Допустимые нагрузки при эксплуатации
Часть II Лекция №4 (Эксплуатация кабельных линий электропередачи).doc
Эксплуатация кабельных линий электропередачи
Осмотр кабельных линий
При техническом обслуживании кабельных линий (КЛ) периодически проводят их осмотры с целью визуального обнаружения неисправностей и дефектов.
КЛ на напряжение до 35 кВ, проложенные открыто, должны осматриваться не реже 1 раза в 6 месяцев; проложенные в земле - не реже 1 раза в 3 месяца.
Не реже 1 раза в 6 месяцев выборочные осмотры КЛ должны проводиться административно-техническим персоналом.
Внеочередные осмотры КЛ должны проводиться в период паводков и после ливневых дождей, когда возможны сдвиги почвы и попадание грунтовых вод в подземные кабельные сооружения, а также после отключения КЛ релейной защитой.
При осмотрах трасс КЛ, проложенных в земле, проверяется наличие знаков привязки линии к постоянным ориентирам (или пикетов на незастроенной территории), обозначающих трассу. На трассе КЛ не должно быть вспучивания или проседания грунта, не должно производиться каких-либо работ, раскопок, складирования строительных материалов, свалок мусора.
Правилами охраны электрических сетей для КЛ, проложенной в земле, устанавливается охранная зона в размере 1 м с каждой стороны от крайних кабелей. Любые работы в охранной зоне КЛ должны выполняться с разрешения и под наблюдением организации, эксплуатирующей КЛ.
В местах выхода кабеля из земли, например на стену здания или опору ВЛ, должна быть защита кабеля от механических повреждений.
Осмотры КЛ, проложенных в кабельных сооружениях (тоннелях, эстакадах и других), должны проводить два человека. В первую очередь проверяется с помощью газоанализатора отсутствие в кабельных сооружениях газов, состояние освещения и вентиляции.
Проверяется общее состояние кабельных сооружений, наличие средств пожаротушения, отсутствие посторонних предметов. Все металлические конструкции кабельных сооружений должны быть покрыты негорючим антикоррозийным составом.
Кабельные туннели должны быть оборудованы средствами для отвода ливневых и почвенных вод. Эти средства должны находиться в исправном состоянии.
По температуре внутри кабельных сооружений косвенно контролируется тепловой режим кабелей. Температура воздуха внутри сооружений должна превышать температуру наружного воздуха не более чем на 10оС.
На открыто проложенных кабелях должны быть стойкие к воздействию окружающей среды бирки, прикрепляемые в начале и конце кабеля и через 50 м. На этих бирках указываются: марка и сечение кабеля, напряжение, номер или другое условное обозначение линии. На бирках муфт должны быть отмечены номер муфты и дата ее монтажа.
Проверяется состояние антикоррозийного покрова металлических оболочек кабелей, расстояния между кабелями, состояние соединительных и концевых кабельных муфт, отсутствие следов вытекания масла или кабельной мастики.
Все замеченные при осмотрах дефекты и неисправности КЛ заносятся в листок осмотра. Эти дефекты и неисправности в зависимости от их характера устраняются при текущем техническом обслуживании. Повреждения аварийного характера должны быть устранены немедленно.
Допустимые нагрузки при эксплуатации
Для каждой КЛ при вводе в эксплуатацию устанавливается допустимая токовая нагрузка. Эта нагрузка определяется по условию, что температура жил кабеля будет не выше длительно допустимой температуры Θдоп, нормируемой [2, 14]
Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией величина Θдоп зависит от номинального напряжения Uном (см. табл. 8.1).
Таблица 8.1
| Uном, кВ | До 3 | 6 | 10 | 20 | 35 |
| Θдоп, 0С | 80 | 65 | 60 | 55 | 50 |
Для кабелей:
с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлорида Θдоп = 70оС;
с изоляцией из сшитого полиэтилена Θдоп = 90оС;
с резиновой изоляцией Θдоп =65оС.
Перегрев изоляции кабеля выше Θдоп заметно ускоряет процесс ее старения и, следовательно, сокращает срок службы кабеля.
Непосредственное измерение температуры жилы кабеля представляет значительные трудности. Поэтому для проверки теплового режима кабель нагружают током и снимаются показания термодатчиков, установленных на стальной броне (оболочке или шланге) кабеля.
Температура жилы кабеля Θж рассчитывается по формуле
Θж = Θб ΔΘ, (8.1)
где Θб – температура брони (оболочки или шланга), измеренная при испытании;
ΔΘ – превышение температуры жилы кабеля над температурой брони (оболочки или шланга).
Величина ΔΘ рассчитывается по эмпирической формуле или определяется по номограммам [7, 24]. Одна из таких номограмм для кабелей с алюминиевыми жилами, находящихся в эксплуатации от 5 до 25 лет, приведена на рис. 8.1.
Токовая нагрузка КЛ, при которой Θж = Θдоп, соответствует допустимой длительной нагрузке
Рисунок 8.1 - Разность температур между броней и алюминиевыми жилами кабелей напряжением 10 кВ
В практической эксплуатации действительную токовую нагрузку кабеля ^ I сопоставляют с длительно допустимым током Iдоп, приводимым в справочной литературе [2]. Длительный режим работы кабеля считается допустимым при выполнении условия
I < kIдоп, (8.2)
где k – поправочный коэффициент.
Принимаемые по справочным данным [2] поправочные коэффициенты учитывают реальную температуру охлаждающей среды, количество кабелей в земляной траншее, удельное тепловое сопротивление грунта, срок службы кабеля и другие факторы.
При эксплуатации КЛ допускаются кратковременные перегрузки, например, на период ликвидации аварии [1]. Допустимые перегрузки кабелей напряжением до 10 кВ в зависимости от вида изоляции составляют:
кабели с бумажной изоляцией - на 30%;
изоляцией из полиэтилена и поливинилхлорида - на 15%;
резины - на 18%;
сшитого полиэтилена - на 25%;
для кабелей со всеми видами изоляции, находящихся в эксплуатации более 15 лет, перегрузки должны быть снижены до 10%.
Указанные перегрузки допускаются продолжительностью не более 6 часов в сутки в течение 5 суток. Суммарная продолжительность перегрузки в год не должна превышать 100 ч.
Для кабелей напряжением 20-35 кВ с бумажной изоляцией перегрузки не допускаются [1].
Контроль нагрузочного режима КЛ осуществляется снятием графиков нагрузки, выполняемым не реже 2 раз в год. Причем один раз контроль осуществляется в период зимнего максимума нагрузки.
^ 8.3 Профилактические измерения и испытания
Особое внимание при техническом обслуживании КЛ уделяется кабельной изоляции. Одним из средств контроля состояния изоляции является измерение ее сопротивления, выполняемое мегаомметром. Схемы измерения фазной и междуфазной изоляции кабеля показаны на рис. 8.2. Отсчет величины сопротивления изоляции осуществляется приблизительно через 1 минуту после начала процесса измерения. Сопротивление изоляции кабелей на напряжение до 1 кВ должно быть не менее 0,5 МОм. Сопротивление изоляции кабелей на напряжение выше 1 кВ не нормируется.
Рисунок 8.2 - Измерение сопротивления фазной (а) и междуфазной (б) изоляции кабеля
Электрическая прочность изоляции КЛ проверяется испытанием повышенным выпрямленным напряжением. Величина испытательного напряжения Uисп и длительность его приложения t в зависимости от вида кабельной изоляции приведены в табл. 8.2.
Испытательное напряжение прикладывается поочередно к каждой жиле кабеля, при этом две другие жилы кабеля и его металлическая оболочка (экран) должны быть заземлены. Испытательное напряжение поднимается плавно со скоростью 1…2 кВ/c до требуемого значения и поддерживается неизменным в течение времени, указанного в табл. 8.2
При проведении испытаний повышенным напряжением измеряются токи утечки и их несимметрия по фазам
Таблица 8.2
| Uном, кВ | До 1 | |||||
| Бумажная пропитанная изоляция | ||||||
| Uисп, кВ/t, мин | 2,5/5 | 15-25/5 | 36/5 | 60/5 | 100/5 | 175/5 |
| Пластмассовая изоляция и СПЭ-изоляция | ||||||
| Uисп, кВ/t, мин | 2,5/5 | 7,5/5 | 36/5 | 60/5 | ||
| Резиновая изоляция | ||||||
| Uисп, кВ/t, мин | 6/5 | 12/5 | 20/5 |
Изоляция кабеля считается удовлетворительной, если не произошло ее пробоя, а токи утечки и коэффициент несимметрии этих токов по фазам не превыили значений, приведенных в табл. 8.3
Таблица 8.3
| Uном, кВ | 6 | 10 | 20 | 35 |
| Iут, мА | 0,2 | 0,5 | 1,5 | 1,8 |
| Iутmax/ Iутmin | 2 | 3 | 3 | 3 |
У кабелей с пластмассовой защитной оболочкой (шлангом) дополнительным испытаниям повышенным выпрямленным напряжением подвергается защитная оболочка. Испытательное выпрямленное напряжение –10 кВ в течение 1 мин подается между металлической оболочкой (экраном) и землей. При неуспешных испытаниях отыскивается место повреждения пластмассовой оболочки и выполняется ее ремонт.
На вертикальных участках кабелей напряжением 20…35 кВ с бумажной изоляцией контролируется осушение изоляции. Этот контроль осуществляется с помощью термометров, укрепленных на броне кабеля в верхней, средней и нижней частях вертикального участка. Разность показаний термометров более чем на 2…3оС свидетельствует о сильном осушении изоляции и начавшемся процессе ее пробоя. В этом случае вертикальный участок кабеля должен быть выведен из эксплуатации и заменен.
У одножильных кабелей, собранных в трехфазную группу, измеряется токораспределение. Неравномерность распределения токов по фазам должна быть не более 10%.
После отсоединения кабеля от оборудования, профилактических испытаний, монтажа или перемонтажа кабельных муфт должны быть проверены фазировка кабеля и целостность его жил. Сущность фазировки заключается в проверке соответствия фаз А, В и С кабеля фазам А, В и С, например, распределительного устройства, к шинам которого подключается кабель после отсоединения.
Определение целостности жил выполняется мегаомметром. Измерения сопротивления проводят между каждой парой фаз с одного конца кабеля. Жилы кабеля на другом конце замыкаются между собой. При целых жилах кабеля мегаомметр при всех измерениях должен показать нулевое сопротивление.