Анализ неисправностей кабелей

Thread Content

Электрические кабели, служащие для соединения различных электрических устройств, а также для передачи и распределения электроэнергии, находят все более широкое применение благодаря своим преимуществам: безопасности, низкой степени необходимости технического обслуживания, высокой надежности и способности способствовать повышению качества электроэнергии. В настоящее время неисправности, возникающие в электрических кабелях, составляют значительную долю от всех сбоев в электроснабжении. Быстрое и точное определение места неисправности и типа поломки стало одной из важнейших технологий при эксплуатации и использовании силовых кабелей. 1. Причины неисправностей кабеля. Непосредственной причиной неисправностей кабеля является снижение изоляционных свойств, в результате чего происходит её пробой. Существует множество факторов, приводящих к снижению изоляции. На основе практического опыта эксплуатации можно выделить следующие основные причины: 1.1 Механические повреждения. Повреждения при монтаже: при установке кабель случайно повреждается; чрезмерное механическое натяжение приводит к его повреждению; также кабель может повредиться из-за чрезмерного изгиба ； Прямой ущерб от внешних факторов: во время строительных работ на маршруте прокладки кабеля или рядом с ним после его установки кабель может пострадать под действием прямых внешних нагрузок. Косвенный ущерб от внешних факторов: вибрации от проезжающих транспортных средств или ударные нагрузки могут привести к повреждению оловянной (алюминиевой) оболочки подземных кабелей ； Повреждения, вызванные природными явлениями: например, расширение изоляционной смолы в промежуточных или концевых соединениях, что приводит к разрыву корпуса или изоляционного покрытия кабеля ； Из-за естественного движения кабеля его внешняя оболочка царапается при контакте с отверстиями в трубах или кронштейнами ； Из-за оседания земли возникает чрезмерная нагрузка, которая приводит к разрыву соединительных элементов или проводников. 1.2 Влажность изоляции. Влажность изоляции приводит к неисправностям. Основные причины попадания влаги в кабель: попадание воды из-за негерметичной конструкции или неправильной установки соединительных или оконечных коробок ； Некачественное изготовление кабеля; в металлической оболочке имеются мелкие отверстия или трещины ； Металлическая оболочка повреждена или пробита из-за воздействия посторонних предметов ； 1.3 Старение и деградация изоляции. Под действием электрического поля в газовых порах внутри изоляционной среды кабеля происходит ионизация, что приводит к ухудшению изоляции. При ионизации изоляционного материала в газовой прослойке образуются такие химические вещества, как озон и нитраты, которые разрушают изоляцию ； Влага в изоляции вызывает гидролиз изоляционных волокон, что приводит к ухудшению изоляции. Перегрев может привести к старению и ухудшению изоляции. Электрическая ионизация воздушных пространств внутри кабеля приводит к локальному перегреву, что вызывает карбонизацию изоляции. Перегрузка кабеля является важным фактором перегрева кабеля. Кабели, установленные в местах с высокой плотностью кабелей, в кабельных туннелях и других условиях с плохой вентиляцией, кабели, находящиеся в сухих трубах, а также участки кабелей, расположенные рядом с тепловыми трубопроводами, могут испытывать чрезмерное нагревание, что приводит к ускоренному износу их изоляции. 1.4 Перенапряжение. Под перенапряжением в основном понимают атмосферное перенапряжение (молнии) и внутреннее перенапряжение в кабелях. Анализ реальных неисправностей показывает, что многие неисправности наружных кабельных муфт вызваны атмосферными перенапряжениями. Перенапряжение приводит к пробою изоляционного слоя кабеля, что вызывает неисправность; точка пробоя обычно связана с дефектами материала. 1.5 Недостаточно тщательный дизайн и процесс изготовления промежуточных и конечных соединений; плохая защита от воды, ненадлежащее распределение электрического поля, неправильный выбор материалов, а также несоблюдение стандартных требований при производстве могут привести к сбоям в работе кабельных соединений. 1.6 Дефекты материала. Дефекты материала проявляются в трех основных аспектах. Первое — проблемы в производстве кабелей, дефекты, оставшиеся после нанесения свинцовой (алюминиевой) оболочки ； В процессе намотки изоляции на бумажной изоляции возникают такие дефекты, как складки, трещины, разрывы и зазоры от наложения слоев ； Во-вторых, это дефекты в производстве кабельных аксессуаров: например, у чугунных деталей имеются поры, механическая прочность керамических деталей недостаточна, другие детали не соответствуют спецификациям, или при сборке не обеспечивается герметичность ； В-третьих, ненадлежащее техническое обслуживание изоляционных материалов приводит к увлажнению, загрязнению и старению изоляции кабелей. 1.7 Коррозия защитного слоя Под действием подземной кислотно-щелочной коррозии и утечек тока свинцовая оболочка кабеля подвергается коррозии, в результате чего на ней появляются пятна, трещины или сквозные отверстия, что приводит к неисправностям. При прокладке кабелей с изоляцией из пропитанной маслом бумаги неровности дна траншеи или различия в высоте расположения наружных муфт на опорах приводят к тому, что изоляционное масло с более высоких участков стекает вниз. В результате этого изоляционные свойства кабеля на этих участках ухудшаются, что вызывает неисправности. 2. Классификация неисправностей
2.1 Классификация по сопротивлению неисправности и состоянию жил
• Неисправность в виде разрыва цепи
Неисправность в виде разрыва цепи, также называемая обрывом проводника. Если сопротивление изоляции между фазами кабеля или относительно земли соответствует установленным нормам, но рабочее напряжение не может поступить к конечному потребителю ； Или у терминала есть напряжение, но его способность к нагрузке невысока. Когда сопротивление изоляции = ∞, это означает неисправность в виде прерывания провода. • Низкоомная (короткозамкнутая) неисправность. Низкоомная неисправность, также называемая короткозамкнутой неисправностью, представляет собой такой вид повреждения, при котором нарушается изоляция между жилами кабеля или между жилами и землей; величина сопротивления изоляции при этом настолько мала, что ее можно измерить методом низковольтных импульсов. Это вид неисправностей, при которых изоляционное сопротивление составляет 100 кОм; в этом случае нельзя использовать метод измерения с помощью низковольтных импульсов. Эти неисправности противопоставляются неисправностям с низким сопротивлением. Включают два типа: сбои с высоким сопротивлением из-за утечек и сбои с высоким сопротивлением из-за пробоев. Вышеуказанная классификация неисправностей также предназначена для удобства выбора методов тестирования. Согласно современным технологиям определения расстояния до неисправности, для обнаружения открытых цепей и неисправностей с низким сопротивлением используется метод отражения импульсов низкого напряжения; для неисправностей с высоким сопротивлением применяется метод импульсного пробоя, а для неисправностей, связанных с процессом пробоя, — метод прямого тока. 2.2 Классификация по внешним проявлениям • Открытые неисправности • Закрытые неисправности
2.3 Классификация по явлениям заземления • Однофазные замыкания на землю • Межфазные неисправности • Смешанные многофазные неисправности, связанные с заземлением
2.4 Классификация по месту возникновения неисправности • Неисправности соединительных муфт • Неисправности самого кабеля