Особенности прожига и дожига электромагнитного кабеля

В последние годы беспрожиговые методы поиска повреждений энергетических кабелей получили в России довольно широкое распространение. Возможности использования таких методов в российском электросетевом хозяйстве остаются ограниченными. Это связано с тем, что большая часть кабельных линий остается неоттрассированной, а на таких кабелях одними беспрожиговыми методами и акустическим поиском не обойдешься. Поэтому самой популярной схемой поиска повреждений на энергетических кабелях в России остается и в ближайшие годы останется схема:

Залог эффективности работы по такой схеме – качественные прожигающие установки от предприятия «АНГСТРЕМ». Для отыскания повреждений с помощью импульсной рефлектометрии и индукционного поиска необходим прожиг, обеспечивающий преобразование высокоомных однофазных повреждений кабеля в низкоомные двух или трехфазные с появлением надежного металлического мостика в месте повреждения. Если при прожиге удается достичь замыкания жилы на жилу, то проблем с отысканием точного места повреждения больше не возникает. С другой стороны, «вкачивание» в кабель большой мощности в процессе прожига не должно приводить к тому, чтобы кабель выходил из строя в других местах.

Прожиг кабеля высоковольтного является подготовительной процедурой, обеспечивающей возможность использования совокупности методов ОМП. Некоторые методы ОМП применимы только при переходном сопротивлении в месте повреждения изоляции не более сотен или даже единиц Ом (в отдельных случаях – десятых долей Ома). Снизить переходное сопротивление – задача прожига.

Технология процесса прожига:

Первый этап

— предварительный высоковольтный прожиг кабеля, осуществляется с помощью высокого напряжения и низких токов до момента образования пробоя в кабеле. Стандартная прожигающая установка выдает максимальное напряжение порядка 20–25 кВ. Процесс высоковольтного прожига происходит следующим образом: на поврежденный кабель подается минимальное напряжение и затем происходит его плавный подъем до 20–25 кВ или до того значения, на котором удается добиться пробоя, после чего начинается процесс прожига.

Максимальное напряжение при прожиге кабеля не должно превышать 0,5–0,7 U исп., однако на практике такого напряжения не всегда хватает, чтобы осуществить предварительный прожиг. Если прожигающая установка, выдающая максимальное напряжение 20–25 кВ, не в состоянии обеспечить пробой кабеля, дополнительно в комплексе с ней используют установку с максимальным напряжением 60–70 кВ, но с меньшей мощностью. Оборудование данного типа называют установками для испытаний и прожига высоковольтных кабелей, они могут подключаться к прожигающей установке либо использоваться обособленно.

Второй этап

— прожиг кабеля, начинается с момента пробоя и возникновения короткого замыкания и осуществляется с помощью понижения напряжения и увеличения силы тока до момента преобразования однофазного замыкания в двух или трехфазное (сваривания жилы с жилой). Вначале источник высокого напряжения разрушает изоляцию кабеля минимальным током, затем, по мере того как осуществляется прожиг, значения напряжения постепенно снижаются, а значения тока увеличиваются.

В случае дополнительного использования установки для испытания и прожига с максимальным напряжением 60–70 кВ, она производит процесс прожига напряжением от 60–70 кВ до 20–25 кВ, после чего в работу автоматически включается основная прожигающая установка, обладающая большей мощностью.

Третий этап

— дожиг кабеля, является завершающим этапом прожига и производится на низких напряжениях и высоких токах порядка 20–60 А в зависимости от модели прожигающей установки. Данный этап осуществляется с помощью низковольтного источника, который автоматически подключается при падении напряжения до определенных значений.

В случае возникновения замыкания одной жилы на оболочку для разрушения проводящего мостика между жилой и оболочкой используют специальные достаточно мощные прожигающие установки, способные выдавать большие значения токов (300 А). Нужно отметить, что использование установок данного типа может приводить к снижению ресурса кабеля и его повреждению в иных, «слабых» местах.

Порядок выполнения

Обычно на практике встречаются либо замыкание, либо обрыв жил кабеля. Первое повреждение бывает высоко-и низкоомным. Выполнение перезвонки показывает наличие КЗ в последнем случае, а вот для первого варианта потребуется еще и процедура прожигания. Только так можно проникнуть сквозь изоляционный слой и трансформировать замыкание в низкоомное или выполнить перевод однофазного повреждения в 2-3 фазное.

На первой стадии процедура выполняется при низких показателях тока и достаточно высоком напряжении. Наблюдается пробой изоляции и методичное снижение напряжения параллельно уменьшением сопротивления в зоне дефекта. А вот показатели протекаемого тока начинают расти. На порядок с кОм до нескольких ОМ снижается сопротивление. Мощность прожига ограничивается благодаря изменению напряжения. Алгоритм процесса в различных модификациях имеет обширный диапазон и может быть использован и для переменного, и для постоянного тока.

Типы установок для прожига кабелей поставляемые

Предприятие «АНГСТРЕМ» поставляет три типа прожигающих установок:

1. Установки для испытания и прожига высоковольтных кабелей с максимальным напряжением 60–70 кВ, используемые как вспомогательное оборудование на начальных этапах прожига.
2. Установки прожига с максимальным напряжением 20–25 кВ, с несколькими высоковольтными и одним низковольтным источником.
3. Установки дожига, предназначенные для разрушения металлического мостика между жилой и оболочкой большими токами (300 А) в случае однофазного замыкания на жилу.

При выборе той или иной модели необходимо учитывать, как производственные задачи, так и характеристики уже имеющегося в наличии оборудования и его совместимость с приобретаемым.

Пример совместимости оборудования «АНГСТРЕМ» для прожига

Устройство для сваривания двух жил в неисправном кабеле

Представляю на суд читателей первую статью летнего конкурса. Напоминаю, что все статьи предыдущего конкурса, а также правила и итоги можно увидеть по этой ссылке.

Автор – Марченко Борис Данилович.

Вот что он рассказывает о себе:

Я инженер – электрик, пенсионер. От случая к случаю ко мне обращаются действующие энергетики и руководители местных предприятий с различными просьбами. Имею несколько публикаций в профильных журналах.

Ниже приведена статья:

Основные технические характеристики прожигающих установок

Устройство для сваривания двух жил в неисправном кабеле

Представляю на суд читателей первую статью летнего конкурса. Напоминаю, что все статьи предыдущего конкурса, а также правила и итоги можно увидеть по этой ссылке.

Автор – Марченко Борис Данилович.

Вот что он рассказывает о себе:

Я инженер – электрик, пенсионер. От случая к случаю ко мне обращаются действующие энергетики и руководители местных предприятий с различными просьбами. Имею несколько публикаций в профильных журналах.

Ниже приведена статья:

При несоблюдении правил технической эксплуатации электрических кабелей, особенно с бумажной изоляцией типа ААБ-1 3*35, ААБ 3*120 при продолжительной эксплуатации наблюдается «пробой» (короткое замыкание) по пути жила – жила или жила – заземления оболочка.

О том, что произошёл «пробой», служба эксплуатации узнает после срабатывания автоматической защиты автомата кабеля. Потребитель остается без электроэнергии. Нужно найти место «пробоя» в кабеле и устранить неисправность.

Реальное использование прибора на практике неоднократно успешно применялось мной на подземных кабелях на глубине до одного метра. Во всех случаях сваривание жил было удачным. Для контроля факта сваривания применяется обычная лампа накаливания, а локализация места сварки (т.е. места пробоя) с точностью до 0,5,-1,0 метров по профилю кабеля определяется рулеткой по показаниям прибора Р5.

Место «пробоя» кабеля жила – жила имеет сопротивление изоляции в пределах 500…100 кОм. Для более точного определения места повреждения применяются приборы типа Р5-10, Р5-13 и др. и звуковой генератор и кабельный искатель. Но для нормальной работы поисковых приборов нужно снизить сопротивление изоляции кабеля до значений 10…2 ома. Для снижения сопротивления необходимо кабель «дожечь». Для этого применяется приборы типа УП-7, «феник» и др. которых бывает и нет в наличии.

Предлагаю свою простую схему прибора для сваривания жил кабеля. В связи с тем, что напряжение в кабеле 220 V вызывает «пробой» срабатывание защиты то, это можно использовать для сварки жилы с защитной жилой кабеля. Нужно только ограничить ток, включить последовательно сопротивление и реле времени для ограничения времени действия сварки.

Рис.1. Схема прибора для сваривания жил в неисправном кабеле.

Схема прибора ( см рис.1) состоит из небольшого количества доступных деталей. Это: пускатель ПМЕ-211 с катушкой 220 V, автоматический выключатель А1 с током срабатывания 150 … 200 а, два мощных сопротивлений R1=1,8 ома и R2=1,8 ом мощностью по Р= 500 вт, которые можно при необходимости включить последовательно. Реле времени 4 … 10 сек. с питанием от трансформатора 220/24, 24 вольта постоянного тока.

Другие детали – вводной автоматический выключатель с током срабатывания 150-200 а, трансформатор тока 200/5, амперметр 5а, токовое реле с током срабатывания 20а.

Для контроля сваривания установлена лампа 220 V 75 ватт. После отключения пускателя ПМЕ-211 если лампа горит, значит произошла сварка двух жил кабеля.

При подключении обязательно соблюдать правильную последовательность подключения. Первым заземляется одна поврежденная жила кабеля. Потом подключается Ре на зажим Х3 аппарата. Подключается N (ноль) на зажим Х2. Автомат А1 выключен и не подает фазу L1 на зажим Х1. Аппарат готов к работе.

Для работы сделать следующее. Включить автомат А1, нажать кнопку «Пуск» и ждать сваривания.

Были проведены несколько попыток сварить жилу силового кабеля с заземленной оболочкой кабеля. Положительный результат получался не всегда.

При прожигании нужно помнить о пожарной безопасности и электробезопасности.

Прибор собран в корпусе старого компьютера. Вес 15 кг.

Фото прибора для сваривания жил в электрическом кабеле

Теперь, когда место пробоя четко обозначено, можно легко найти это место и заменить поврежденный участок кабеля.

Фото автора со своим изобретением:

Автор Марченко Борис Данилович

Голосование за статьи конкурса начнется 1 июня, а пока задавайте вопросы автору.

Важные параметры прожигающих установок

Прожигающая установка состоит из нескольких высоковольтных источников и одного низковольтного. Максимальные значения тока и напряжения каждого источника называют ступенями, их количество может варьироваться от четырех до шести. В процессе прожига кабеля по мере снижения напряжения пробоя осуществляется переход на следующую ступень прожигания. Как только по параметрам установки представляется возможность включить на параллельную работу (или отдельно) более мощную ступень, она включается в работу. Под более мощной ступенью понимается установка с меньшим внутренним сопротивлением и большим током.

Главные показатели

Все изложенное выше свидетельствует, что основной характеристикой прибора будет рабочий ток и выходное напряжение. Не меньшее значение имеет также число ступеней.

Нужный результат может быть достигнут при таком условии – показатели переходного и внутреннего напряжения в зоне повреждения должны как-можно больше соответствовать друг другу. В реальности при значительном отличии данных параметров работа прибора просто невозможна.

Только применение многоступенчатой методики поможет решить подобную проблему. Суть процесса заключается в переключении при более низком переходном напряжении на источник с меньшими параметрами напряжения. 3-6 ступеней имеют современные образцы приборов прожига.

Несколько моделей подобного оборудования:

Возможность непрерывного прожига

Прожигающие установки старого образца использовали ручное переключение ступеней оператором, что нередко приводило к прерыванию горения дуги, увеличивало время прожига и создавало возможность для «заплывания» пробоев. Современные устройства прожига снабжены автоматическими системами переключения ступеней прожига, исключающие разрыв дуги в месте прожига, что существенно сокращает затраты времени на подготовительные работы для отыскания мест повреждения. Часто такой прожиг называют «бесступенчатым», что не должно вводить специалистов в заблуждение: данное понятие вовсе не означает отсутствие нескольких силовых блоков (ступеней) — просто переключение между ними производится автоматически, без участия оператора. Для генерации высокого напряжения в конструкции прожигающих установок используются либо масляные трансформаторы, либо «сухие» трансформаторы. Вопрос автоматического переключения ступеней без разрыва дуги решен в обоих типах устройств, однако существует мнение, что только сухие трансформаторы могут обеспечить непрерывный прожиг в любых условиях. Связано данное явление с разным энергопотреблением двух видов трансформаторов в режиме короткого замыкания. Масляные трансформаторы имеют существенно большее энергопотребление в режиме короткого замыкания, поэтому держать их включенными одновременно в процессе всего прожига неэффективно, следовательно, при понижении напряжения происходит отключение источника с масляным трансформатором, генерирующего более высокое напряжение. Очень часто переход на более мощную ступень прожигания приводит сначала к «заплыванию», т.е. к подъему пробивного напряжения, при этом следует вернуться к предыдущей ступени более высокого напряжения, а затем после снижения напряжения пробоя переходить на следующую ступень.