Срок службы подземного кабеля

Продолжение Приложение Е

Группы и виды основных средствНормативный срок службы, лет
Линии электропередач
Воздушные линии электропередач от 0,4 до 20 кВ:
на металлических или железобетонных опорах33,3
на деревянных столбах с пропиткой25,0*
на опорах из необработанной древесины16,7
Воздушные линии электропередач 35 — 110 кВ
на металлических столбах50,0
на железобетонных столбах40,0
На пропитанных деревянных столбах25,0
Воздушные линии электропередач 220 кВ и выше50,0
Кабельные линии в свинцовой оболочке для передачи электроэнергии
До 10 кВ, под землей, внутри зданий50,0
Напряжение 6 — 10 кВ, прокладка под водой25,0
Кабельные линии с алюминиевой оболочкой до 10 кВ
проложенный под землёй25,0
Кабельные линии напряжением до 10 кВ, в алюминиевой оболочке: проложенные по земле 25,0
Кабельные линии с пластмассовой оболочкой до 10 кВ, подземные, проложенные внутри помещений25,0
Кабельные линии в свинцовой оболочке на 20-35 кВ, подземные, внутренние
свинцовая оболочка, проложенная под землей, в помещении33,3
Затопленные кабельные линии20,0
низковольтные, средневольтные и высоковольтные кабели 110 — 220 кВ, проложенные на земле, в помещениях и под водой50,0
Электродвигатели и дизельные генераторы
Электрические двигатели
с осью вращения высотой 63 — 450 мм12,5
с высотой поворота более 450 мм17,9
Дизельные генераторы с частотой вращения
до 500 об/мин23,8
выше 500 об/мин16,1
AD-100S-T400-R (ASD-100-T400-R) и другие типы генераторных установок и мобильных генераторных установок8,0
Малые (до 9 кВт) мобильные генераторные установки на железных дорогах, дизельные генераторные установки на трейлерах и портативные генераторные установки с газовой турбиной авиационного двигателя и портативными котлами9,3
Вагоны электростанций18,2
Прочее энергетическое оборудование
Реакторы с парогенераторами, силовые трансформаторы30,3
Электросиловое оборудование и распределительные устройства (электрооборудование для открытых и закрытых распределительных устройств, выключатели, реакторы, сборные шины, приборные трансформаторы, изоляторы, силовые трансформаторы, сборные шины и распределительные устройства со всеми коммутационными аппаратами, преобразователи и т.д.). )22,7**
Распределительные коробки и распределители11,0
Ветряные мельницы13,9
Выпрямители и преобразователи всех видов, включая стабилизаторы напряжения всех видов, преобразователи напряжения и частоты, инверторы14,0
Аккумуляторы
стационарные кислотные аккумуляторы17,0
постоянная щелочность8,0
портативная кислота3,0
Ручные и магнитные пускатели, фидерные узлы, жидкостные реостаты, пускатели, осветительные трансформаторы4,5
4,5 Передвижные подстанции, распределительные коробки среднего напряжения, преобразователи, конденсаторы, выпрямители всех типов, трансформаторы и трансформаторные подстанции9,5
9.5 Высоковольтные реверсоры переменного тока от 3 до 12 кВ7,0
Электромагнитные и взрывозащищенные пускатели (нереверсивные типа PV и PVI на 63, 250, 320, 114A, PVV и PMVI, реверсивные типа PVIR). Комплектные взрывозащищенные и минозащищенные блоки управления (типы SUB-350, KUUV-350 и другие).6,2
Меры защиты и безопасности (такие как АЗАК-380, АЗАК-660, АЗШ-3, РУ-380 и т.д.).5,0
Машины и оборудование для прокладки кабеля
Самоходные гусеничные кабелеукладчики, несамоходные колесные и маршевые кабелеукладчики, легкие и тяжелые; колесные кабельные транспортеры3,0
Машины для размотки и укладки кабеля6,0
Машины и оборудование для электрической и газовой сварки и резки
Источники питания для электросварки (мобильные генераторы с двигателями внутреннего сгорания, генераторы, преобразователи, трансформаторы)8,0***
Механизированное электросварочное оборудование (автоматические и полуавтоматические сварочные аппараты, аппараты дуговой, наплавочной и электрошлаковой сварки)9,1

*Коэффициент 0,7 применяется к линиям на опорах из обработанной древесины, построенных до 1990 года.

**Коэффициент умножения 0,7 применяется для столбовых установок и сложных трансформаторных подстанций 6-35/0,38 кВ открытой установки.

*** Множитель 0,8 будет применяться к машинам, приводимым в движение мобильными двигателями внутреннего сгорания, используемыми в нефтегазовой промышленности.

Подписка на рассылку

Одним из наиболее востребованных видов кабельной продукции являются подземные кабели. Он используется для питания зданий и сооружений, для декоративного, уличного и ландшафтного освещения, для питания шалашей и палаток, а также во многих других ситуациях.

Рис. 1 Бронированный кабель марки АВБбШв Независимо от назначения работ, прокладка кабеля под землей должна осуществляться в соответствии с Электротехническим кодексом и Кодексом по применению электрооборудования. Еще до начала работ необходимо выбрать оптимальную марку кабеля. Лучшим выбором обычно является бронированный кабель для подземной прокладки, который хорошо защищен от механических повреждений. Также возможна прокладка других типов кабеля без брони, но тогда их необходимо прокладывать в асбестоцементных или специальных ПВХ или ПЭ трубах.

Перед началом монтажных работ необходимо убедиться, что трасса кабеля не пересекает другие инженерные коммуникации. Эта информация может быть получена по результатам геодезической съемки трассы прокладываемого кабеля.

Рис. 2: Силовой кабель в траншее на песчаной подстилке Если вдоль трассы кабельной линии нет коммуникаций, можно подготовить траншею. Его глубина зависит от рельефа местности, на которой он будет уложен. Если кабель планируется прокладывать в земле под дорогой, глубина траншеи должна быть не менее 1,25 м. Раскопки следует проводить с осторожностью, поскольку в земле могут находиться инженерные сети, которые неправильно нанесены на карту геодезической основы — такие промахи встречаются очень часто. Если кабель должен быть проложен в земле под газоном, достаточно траншеи глубиной 0,9 м.

В подготовленную траншею следует уложить подушку из песка толщиной до 15 см — этого требуют правила прокладки кабелей в земле для дополнительной маркировки линий и их большей защиты от механических повреждений. Песок увлажняется водой и тщательно уплотняется.

Как правило, при подземной прокладке кабеля используется бронированный кабель для обеспечения защиты от механического воздействия. Однако, если планируется использовать небронированные кабели, необходимо выбрать марки с требуемой стойкостью к термическим и механическим воздействиям при проведении ремонтных и профилактических работ. Из-за более высоких требований бронированный кабель все еще чаще используется для подземной прокладки.

Рисунок 3: Закрепление кабеля в котловане с помощью кирпичей При прокладке кабеля напряжением до 1 кВ в местах, подверженных механическим повреждениям, кабель должен быть закреплен с помощью кирпичей, уложенных поперек кабельной трассы. В качестве альтернативы кабель может быть защищен железобетонными плитами. После каждого этапа электромонтажных работ в траншеях должны проводиться контрольные электрические измерения — в первую очередь, измерения сопротивления изоляции — для того, чтобы убедиться, что оболочка кабеля находится в хорошем состоянии и не повреждена. Значение сопротивления указано в ГОСТ или ТУ на кабель, и по его отклонению от стандарта можно определить наличие внешнего повреждения.

Типы кабелей, используемых в подземных установках

Производительность и долговечность кабеля во многом зависят от его изоляции. Современные подземные кабели могут быть изолированы следующими типами изоляции

  • Изоляция с бумажной пропиткой;
  • Пластиковая изоляция (ПЭ или ПВХ).

Бумажная пропитанная изоляция жил имеет отличные электрические свойства, длительный срок службы, достаточно высокую допустимую температуру при низкой стоимости. Недостатком бумажной изоляции является то, что она гигроскопична и требует полной герметизации оболочки кабеля. Кроме того, пропитывающий состав бумаги может постепенно стекать к нижнему концу при наличии значительного перепада уровня по длине кабеля, что несколько снижает прочность изоляции, ухудшая условия охлаждения и сокращая срок службы кабеля. Информацию о допустимой разнице уровней для таких кабелей можно найти в справочниках и спецификациях кабелей.

Пластиковая изоляция для силовых кабелей изготавливается из полиэтилена или ПВХ (поливинилхлорида). Такие кабели прокладываются в туннелях, пожароопасных каналах, в агрессивных средах при условии отсутствия механического воздействия. Для прокладки в траншеях чаще всего используется пластиковый подземный силовой кабель, армированный ленточной броней, типа ВБбШВ или ПвБбШВ.

Рисунок 4: Силовой кабель ААБл Для прокладки в почве, содержащей вещества, повреждающие оболочку кабеля (засоленные почвы, сыпучие строительные материалы и шлак, болота и т.д.), и там, где существует повышенная подверженность электрической коррозии, используются кабели со свинцовой оболочкой. Силовой кабель с алюминиевой оболочкой, например, AABL, также будет эффективен в этих условиях. В местах, где существует повышенный риск механических повреждений, можно использовать кабели с проволочной броней, например, ПвКШп (стальная проволока) или ПвКаШп (алюминиевая проволока).

Распространенные марки кабелей для подземной прокладки

Рисунок 5: В грунтах с низкой коррозионной активностью для подземной прокладки используются следующие типы кабелей — ААШв, АВВГ, ААШп, ААП2Л, ААБл, АСБ, АПСВГ, АПВВГ, АПВГ, ААПл, АСПл и другие.

В траншеях со средней коррозионной активностью используются следующие типы: AASHV, AABL, AAB2L, ASB, AAShp, AAPL, ASPL, AAP2L, AVBBShp, AVBBShV, APvBBShV и другие.

В траншеях с высокой коррозионной активностью будут востребованы марки кабеля для прокладки в земле — ААШп, ААП2лШв, ААШв, ААБ2л, ААШл и другие.

При прокладке кабельных линий на Крайнем Севере (мерзлотные грунты, для которых характерны просадки, оползни, морозное пучение и образование оврагов), а также в других грунтах, которые могут вызвать деформацию, используются кабели с усиленной броней, такие как кабель ПвКШп.

И вообще, всегда важно помнить: только используя специальные кабели для прокладки в земле, можно добиться долгой и бесперебойной работы.

Алексей Утепов,
Вадим Осотов, доктор философии, профессор.
Общественный совет специалистов по диагностике энергетического оборудования при ИТЦ «УралЭнергоИнжиниринг»,
г. Екатеринбург

Для обеспечения достаточной надежности работы КЛ среднего напряжения с ОПЛ и длительного срока службы эксплуатирующие организации должны решить следующие задачи:

  • Оценить групповую (парковую) стоимость срока службы силовых кабелей, работающих в аналогичных условиях (стратегическая задача);
  • Оценить фактический (единичный) срок службы каждой кабельной линии (тактическая задача);
  • Разработать систему диагностики ЛЭП для получения информации о фактическом состоянии силовых кабелей, необходимой для решения этих задач.

ТРАДИЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

Решение этих задач не может быть получено только на основе имеющегося опыта эксплуатации и системы диагностики силового кабеля, предусмотренной действующими нормативными документами (РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования») по следующим причинам:

  • Существующая система диагностики силовых кабелей БП, разработанная более 50 лет назад, основана на опыте эксплуатации в пределах расчетного срока службы и не учитывает всех особенностей диагностики КЛ с длительным сроком службы.
    Основной метод диагностики изоляции КЛ, приведенный в РД 34.45-51.300-97 (испытание повышенным постоянным напряжением, во много раз превышающим номинальное напряжение кабеля), дает только информацию о сопротивлении изоляции приложенному напряжению, но не используется для прогнозирования остаточного срока службы изоляции кабеля.
  • Такой способ диагностики изоляции КЛ с помощью BPI, практически безвредный для кабелей с номинальным сроком службы, в кабелях с большим сроком службы может привести к возникновению очагов повреждения с последующими отказами уже под рабочим напряжением в период между плановыми испытаниями.

Можно сделать вывод, что существующая система диагностики силовых кабелей с БПИ не только не способствует продлению срока службы, но и может инициировать его значительное сокращение.

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике используется множество различных методов оценки силовых кабелей, что позволяет существенно расширить объем информации об их состоянии. Краткое описание традиционных и основных современных методов мониторинга ЛЭП представлено в таблице 1.

Таблица 1: Традиционные и современные методы оценки кабельных линий электропередач

Традиционные методы мониторингаСовременные методы контроля
Визуальный контроль (неразрушающий контроль)Визуальный контроль (неразрушающий контроль)
Измерение сопротивления изоляции (неразрушающий контроль)Измерение сопротивления изоляции (неразрушающий контроль)
Испытание выпрямленного напряжения (разрушающее испытание)Измерение частичного разряда в OWTS (неразрушающий контроль)
Импульсная рефлектометрия (неразрушающий контроль)
Метод диэлектрической абсорбции (неразрушающий контроль)
Тепловизионный контроль кабелей, кабельных наконечников, разъемов, клемм (NDT)
Контроль клеммных гильз УФ (неразрушающий контроль)
Испытание на прочность сверхвысоким напряжением (NDT)

Как видно из таблицы, большинство известных современных методов (измерения ЧР, импульсная рефлектометрия, тепловой и ультрафиолетовый контроль) направлены на выявление локальных дефектов, устранение которых позволяет продолжать эксплуатацию кабелей, если общее старение изоляции еще не достигло своего предела.

Степень старения изоляции можно оценить с помощью метода диэлектрической абсорбции [1], разработанного в Смоленском филиале Государственного научно-исследовательского университета «МЭИ».

Согласно этому методу, реакция диэлектрической системы на внешнюю энергию оценивается путем изучения природы и типа спектров поляризационного тока. Экспериментально измеренный спектр поляризационного тока сравнивается с определенным семейством эталонных кривых, каждая из которых была получена экспериментально и отражает определенное состояние изоляционного промежутка и величину его ресурса. Степень приближения анализируемых зависимостей к эталонным кривым позволяет составить представление о состоянии контролируемой изоляции кабеля и величине оставшегося срока службы.

Неоспоримым преимуществом большинства современных методов контроля КЛ является ориентация на неразрушающие методы, что позволяет не только получить полную информацию о состоянии изоляции КЛ без ее повреждения, но и рационально, технически и экономически обоснованно планировать сроки ремонта или замены кабелей, выработавших свой ресурс. Алгоритм принятия таких решений показан на рисунке 1.

Рис. 1 Алгоритм принятия решений

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ

В таблице 2 приведены результаты оценки трех силовых кабельных линий 6 кВ (всего 19 кабелей), которые находятся в эксплуатации более 52 лет.

Таблица 2. Сравнение результатов традиционной и современной диагностики силовых кабелей

Характеристики кабеляОбычная система тестированияРезультаты тестирования современных методов
Обозначение CLLДлина кабеля, мКоличество проводников CLКоличество разъемов на кабелеУсловия укладкиГод ввода в эксплуатациюДата и результат последнего испытания кабеляОбрыв кабеляУльтрафиолетовый контрольТермографический контрольИнспекция PD (OWTS)Метод диэлектрического поглощения
датапричина
«А»26013Тоннельная галерея196321.05.14
CL протестирован и сдан
07.05.14Возгорание оболочки кабеля, вызванное повреждением фланца соединительной муфты в соседнем КЛ «В».Дефекты не обнаружены
22
32
42
52
62
72
«Б»26012Галерея туннелей196315.04.14
CL протестирован и сдан

Разделка кабеля 1

Разрушение соединения на кабеле № 5 (с пожаром)

Дефектов не обнаружено213241526171«В»4501*По сути.196303.09.13
CL протестирован27.07.11Земляные работыДефектов не обнаружено2*3*4*5*ПримечанияВсе «кошки» серые«Кошки» оказались разными

Как и следовало ожидать, невозможно сделать значимые прогнозы будущих результатов на основе одних только традиционных тестов.

Результаты испытаний с использованием современных методов позволяют разделить кабели на несколько групп с различными прогнозами производительности:

  • Зеленым цветом в таблице отмечены кабели, в которых не было обнаружено дефектов, ограничивающих их пригодность для применения указанного метода;
  • Желтый цвет указывает на наличие некоторых дефектов, которые не препятствуют дальнейшей эксплуатации, но могут развиться до опасного уровня в ближайшие 3-4 года;
  • Красный цвет означает, что отказ кабеля возможен в течение 1 года или раньше.

Например, результаты проверки диэлектрической абсорбции показывают, что состояние бумажно-пропитанной изоляции в большинстве кабелей, несмотря на заметное старение, еще не достигло предельного уровня, и предполагаемый оставшийся срок службы составляет 15-20 лет. Только два кабеля имеют признаки более значительного старения, но и их оставшийся срок службы оценивается как минимум в 5-10 лет.

Наибольшее количество дефектов, как и следовало ожидать, возникает во время испытаний OWTS на частичную разгрузку. Эти дефекты, как правило, довольно опасны и требуют быстрого устранения. Однако они сосредоточены в отдельных местах (муфты, небольшие секции), и после их устранения срок службы кабелей нисколько не ограничивается.

Тепловизионное обследование также позволяет обнаружить локальные дефекты (стыки, вертикальные участки с высохшей изоляцией), которые не ограничивают срок службы кабелей в целом.

Опасные дефекты в данном случае не были обнаружены с помощью УФ-инспекции, так как концы кабеля находятся в исправном состоянии.

ВЫВОД

На основе комплекса современных методов обследования может быть разработана рациональная система диагностики силовых кабельных линий с бумажной изоляцией, позволяющая, наряду с выявлением опасных дефектов, контролировать срок службы кабелей.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Чернышев В.А., Зенова Е.В., Григорян В.Р. Определение состояния и остаточного ресурса силового электрооборудования // Электричество. 2011. № 1.

© ЗАО «Новости Электротехники».
Использование наших материалов возможно только с письменного разрешения редакции.
При цитировании материала гиперссылка на страницу с указанием автора обязательна

Оцените статью
Добавить комментарий