Вы здесь

Технология определения мест повреждения на высоковольтных линиях

Опубликовано пн, 06/10/2024 - 14:16 пользователем Игнатов Сергей

Кабельная линия — это система, состоящая из кабеля, соединительных и стопорных муфт, концевых заделок и других элементов, необходимых для электропередачи. Силовые кабели, которые являются основой кабельной линии, имеют одну или несколько токопроводящих жил, отделенных друг от друга и от земли изоляцией.

Для защиты изоляции от влаги, кислот и механических повреждений поверх изоляции накладывается защитная оболочка, а также стальная ленточная броня с защитными покровами. Токопроводящие жилы обычно изготавливаются из алюминия как однопроволочные, так и многопроволочные. Применение кабелей с медными жилами рекомендуется только в специальных случаях, где существуют опасности, такие как взрывоопасные помещения, шахты, зоны с опасными газами и пылью.

Изоляция кабелей может быть выполнена из различных материалов, таких как кабельная бумага с масляной пропиткой, резина, полиэтилен или специальные полимеры типа СПЭ. Защитные оболочки могут быть алюминиевыми или поливинилхлоридными.

Броня, служащая для защиты оболочки от механических повреждений, обычно изготавливается из стальных лент или проволок. Под броней может быть установлена джутовая прослойка, которая служит внутренним защитным слоем. Наружный защитный покров обычно состоит из джута, пропитанного антикоррозионным составом или битумом, что обеспечивает дополнительную защиту кабеля от внешних воздействий.

Устойчивые повреждения высоковольтных линий, такие как короткие замыкания, низкоомные утечки и обрывы, характеризуются сохранением постоянного сопротивления в месте повреждения с течением времени при воздействии различных факторов. Это означает, что при устойчивых повреждениях изменения сопротивления в месте повреждения не наблюдаются, что может упростить обнаружение таких повреждений.

К неустойчивым повреждениям относятся утечки, заплывающие пробои, увлажнение в месте нарушения изоляции и другие. Неустойчивые повреждения характеризуются возможностью самоустранения, нахождения в неустойчивом состоянии или перехода в устойчивые повреждения в зависимости от условий и обстоятельств.

Большинство повреждений кабеля связаны именно с нарушением его изоляции. Повреждение изоляции может быть вызвано различными причинами, такими как заводской дефект, ошибки в проектной документации, нарушения правил монтажа, неправильная эксплуатация и другие факторы.

Существует ряд типичных ситуаций, которые могут привести к повреждению изоляции кабеля. Это может быть недопустимое перегревание из-за ошибочно заниженного сечения кабеля или выбора неподходящей защитной аппаратуры, механические повреждения при прокладке из-за крутых изгибов или несоблюдения допустимых расстояний до других объектов, ошибки при монтаже муфт и др.

Существует несколько видов повреждений линий:

1. Повреждения изоляции, вызывающие замыкание одной фазы на землю.

2. Повреждения изоляции, вызывающие замыкание двух или трех фаз на землю.

3. Повреждения изоляции, вызывающие замыкание двух или трех фаз между собой.

4. Обрыв одной, двух или трех фаз без заземления.

5. Обрыв одной, двух или трех фаз с заземлением необорванных жил.

6. Заплывающий пробой изоляции.

7. Повреждение линий одновременно в нескольких местах, с различными видами повреждений.

Причины повреждений разнообразны:

- Недостаточное качество материалов изоляции.

- Неправильная эксплуатация и обслуживание.

- Механические повреждения при строительстве или эксплуатации.

- Воздействие природных факторов (например, удар молнии).

- Нарушения правил монтажа и технических требований к эксплуатации.

- Обрывы или короткие замыкания из-за перегрузок или перенапряжений в сети.

Существующие подходы к оценке параметров аварийного режима с учетом различных характеристик делятся на следующие категории:

- способы, основанные на двусторонних (многосторонних) и односторонних измерениях параметров;

- методы, использующие измерения симметричных компонентов токов и напряжений, а также их сочетаний.

 

Несмотря на более высокую погрешность расчетов (4-6% длины ВЛ), методы оценки места повреждения с использованием параметров обратной последовательности следует применять в сочетании с другими подходами. Эти методы позволяют определить место повреждения как при однофазных, так и при двухфазных коротких замыканиях. Применение методов, основанных на измерениях параметров обратной последовательности, рекомендуется в следующих случаях:

1. На воздушных линиях с сложной электромагнитной связью при ручном расчете расстояния. Использование параметров обратной последовательности также целесообразно при применении вычислительной техники для упрощения алгоритма оценки места повреждения.

2. На воздушных линиях с подстанциями, где отсутствуют фиксирующие устройства и пренебрежение токами нулевой последовательности может привести к недопустимой погрешности оценки (более 2%). Пренебрежение токами обратной последовательности, в свою очередь, практически не влияет на точность расчетов. Дополнительные подробности можно найти в разделе 4.2 текущих методических указаний.

3. При необходимости определения места повреждения на основе односторонних измерений, а также в сочетании с двусторонними измерениями параметров нулевой последовательности или без них (см. раздел 2.2.2).

4. В дополнение к другим методам для повышения достоверности и точности оценки места повреждения на всех типах воздушных линий.

Выбор конкретных методов оценки места повреждения должен быть обоснован расчетной логикой, чтобы обеспечить максимальную эффективность определения места короткого замыкания, учитывая конфигурацию воздушной линии и ее взаимосвязь с другими элементами сети. Приоритет следует отдавать методам, обеспечивающим высокую точность и достоверность вычислений для существующих устройств и средств вычислительной техники. Кроме того, стоит стремиться к автоматизации процесса определения места повреждения, насколько это возможно.

Омметр или мегаомметр — это приборы, используемые для обнаружения однофазных и междуфазных повреждений с сопротивлением в месте дефекта от нуля до сотен кОм. Омметр позволяет измерять сопротивление проводников или цепей. Мегаомметр, или мегаомметр, в свою очередь, предназначен для измерения высоких сопротивлений и изоляции.

При сопротивлении, превышающем пределы измерения омметра или мегаомметра, используется высоковольтная испытательная установка. Этот метод позволяет определить вид повреждения кабеля, испытывая все три жилы кабельной линии повышенным напряжением относительно оболочки кабеля. Таким образом, выявляются различные виды повреждений, такие как однофазные и междуфазные дефекты, разрывы кабеля, повреждения в концевых воронках и другие.

Для точного определения места повреждения необходимо иметь низкое переходное сопротивление в месте повреждения кабельной линии. Для снижения переходного сопротивления до необходимого уровня, которое составляет несколько десятков Ом, применяется метод прожигания изоляции в месте повреждения с использованием специальных установок.

Прожигание изоляции обычно осуществляется по нескольким ступеням, например, в установке типа ВУПК-03-25 выполняется пять ступеней прожигания. Этот процесс позволяет достичь необходимого уровня переходного сопротивления и точно определить местоположение повреждения кабельной линии для последующего ремонта или замены участка.

Вид

повреждения

Переходное

сопротивление

в месте повреждения, Ом

Пробивное

напряжение

в месте повреждения, кВ

Относительный

Абсолютный

Однофазное

0

0

Импульсный

Акустический,

индукционный,

метод накладной рамки

Однофазное

10–50000

0

Волновой,

импульсно волновой

Акустический

Однофазное

Свыше 500 000

От 1 до 50

(заплывающий

пробой)

Колебательный

разряд

Акустический,

индукционный

Междуфазное

с замыканием

двух жил

на оболочку

200–50 000

0

Волновой, импульсно волновой

Акустический,

индукционный

с предваритель

ным снижением

переходного

сопротивления

 

На первой ступени применяются высокие напряжение и ток прожига для инициирования процесса уменьшения переходного сопротивления и напряжения пробоя изоляции кабеля. Постепенно уровень напряжения уменьшается, что позволяет перейти ко второй и последующим ступеням прожига до окончания процесса. При этом с уменьшением напряжения проходящий через место повреждения ток увеличивается, достигая значений в сотни ампер на последней ступени.

Идеальным результатом прожига является формирование металлического соединения между поврежденными жилами или между жилой и металлической оболочкой в месте повреждения изоляции. Современные установки выполнения прожига позволяют автоматизировать процесс без необходимости ручного переключения оператором между ступенями.