В этом случае осуществляют замеры величины сопротивления изоляции между токоведущими жилами и заземленной оболочкой, отдельно между каждой жилой. Методика испытания изоляции кабельной линии на более высокое напряжение предполагает использование мегомметра в качестве вспомогательного инструментария. С его помощью определяют явные дефекты в виде обрыва целостности токопроводящей жилы, пробой и другие виды повреждений электрической изоляции. Основным видом контроля таких изделий является испытание изоляции повышенным напряжением. Его выполняют с использованием выпрямленного напряжения или напряжения промышленной частоты.

Зачем проводить испытание кабеля повышенным напряжением

Во время монтажа и последующей эксплуатации на кабельную линию могут воздействовать различные негативные факторы внешней среды:

• резкие колебания температуры;
• изгиб кабеля более разрешенного радиуса;
• сдвиг почвы и механические удары;
• длительная работа в режиме токовой перегрузки.

Высоковольтные испытания кабеля позволяют создать в его изоляции повышенную напряженность электрического поля. Это дает возможность выявить дефекты, которые невозможно диагностировать другими методами контроля. Для определения электрической прочности изоляции еще не придумали более точного и простого метода, чем высоковольтные испытания. Характеристика электрической прочности изоляции зависит от длительности приложения повышенного напряжения, скорости его подъема, наличия тепловых, механических воздействий на кабель в процессе монтажа или эксплуатации. Благодаря проведению таких испытаний можно качественно контролировать состояние изделия и своевременно проводить его ремонт. Результатом будет длительная и безотказная работа на протяжении всего заявленного производителем срока эксплуатации.

Нормы испытаний кабельных линий

Нормативные значения величины испытательного напряжения и времени его приложения изложены в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) и Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

Для силовых кабелей, проложенных по воздуху, которые имеют всего одну токоведущую жилу с пластмассовой изоляцией и кабелей с изоляцией из резины на напряжение до 1 кВ, испытания не проводят. Продолжительность испытаний для изделий с пластмассовой или бумажно-масляной изоляцией  с номинальным напряжением до 35 кВ включительно, составляет десять минут. Для кабелей с резиновой изоляцией с номинальным рабочим напряжением от 3 до 10 кВ длительность испытаний оставляет пять минут. Кабели с номинальным напряжением 110 – 500 кВ испытывают на протяжении пятнадцати минут.

Испытание кабельных линий повышенным напряжением сопровождается контролем над величиной тока утечки через изоляцию. На основании полученных данных для каждой токоведущей жилы рассчитывают коэффициент асимметрии, который равен отношению максимального значения тока утечки к его минимальному значению. Нормы испытаний подробно изложены в ПУЭ:

Силовые кабели должны иметь стабильное значение тока утечки, который во время проведения испытаний должен уменьшаться. Если этого не происходит, величина тока утечки нестабильна или увеличивается, тогда испытание проводят до обнаружения дефекта, но не более 15 минут.

Подготовка к испытанию и техника безопасности

Испытание силового кабеля повышенным напряжением сопровождается высокой потенциальной опасностью для персонала и испытываемого электрооборудования. По этой причине методика испытания кабеля повышенным напряжением четко регламентирует последовательность всех действий и мероприятий, связанных с охраной труда и техникой безопасности. Основными требованиями при проведении таких работ являются:

1. К работе допускаются только совершеннолетние лица, которые прошли медицинский осмотр и периодическую проверку знаний по электробезопасности.
2. Оформление работ нарядом-допуском. Весь персонал, который принимает участие в высоковольтных испытаниях, должен пройти соответствующий инструктаж.
3. Подготовка рабочего места. Кабель отключается от электрической сети, а все его металлические элементы, на которые не предусмотрена подача повышенного напряжения, подлежат заземлению.
4. Перед подключением испытательного оборудования, все металлические части кабеля ненадолго заземляют для удаления остаточного заряда.
5. Перед подачей повышенного напряжения кабельную линию осматривают на наличие визуально определимых дефектов.
6. Отрицательная температура окружающего воздуха является противопоказанием к проведению высоковольтных испытаний. Если температуры воздуха составляет 0 ⁰С или ниже, тогда испытания кабеля повышенным напряжением проводят исключительно в аварийных случаях.
7. Перед подачей высокого напряжения токоведущие жилы обязательно проверяют при помощи мегомметра целостность жил, сопротивление изоляции между фазами и металлической оболочкой.
8. Все используемые диэлектрические средства защиты должны иметь отметку с проверкой их пригодности и проходят предварительный визуальный осмотр перед применением.

Как проходит процесс испытаний

Испытание кабеля повышенным напряжением проводят с использованием постоянного тока. Это позволяет использовать негромоздкие мобильные установки с большой мощностью. Частичные разряды в этом случае развиваются очень слабо, потери активной мощности являются минимальными и тепловыделение практически отсутствует. Непосредственно перед проведением высоковольтных испытаний и после их проведения обязательно проверяют сопротивление электрической изоляции при помощи мегомметра с напряжением на 2,5 кВ.

Для увеличения эффективности работы персонала и сокращения трудоемкости проводимых операций, допускается проводить испытание кабелей без их отсоединения от системы сборных шин. Изделия, проложенные в грунте, проверяют в летний период года. В случае пробоя будет значительно проще раскопать место с дефектом и провести ремонтные работы. Для подачи повышенного напряжения применяют специальные высоковольтные выпрямительные установки стационарного, переносного или передвижного типа. Конструкция испытательных установок включает: трансформатор, выпрямитель, пульт управления. Ток утечки контролируют через миллиамперметр, который подключен к вторичной обмотке трансформатора.

Методика испытания кабеля повышенным напряжением

1. Поочередно проверить изоляцию всех токоведущих жил друг относительно друга и по отношению к металлической заземленной оболочке с помощью мегомметра на напряжение 2500 В.
2. Подключить токоведущую жилу к выводу испытательной установки, металлический экран и броню заземлить. Если кабель имеет другие токоведущие жилы, их также необходимо заземлить.
3. С противоположной стороны кабеля выполнить разводку оголенных концов на расстояние порядка 150 мм.
4. Методика измерений предполагает плавное постепенное увеличение испытательного напряжения со скоростью порядка 1 кВ в секунду.
5. После достижения необходимого значения величины напряжения начинают отсчет времени и фиксируют значение тока утечки.
6. После завершения замеров регулировочная ручка устанавливается в нулевое положение, отключается питание от испытательной установки, включается блокировка от случайной подачи напряжения на кабельную линию, высоковольтный вывод обязательно заземляется.
7. После выполнения всех профилактических и защитных мероприятий допускается приступить к разборке схемы испытаний.

Если изоляция кабельной линии выполнена из сшитого полиэтилена, тогда такое изделие не испытывают выпрямленным током по причине возможного скопления большого количества объемных зарядов в толще изоляции. Такие изделия проверяют с помощью переменного напряжения низкой частоты, что позволяет исключить образование объемного заряда.

Схемы испытаний

В указанной схеме приведен пример подключения испытательной установки АИД-70, которая обеспечивает приложение переменного напряжения величиной до 50 кВ или напряжения постоянного тока с величиной до 70 кВ. При использовании измерительного оборудования других типов схема подключения силового кабеля принципиально не изменится.

Испытание грозовыми импульсами

Испытание электрооборудования с помощью грозовых импульсов строго регламентируется ГОСТ 1516.3 – 96. Испытание силового кабеля проводят стандартным грозовым импульсом с фронтом 1,2 мкс и длительностью до полуспада 50 мкс. Такой вид контроля параметров изоляции значительно отличается от стандартного напряжения с промышленной частотой 50 Гц. Испытания грозовыми импульсами характеризуются более крутой вольт-амперной характеристикой.

Испытание оболочки СПЭ-кабеля

Кабель из сшитого полиэтилена на напряжение 110 – 500 кВ не испытывают постоянным напряжением в связи со значительным сокращением его срока службы при таких проверках. Для решения этой проблемы используют контроль с помощью повышенного напряжения синусоидальной формы с низкой частотой (0,01 – 0,1 Гц). В этом случае время испытаний может достигать одного часа. Такой метод испытаний широко используется в США, где получил название VLF (Very Low Frequency). Действующие нормативно-правовые акты РФ никоим образом не нормируют испытания повышенным напряжением для кабельных изделий на напряжение 110 – 500 кВ с изоляцией из СПЭ. Основными видами проверок в этом случае будут рекомендации завода-изготовителя.

Оболочка кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, вследствие различных механических воздействий, может повреждаться. Если своевременно и быстро не устранить этот дефект основная изоляция токоведущих жил быстро потеряет свои защитные свойства. Нормы испытания кабеля СПЭ, а именно его оболочки включают следующие требования:

Проверку оболочки кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена осуществляют в следующих случаях:

• Перед вводом кабеля в эксплуатацию.
• После ремонта кабеля.
• Периодически в процессе эксплуатации, первый раз через 2,5 года, а далее каждые 5 лет.
• После проведения раскопок в охранной зоне конкретного кабеля.

Для выполнения проверки кабелей СПЭ используют специализированное диагностическое оборудование, адаптированное для проверки таких кабельных линий.

Проведение испытаний промышленной частотой распределительных устройств

Испытание кабеля повышенным напряжением промышленной частоты проводят для кабельных линий на напряжение 110 кВ – 500 кВ. Этот вид проверки заменяет собой испытания с помощью выпрямленного тока. Величина испытательного напряжения в этом случае составляет 145 кВ для кабелей на напряжение 110 – 220 кВ, 288 кВ для кабельных линий на напряжение 220 – 500 кВ. Продолжительность таких испытаний составляет пять минут.

Испытание силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией

Испытание кабеля с пропитанной бумажной изоляцией повышенным напряжением характеризуется своими особенностями:

1. При наличии токопроводящего экрана проводят его гальваническое соединение с оболочкой.
2. Сначала подают испытательное напряжение величиной 40% от требуемого, после чего постепенно доводят его до требуемого значения.
3. Если повышение испытательного напряжения проводят плавно, тогда скорость его подъема должна составлять не более 1 кВ в секунду. Если регулирование осуществляют ступенчато, тогда скорость подъема за один раз должна составлять не более 5% от полного значения.

Высоковольтные испытания обязательно проводят перед вводом КЛ в эксплуатацию, что обеспечивает надежную и стабильную работу электрооборудования. Систематические проверки кабельных линий с пропитанной бумажной изоляцией высоким напряжением совмещают с визуальным осмотром, проверкой сопротивления изоляции.

Периодичность проведения проверки

Нормы испытания кабеля повышенным напряжением включают следующие требования периодичности для изделий на напряжение 6 – 35 кВ:

• Вновь уложенные перед включением, перед засыпкой, после перекладки.
• Эксплуатируемые кабели после ремонта, по графику планово-предупредительного ремонта, внепланово после аварийных ситуаций.

Кабельные линии с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение 6 – 35 кВ испытывают повышенным напряжением со следующей периодичностью:

• Один раз в год для КЛ, питающих особо ответственные объекты.
• Один раз в три года для КЛ, питающих всех остальных потребителей.
• Один раз в пять лет для распределительных КЛ.

Допускается не проводить испытания для кабельных линий, которые подлежат выводу из работы в ближайшие пять лет или являются выводами из ТП, РП на воздушные линии электропередач.

Изделия с изоляцией из сшитого полиэтилена проверяют повышенным напряжением после каждого ремонта и перед вводом в эксплуатацию. Защитные оболочки таких кабелей дополнительно проверяют после проведения раскопок в охранной зоне КЛ и периодически один раз в 5 лет (первый раз через 2,5 года).

Оформление результатов испытаний в виде протокола (пример)

Протокол испытания кабеля представляет собой технический отчет о проделанной работе. Он подтверждает работоспособность проверяемого электрооборудования и возможность его дальнейшей эксплуатации. Проверка действующих кабельных линий позволяет исключить их пробой во время эксплуатации, что может вызвать длительный перерыв в электроснабжении потребителей. Информация из протокола испытаний кабеля может использоваться для отслеживания состояния изоляции и прогнозирования его дальнейшего состояния.

В состав протокола включают следующие данные:

• Техническая информация: марка, сечение, номинальное напряжение.
• Описание кабельной линии: длина, место прокладки.
• Результаты измерений по каждой фазе.
• Сведения относительно испытаний муфт и оболочки.
• Данные об испытательном оборудовании с указанием заводского номера.
• Заключение специалиста, который выполнял измерения.
• Состояние погодных условий: температура и уровень влажности окружающего воздуха.
• Ссылки на официальные документы, на основании которых проводились испытания и измерения.
• Подпись лица, ответственного за проведение измерений, указание его должности и группы по электробезопасности.
• Номер лицензии компании, которая проводит высоковольтные испытания.