Кабельные линии электропередачи широко используются для приема, распределения и передачи электроэнергии потребителям. Кабельные линии, как и любой элемент электрических сетей, в процессе эксплуатации может повредиться.
Одна из основных задач в электроэнергетике - обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей, поэтому необходимо, по возможности, минимизировать риски повреждения кабельных линий.
Виды повреждений кабельных линий могут быть различными и зависят от многих факторов, таких как тип кабеля, условия эксплуатации, наличие внешних воздействий и т.д.
Рассмотрим, какие бывают виды повреждений кабельных линий, и по какой причине происходит то или иное повреждение.
Однофазное замыкание на землю
Однофазное замыкание одной из фаз кабеля на землю является одним из наиболее распространенных повреждений кабельных линий. При данном повреждении одна из токоведущих фаз вследствие нарушения целостности изоляции контактирует с внешней, экранирующей оболочкой кабеля, которая заземлена.
Однофазные замыкания, в свою очередь, классифицируют по величине переходного сопротивления в месте замыкания.
Первый тип - замыкание с высоким сопротивлением в месте контакта, так называемый заплывающий пробой изоляции. При данном повреждении в электрической сети наблюдается хаотичное изменение фазных напряжений.
Второй тип - замыкание с небольшим сопротивлением от нескольких Ом до нескольких десятков кОм. В данном случае в электрической сети будет наблюдаться существенный перекос фазных напряжений, при этом на поврежденной фазе напряжение будет ниже, а на двух других фазах выше. Чем меньше сопротивление в месте замыкания фазы, тем больше перекос напряжения.
Третий тип - полное замыкание одной жилы кабеля, то есть переходное сопротивление в месте замыкания близко к нулю. При данном повреждении напряжение на поврежденной фазе отсутствует, на двух других фазах напряжение вырастает до линейного.
Однофазное замыкание на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью является аварийным режимом, поэтому линия с данным повреждением будет обесточена действием защиты от сверхтоков.
В сетях, работающих в режиме изолированной нейтрали, данный тип повреждения не является аварийным, поэтому кабель может продолжительное время находиться под напряжением, пока не будет обнаружен и отключен от сети поврежденный участок. Поэтому очень часто однофазное замыкание на землю на кабельной линии в сети с изолированной нейтралью быстро переходит в междуфазное замыкание и происходит автоматическое отключение линии.
Междуфазное замыкание двух или трех фаз
Второй по распространенности тип повреждения - короткое замыкание двух или трех фаз кабельной линии. В большинстве случаев замыкание между жилами кабеля происходит через экранирующую заземленную оболочку - то есть в данном случае наблюдается двух или трех фазное замыкание на землю.
Данный тип повреждения является наиболее тяжелым и характеризуется, как правило, большими токами, которые должны быть отключены действием защиты, независимо от класса напряжения и режима работы электрической сети. Если по какой-то причине происходит задержка срабатывания защиты кабельной линии, то в месте замыкания появляется видимое повреждение, вплоть до полного разрыва кабеля в месте короткого замыкания.
Причины однофазных и междуфазных коротких замыканий:
-
неправильный выбор типа и сечения кабеля, защитных аппаратов или неправильный выбор уставки устройств релейной защиты и автоматики;
-
эксплуатация кабеля в недопустимых условиях окружающей среды;
-
заводские дефекты либо дефекты, возникшие в результате ошибок при монтаже кабельной линии;
-
повреждение кабельной линии при эксплуатации в результате внешнего механического воздействия, негативного влияния сторонних объектов и коммуникаций, которые находятся на недопустимом расстоянии к кабелю (по причине ошибок при монтаже кабеля или из-за несогласованных действий при строительстве различных объектов и прокладке коммуникаций);
-
естественный износ изоляционного материала и коррозии металлических конструктивных элементов кабельной линии.
Обрыв одной или нескольких жил
Еще один возможный тип повреждения кабеля - обрыв одной или нескольких жил. Обрыв жил происходит в результате нежелательного смещения или растяжения кабеля, по причине неправильно выбранного типа кабеля, допущении ошибок при монтаже на опорах, различных конструкциях или при прокладке в земле, а также в результате внешних механических воздействий.
Обрыв также может сопровождаться замыканием на землю, если между оборванной жилой и внешней заземленной оболочкой кабеля нарушена целостность изоляции. При этом заземление может быть как оборванных, так и целостных жил.
Нередко обрыв жил кабельной линии возникает возле соединительных муфт, как наиболее уязвимого участка кабельной линии. Причиной данного повреждения может быть ошибка при монтаже муфты, а также из-за постоянных смещений и просадок грунта.
Комбинированное повреждение
На одной кабельной линии может быть одновременно несколько поврежденных участков, причем повреждения могут быть разного характера. Подобные повреждения могут возникнуть при механическом воздействии на кабель на разных участках.
Возможно, также причина может быть в наличии "слабых мест" (частичное нарушение целостности изолирующих материалов, заводской брак), которые выдерживали номинальную нагрузку, но при значительном превышении тока, который протекал при замыкании, произошло повреждение кабеля в данных местах.
По этой причине нередко возникают ситуации, когда после устранения повреждения на кабель подается напряжение и повторно срабатывает защита, что свидетельствует о наличии другого поврежденного участка на кабельной линии.
Поэтому перед подачей напряжения необходимо удостовериться в отсутствии других поврежденных участков на кабеле. Для этого производят измерение сопротивления изоляции кабеля мегомметром, а в высоковольтных сетях на протяженных кабельных линиях для поиска повреждений используют специальную испытательную установку.
Андрей Повный