Прожиг кабеля для чего
Что такое прожиг кабеля и как его делают?
При повреждении силовых кабелей необходимо точно определить место, где произошла авария. В большинстве случаев для локализации пробоя изоляции применяется акустический или индукционный поиск, но данные методики эффективны только в случае низкоомных замыканий. При высоких переходных сопротивлениях потребуется прожиг кабеля. О том, что представляет собой эта технология, Вы узнаете из материалов нашей статьи.
Что такое прожиг кабеля и для чего его применяют?
Если на высоковольтном кабеле имело место повреждение изоляции, то необходимо локализовать аварийный участок, после чего приступить к устранению аварии. Важным условием для применения методик поиска дефектной изоляции является уровень переходного сопротивления в месте аварии, оно не должно быть больше 3,0-5,0 кОм. В противном случае с локализацией повреждения возникнут проблемы.
В некоторых случаях не поможет даже низкое переходное сопротивление. Например, эффективный акустический метод может дать сбой при большой глубине прокладки кабеля или в случае проблем с определением ее прохождения. В таких случаях применяется аппарат прожига оболочки кабеля. С помощью прожигающей установки можно из однофазных замыканий жил кабеля создать межфазные, и локализировать их индукционным методом. Подробно о различных способах поиска повреждений, в том числе и обрывов в кабельных линиях, можно узнать на нашем сайте.
Прожиг осуществляется энергией, которая выделяется в месте КЗ (то есть, принцип работы такой же, как у нагревательного кабеля). В результате обугливается оболочка и понижается переходное сопротивление там, где имеется дефект изоляции.
Заметим, что с помощью данной методики можно определить повреждения на кабельных муфтах, концевиках. Если кабельная трасса незакрыта, то обнаружить проблемное место не составит труда тактильным способом или по выделяемой гари.
Типы установок для прожига кабелей
В России и странах ближнего зарубежья рассматриваемые установки принято классифицировать по назначению. В связи с этим аппараты для прожига разделяют на следующие три вида:
Соответственно, делая выбор между моделями устройств для прожига, необходимо принимать во внимание, что оборудование различных производителей может быть несовместимо и отличаться эксплуатационными характеристиками.
Перечень основных характеристик
Из текста выше становится понятно, что основными показателями устройств прожига является выходное напряжение и ток. Не менее значимая характеристика – количество ступеней. Здесь необходимо дать пояснение.
Дело в том, что рассчитывать на эффективность прожига прибором можно только в тех случаях, когда внутреннее сопротивление аппарата и значение переходного сопротивления в проблемном месте примерно одного порядка. То есть, на практике невозможен прибор, способный поддерживать пиковое напряжение при небольшом внутреннем сопротивлении.
Единственный выход из создавшегося положения – многоступенчатая методика. Она заключается в переключении на источник с меньшим напряжением при понижении переходного сопротивления. Современные аппараты для прожига могут быть оснащены тремя-шестью ступенями прожига.
Ниже приведен фрагмент таблицы с основными характеристиками различных многоступенчатых моделей.
Сравнительные характеристики устройств для прожига кабеля
Технология выполнения процесса прожига
На практике чаще всего применяется три методики:
Рассмотрим каждую из них.
Прожиг муфт
Муфты, надеваемые на концы кабеля, могут подвергнуться разрушению. Причиной этого может быть как неправильный монтаж, так и деструктивное воздействие внешней среды. Для обнаружения таких повреждений регулярно проводятся испытания кабельных сетей с целью профилактики.
Методика испытаний следующая:
Выбранный метод поиска места повреждения подбирается в зависимости от того, какая установилась величина сопротивления в месте пробоя.
Проверка кабеля
Как и в предыдущей методике проблемы с оболочкой кабеля чаще всего обнаруживают при профилактике, которую необходимо регулярно делать даже для внешне исправных кабелей. Если при проверке наблюдается серия разрядов с постепенным снижением напряжения, все указывает на повреждение изоляции, например, прокол кабеля. Как только установится минимальное напряжение разряда, выполняется прожиг на максимальной ступени, то есть повышенным напряжением.
В результате изоляция обуглиться и высохнет, высоковольтные импульсы разрядов сменяться устойчивым протеканием тока в месте КЗ, при этом будет наблюдаться падение сопротивления в аварийной точке. Это потребует понижения напряжения источника, то есть, снизить ступень. Если в процессе прожига величина сопротивления перехода начнет повышаться, ступень меняется на более высокую, пока ситуация не стабилизируется.
Теперь рассмотрим, схему подключения кабеля, когда необходимо из однофазного КЗ сделать межфазное.
Как из однофазного КЗ сделать двухфазное
Приведенная схема работает по следующему алгоритму:
Заметим, что при помощи данной схемы может не получиться создать межфазное КЗ. При этом попытки увеличения выходного напряжения испытательного прибора могут вызвать пробой совершенно в другой точке.
Удаление спайки при однофазном КЗ
В том случае, когда имело место длительное КЗ между оболочкой и жилой кабеля, то точке электрического контакта может произойти спайка между этими элементами. Как показывает практика, прожигатель не всегда эффективен для разрушения электрического контакта. Если оставить все как есть, то локализировать место аварии затруднительно.
Для решения данной проблемы часто используется конденсаторная батарея до 200,0 мкФ, способная накопить заряд с высоким напряжением до 5,0 кВ. Помимо этого можно использовать в качестве емкости неповрежденные жилы, как это было показано на рисунке выше. То есть, подключение конденсаторной батареи осуществляется при помощи управляемого разрядника, запитанного от высоковольтного прибора для испытаний.
При разряде емкости, электродинамическое воздействие на спайку и прохождение через нее мощного импульса приводит к разрушению электрического контакта.
В том случае, когда описанных мер недостаточно, можно использовать специальные «отжигатели» с увеличенной мощностью источника за счет установки высоковольтного трансформатора. При прохождении через спайку высокого постоянного тока она расплавляется.
Актуальные статьи по теме:
Прожиг и дожиг изоляции 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.
Типы установок для прожига кабелей поставляемые компанией «АНГСТРЕМ»
Предприятие «АНГСТРЕМ» поставляет три типа прожигающих установок:
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
Основные технические характеристики прожигающих установок компании «АНГСТРЕМ»
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.
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.
Вес и габариты оборудования в зависимости от типа трансформатора
| Наименование оборудования | Тип трансформаторов | Вес оборудования, кг |
|---|---|---|
| АПУ-1-3М | Масляный | 270 |
| АПУ-2М | Масляный | 195 |
| МПУ-3 «Феникс» | Сухой | 55 |
Синхронизация работы с устройствами высоковольтного прожига
Установки прожига изоляции кабеля предприятия «АНГСТРЕМ» имеют возможность подключения устройств высоковольтного прожига, которые могут начать прожиг с 60–70 кВ. Это существенно расширяет возможности при выполнении работ по поиску повреждений высоковольтных кабельных линий. Прожигающие установки используются не только стационарно, но и в составе передвижных электротехнических лабораторий, где всегда реализуется возможность высоковольтного прожига.
Контроль оператором тока прожига
Неконтролируемый рост тока прожига при падении напряжения приводит к повреждению и выводу из строя соседних кабелей, что особенно актуально при прожиге в кабельных каналах. Вустановках прожига предприятия «АНГСТРЕМ» реализована возможность автоматической или ручной установки максимально допустимого тока, это является плюсом, обеспечивающим безупречное качество работы специалистов на месте производимых работ.
Энергопотребление, возможность полноценно работать от автономного источника питания ограниченной мощности
Большая часть кабельных электротехнических лабораторий, оснащенная прожигающими установками, монтируется на базе автомобиля типа ГАЗели, разместить на борту которого электростанцию мощностью более 6 кВА не представляется возможным. Способность прожигающих установок «АНГСТРЕМ» работать от электростанции 6 кВа с сохранением достаточной мощности является функциональным преимуществом по сравнению с более энергоемкими устройствами.
Мощность прожигающей установки
Мощность прожигающей установки является одной из важных характеристик, влияющей на время прожига изоляции кабеля и его эффективность. Также более мощные установки хорошо зарекомендовали себя в условиях, когда кабели сильно замокли и требуют «сушки».
Длительность работы без перегрева
На сложных и неудобных повреждениях прожиг может продолжаться несколько часов. Если при этом прибор перегревается, то процесс приходится прерывать, что может привести к повторному заплыванию места повреждения. Чем длительнее непрерывное время работы установки, тем лучше.
Специалисты производственной компании «АНГСТРЕМ» всегда помогут Вам с выбором качественного оборудования!
Что такое прожиг кабеля и как его выполняют
Порядок выполнения работ
В принципе выделяют два вида повреждений – обрыв кабеля или одной из его жил и замыкание. Однако, замыкание не столь однозначно, оно может быть низкоомным и высокоомным. В первом случае, обычная прозвонка покажет КЗ, во втором – нет. Для уменьшения сопротивления поврежденного места необходимо прожечь изоляцию до образования низкоомного замыкания или перевода однофазного замыкания в 2-3-фазное.
Начальный этап прожига кабеля происходит под высоким напряжением, но с низким током. Под действием высокого напряжения происходит пробой изоляции и начинает протекать ток. Постепенно напряжение пробоя изоляции снижается вместе с сопротивлением поврежденного участка. По мере роста тока и снижения сопротивления, понижают напряжение прожига и повышают ток. Так добиваются снижения сопротивления с десятков кОм до единиц-десятков Ом. Напряжение снижают для ограничения мощности прожига. Этот процесс проводят как при постоянном, так и при переменном токе, алгоритмы работы установки зависят от конкретной модели.
Прожиг кабеля позволяет локализировать поврежденный участок, как визуально, так и по запаху гари и прочим последствиям процесса.
Среди типовых ситуаций можно выделить пробой в соединительной муфте. Тогда для прожига характерно снижение сопротивления в процессе выполнения работ и обратное повышение после его завершения. Другой случай, когда поврежденное место находится под водой и протекает практически постоянное значение тока, а сопротивление поврежденного участка остается в пределах 2-3 кОм. После прожига проводят поиск поврежденного места акустическим или индукционным методом.
При прожиге кабелей под высоким напряжением происходят пробои, а после 5-10 минут повторения процедуры напряжение пробоя снижается, тогда установку переводят на другую ступень прожига.
Если в процессе проведения прожига места повреждения силовых кабелей напряжение пробоя обратно повысилось, установку вновь переводят на большее напряжение и так, пока не добьются устойчивых низкоомных результатов и образования надежного металлического мостика между жилами.
Для разрушения металлического соединения, возникшего в результате пробоя, используют импульсные электродинамические воздействия, например, путем разряжения ёмкости двух исправных жил на третью и экран. Или используют ёмкость батареи конденсаторов заряженных до высокого напряжения (порядка 5 кВ) и ёмкости до 200 мкФ. От ёмкости прямо пропорционально зависит энергия разряда.
При первичном высоковольтном прожиге токи составляют доли и единицы ампер, а при дальнейших понижениях напряжения ток возрастает до сотен ампер. Этой процедурой занимаются специалисты из электролаборатории.
На картинке изображена одна из схем прожига кабеля, где нижняя жила повреждена:
Установки для прожига и диагностики кабеля
Такие установки весят достаточно много, а поврежденный кабель приходится искать где угодно: и в тоннеле, и под землей и в кабельной сборке. Поэтому электролаборатории обычно оборудуют передвижные установки на базе автомобилей или автобусов. Кроме установки автомобиль оборудуется бензиновым или дизельным генератором.
Установки для прожига места повреждения силовых кабелей обычно не универсальны, рассчитаны под конкретный ряд напряжений, регулируемых ступенчато или не имеют ступеней регулировки. Приведем несколько примеров:
Низковольтная дожигающая установка: УД-300 и ВП-300, выдает 250 Вольт с током до 300А. Не имеют ступеней регулировки.
На видео ниже наглядно показано, как работает установка для прожига кабеля УПИ-10:
Полезное по теме:
Чем «жгут» высоковольтные кабели?
Сравнение установок для прожига высоковольтных кабелей российского и украинского производства
Продолжаем серию статей, посвященных анализу рынка испытательного и диагностического оборудования.
Российский рынок оборудования постоянно растет, предложений аналогичных по свойствам и назначению приборов и установок становится все больше. С одной стороны, конкуренция между производителями очень выгодна потребителю, так как способствует появлению на рынке современного высокотехнологичного оборудования по адекватной цене. С другой стороны, такое разнообразие сильно затрудняет процесс выбора: чем больше предложений, тем сложнее принять решение в пользу того или иного варианта. Для того, чтобы вы могли свободно ориентироваться в огромном море предложений, поступающих от производителей, мы пригласили на роль эксперта и автора данной рубрики руководителя отдела маркетинга компании «ЭЛЕКТРОНПРИБОР», специализирующейся на комплексных поставках оборудования для нужд энергетики, Ирину Кузьменко. В одном из прошлых номеров журнала мы говорили о трассоискателях, предназначенных для определения мест повреждения кабельных линий. Статья этого номера посвящена анализу рынка и сравнению прожигающих установок, без которых просто невозможно производить комплекс работ по поиску и отысканию мест повреждений высоковольтных кабельных линий.
Самой популярной схемой поиска повреждений на энергетических кабелях в России является традиционная схема «прожиг — импульсная рефлектометрия — индукционный поиск — подтверждение акустикой».
Для эффективного отыскания повреждений с помощью импульсной рефлектометрии и индукционного поиска необходим качественный 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 дальнейших проблем с отысканием точного места повреждения, как правило, не возникает.
Специалисты по обслуживанию кабельных линий нередко сталкиваются с таким неприятным явлением, как замыкание одной жилы на оболочку кабеля, при котором методы импульсной рефлектометрии и индукционного поиска не позволяют обнаружить точное местоположение дефекта. В данном случае необходимо сначала разрушить металлический спай между жилой и оболочкой, что на практике не всегда удается осуществить без ущерба для состояния всего кабеля.
Технология процесса прожига
Первый этап — предварительный высоковольтный прожиг 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.
Считается, что максимальное напряжение при прожиге 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, начинается с момента пробоя кабеля 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, 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.