Прожиг силового кабеля, для чего он нужен

Прожиг позволяет применять все известные методы как для определения расстояния до места повреждения в кабельной линии, так и сами места повреждения непосредственно на трассе кабеля.

Прожигание дефектной (поврежденной) изоляции заключается в снижении переходного сопротивления в месте предполагаемого пробоя.

Физическая сущность прожига

  Эффективный прожиг может быть лишь тогда, пока значение сопротивления в месте повреждения имеет тот же порядок, что и внутреннее сопротивление прожигательной установки.

Почти невозможно создать прожигательную установку, которая создаст одновременно и высокое напряжение, и малое внутреннее сопротивление. Единственно возможным и целесообразным методом прожигания считается ступенчатый способ.

Суть прожига состоит в смене источников питания по мере снижения напряжения пробоя и сопротивления в месте повреждения.

Для эффективного определения расстояния до места повреждения и самого места повреждения требуется, чтобы переходное сопротивление в месте дефекта было в пределах от десятков ом до единиц килоом.

  То есть прожиг необходим в тех случаях, если при испытании кабеля видно, что пробой проявляет себя только при высоких значениях испытательного напряжения, а мегомметр при контроле изоляции  показывает мегаомы.

Таким образом, прожиг нужен для того, чтобы неустойчивое повреждение перевести в разряд устойчивых.

  Прожиг требуется, чтобы определить повреждение, в котором жила кабеля замыкается на его оболочку. Такое повреждение найти индукционным методом практически невозможно. Для поиска этого повреждения нужно отбить эту жилу от оболочки и сделать междуфазное короткое замыкание, которое поможет определить дефект.

Прожиг в кабельной линии необходим для локального определения места повреждения и помогает безошибочно убедиться в месте пробоя изоляции.

За счет присутствия в сети установок УКРМ, ток замыкания на землю снижается, а автоматические установки компенсации реактивной мощности снижают его до самого минимума.

  Такое повреждение очень трудно определить. Хлопот с подобным кабелем будет очень много.

При наличии в сети действующей конденсаторной батареи или установки компенсации емкостных токов, замыкание в кабельной линии не успевает развиться до полноценного дугового замыкания. В случае с УКРМ место замыкания в кабеле чуть-чуть тлеет, а релейная защита определяет и реагирует на место кз.

Во время профилактических испытаний мы определили, что в кабеле наличествует плохая изоляция. В задачу испытателей входит цель сделать изоляцию еще хуже.

Этапы прожига

• Для устойчивого короткого замыкания требуется сделать контактный мостик. На него подается большое напряжение. По каналу пробоя в кабеле начинает протекать ток, и он разогревает место повреждения.
• Изоляция начинает плавиться, обугливаться, что приводит к минимуму сопротивления. Чем сопротивление меньше, тем выше ток.
• Одновременно с повышением тока, на участке уменьшается напряжение. Чем напряжение меньше, тем больше ток, который выдает установка прожига.
• На минимальной ступени напряжения ток идет самый максимальный. Повышается температура, возникает дуговое замыкание. Дуга плавит металл, частицы металла плавят изоляцию, образуется контактный мостик, который шунтирует дугу и по нему идёт ток.
• Все. Прожиг закончен. После операции прожига, кабель тщательно осматривают по всей трассе.

Трудности прожига

Длительный процесс прожига. Долгий прожиг характерен для кабелей основательно пропитанных маслом. Для этого применяется ступенчатый метод прожига - чередование напряжения прожига от низких ступеней до верхнего предела прожигания.

«Заплывающий» прожиг. Иногда место прожига заплывает. Например, прожиг закончили, установку отключили. Измерили мегомметром сопротивление. несколько минут назад, R на кабеле был равен нулю, но пока рефлектометр отключался, сопротивление уже увеличивается и становится больше, чем ноль Ом. Обычно такое повреждение происходит в кабельных муфтах

Однофазное замыкание одной жилы с оболочкой. Замыкание жилы с оболочкой и образование спайки или металлического мостика между ними. Прожиг производится между фазой и оболочкой.

Рассмотрим случаи сложного прожига несколько подробнее.

Повреждения в кабельных муфтах возникают по двум основным причинам:

• из-за плохого качества монтажа;
• под воздействием климатических факторов (возникновение трещин и пустот в мастике).

Обычно повреждения в КМ выявляются при производстве профилактических испытаний. С помощью испытательной установки ЭТЛ на поврежденной жиле кабеля поднимается напряжение до возникновения пробоя.

В том случае, если прибор фиксирует, даже после нескольких пробоев, отсутствие снижения напряжение пробоя и при этом напряжении электрическая прочность вновь возрастает. Такой характер процесса указывает на повреждения соединительных муфт.

Чем это объясняется. В соединительных муфтах часто образуются трещины и пустоты, играющие роль как бы разрядников в газовой среде. Газы образуются в процессе разложения кабельной массы под действием дуги. В момент пробоя в полостях кабельной муфты, давление резко повышается, способствуя гашению дуги.

Кроме того, разряды по более удлиненным, чем в целом месте кабеля, путям расплавляют кабельный компауд, заливая канал разряда свежей массой.

Пробои в муфтах носят название "заплывающий пробой".

Если через 5-10 мин непрерывного повторения пробоев разрядное напряжение не снижается, прожигание следует прекратить и, зафиксировав расстояние до места повреждения методом колебательного разряда, уточнить на трассе местоположение дефектной муфты индукционно-импульсным и акустическим методами.

В случаях замыкания поврежденной жилы кабеля на оболочку, через место повреждения длительно протекает ток однофазного короткого замыкания. В месте повреждения вероятен эффект сваривания токоведущей жилы с экранирующей оболочкой.

Для разрушения места сварки прожиганием не всегда удается. Однако без этого не всегда можно определить место повреждения на трассе кабельной линии.

Для разрушения места сварки нужно собрать схему посылки высоковольтной волны от заряженного конденсатора. Емкость конденсатора выбирается максимальной и при этом можно подключить к установке емкость неповрежденных кил кабеля.

При посылке высоковольтной волны от заряженного конденсатора за счет ударных динамических усилий при импульсном разряде происходит разрушение металлического кабельного проводящего мостика. Однако часто место сварки оказывается достаточно прочным и этот метод так же не дает результата.

Тогда используется схема с применением выпрямительной установки трехфазного тока подключенной к поврежденной жиле кабеля на несколько секунд. За это время через место повреждения протекает большой ток (до 400 А), разогревающий спай в месте повреждения и разрушающий его. Но даже с помощью выпрямительной установки не всегда можно разрушить металлический спай в месте повреждения, особенно на кабелях ААБ.

Установки прожига высоковольтного кабеля могут использоваться как в индивидуальном порядке, так и в комбинации друг с другом. Все зависит от решаемых задач. 

Какие бывают установки, основные типы:

• Установки испытания и прожига (60-70 кВ), используемые для высоковольтных кабелей: ВПУ-60 вместо АИД-60П «Вулкан» и АИП-70. Используются на начальном этапе прожига, если пробивное напряжение высокое.
• Установки прожига с напряжением 20 - 25 кВ на ток от 20 А. АПУ-1-3М, АПУ-2М, МПУ-3 «Феникс».
• Установки прожига для отбивания жилы на землю (оболочку) с максимальным током до 300А: УД-300, УД-300М.

Все установки имеют несколько ступеней регулирования.

Для предотвращения заплывания производится автоматический перевод с более высокой ступени регулирования на более низшую, но и более мощную. Это подразумевает, что внутреннее сопротивление источника меньше, значит, напряжение, выдаваемое им меньше, а ток может быть реализован значительно большой. Если все-таки возникло заплывание, придется повторить прожиг с контролем тока, на котором производится прожиг.

  Необходимо учитывать, что при прохождении с испытываемым прожигаемым кабелем других кабелей не исключается повреждение соседних кабелей. Поэтому нужно тщательно следить за током прожига, ограничивая его значение.

  Более подробно с возможностями кабельной электролаборатории можно ознакомиться на странице с описанием услуг.

  С услугой по поиску места повреждения можно прочитать на соответствующей странице.