У Останніми рокамибезпрожиговые методи пошуку пошкоджень енергетичних кабелів набули у Росії досить стала вельми поширеною. Особливо це стосується імпульсно-дугового методу, він також є Arc Reflection. І все-таки можливості використання таких методів у російському електромережевому господарстві залишаються обмеженими. Це з тим, більшість кабельних ліній залишається неоттрассированной, але в таких кабелях одними безпрожиговыми методами і акустичним пошуком не обійдешся. Тому найпопулярнішою схемою пошуку пошкоджень на енергетичних кабелях у Росії залишається й у найближчі роки залишиться схема «пропал - імпульсна рефлектометрія - індукційний пошук - підтвердження акустикою».

Рис 1. МПУ-3 "Фенікс"

Запорука ефективності роботи за такою схемою – гарне пропалення. З одного боку, він повинен забезпечувати появу надійного металевого містка у місці ушкодження, для чого потрібна велика потужність. З іншого боку, "вкачування" в кабель великої потужності в процесі пропалювання не повинно призводити до того, щоб кабель виходив з ладу в інших місцях.
Нинішнє покоління пропалювальних установок, що використовуються в російському електромережевому господарстві, значною мірою сформувалося під впливом малогабаритного пристрою, що пропалює МПУ-3 «Фенікс», що з'явився ще в 2000 році. Саме технічні рішення, які вперше успішно реалізовані в цьому приладі, задають вимоги до сьогоднішніх «пражигалок».
По-перше, це безперервне пропалення у всьому діапазоні робочої напруги (у "Фенікса" - від 20 кВ до 0). Попереднє покоління пропалюючих установок використовувало ручне перемикання сходів оператором, що призводило до переривання горіння дуги, збільшувало час пропалювання і створювало можливість для «запливання» пробоїв. У «Фенікс» три джерела (20 кВ, 5 кВ та 600/300 В) включені одночасно через діодну лінійку і не відключаються, поки йде процес пропалювання. Завдяки цьому дуга не переривається ні при падінні напруги, ні за її зростання («запливання» пробою). Таке рішення виявилося можливим завдяки тому, що силові транзистори, на основі яких здійснюються перетворення струму/напруги у «Фенікс», в режимі короткого замиканнямають майже нульове енергоспоживання. Масляні трансформатори - основа більшості інших пристроїв, що пропалюють - мають істотно більше енергоспоживання в режимі короткого замикання, і тримати їх все включеними протягом всього процесу пропалювання накладно. Хоча питання перемикання ступенів без переривання дуги в таких пристроях вирішене, при зростанні напруги і «запливанні» пробою вище за напругою джерело може виявитися вже відключеним, і тоді дуга перерветься. Працюючи по «запливаючих» пробоях «Фенікс» і досі немає рівних.
По-друге, це синхронізація роботи з пристроями високовольтного пропалювання та забезпечення безперервного пропалювання від напруги 45 - 60 кВ до 0. «Фенікс» через діодну лінійку скомутований з АІД-60П «Вулкан-М», який може почати пропалення з 60 кВ. При падінні напруги до 20 кВ "Фенікс" підхоплює процес, не перериваючи дуги. Сьогодні всі серйозні виробники техніки, що пропалює, застосовують аналогічні рішення.

Рис 2. Установка МПУ-3 "Фенікс" на етапі збирання.

По-третє, це контроль оператором струму пропалення. Ця вимога особливо суттєва при пропалюванні в кабельних каналах. Неконтрольоване зростання струму пропалювання при падінні напруги в таких ситуаціях часто призводить до пошкодження та виведення з ладу сусідніх кабелів. У «Фенікс» таке неможливо. Кожен із силових модулів у ньому працює як джерело струму і видає, відповідно, не більше 150 мА, 1,2 А та 20 А. Більше того, випускається версія приладу з ручним обмеженням максимального струму пропалювання: оператор виставляє максимально допустимий струм, і, що б не відбувалося в місці пошкодження, струм пропалювання не підніметься вище за встановлену величину. Питання про обмеження і контроль над струмом пропалення досі вирішено далеко не всіма виробниками техніки, що пропалює. Деякі установки палити кабелі в кабельних каналах просто небезпечно!
По-четверте, це ефективне енерговиділення лише у місці ушкодження. У процесі пропалювання ізоляція не повинна пошкоджуватись в інших місцях. Місце пошкодження повинно бути пропалене таким чином, щоб для ремонту достатньо було поставити муфту, а не кабельну вставку з двома муфтами. Саме це завдання «Фенікс» вирішує дуже ефективно:



Рис 3. Установка МПУ-3 "Фенікс", вбудована в пересувну електротехнічну лабораторію
навіть кабелі 380 В з вінілової ізоляцією не скидають із себе оболонку метрами навколо місця ушкодження, а мають чітко локалізований отвір.
По-п'яте, сучасний пристрій, що пропалює, повинен повноцінно працювати від автономного джерела живлення обмеженої потужності. Більшість електротехнічних лабораторій сьогодні монтується на шасі «ГАЗелі» або її аналогів, а іноді й «Соболя». Розмістити в такому шасі повний набір обладнання та електростанцію потужністю понад 6 (рідко – 8) кВт просто фізично неможливо. Щоб забезпечити пропалення від таких джерел живлення, розробники йдуть на створення пристроїв малої потужності. Платити за це доводиться дорогою ціною - часом пропалювання та його ефективністю. У «Фенікса» власне енергоспоживання дуже мало, і робота від електростанції потужністю 6 кВт дозволяє вести повноцінне пропаленнянавіть у найскладніших режимах.
По-шосте, це робота тривалий час без перегріву. На складних та незручних ушкодженнях пропалення може тривати кілька годин. Високе внутрішнє енергоспоживання приладу призводить до того, що прилад перегрівається, процес доводиться переривати і пошкоджене місце знову «запливає». Особливо такі ситуації типові, коли пропалення йде у муфті. За рахунок малого внутрішнього енергоспоживання «Фенікс» здатний без додаткового вентилювання працювати безперервно більше години навіть спекотним південним літом, а підмосковною зимою він працює необмежений час. Більше того, додаткове вентилювання приладу суттєво підвищує його можливості під час роботи на жарі.
Нарешті, по-сьоме, пропалюючий пристрій повинен бути таким, щоб його можна було використовувати і як автономний прилад, що носиться, і в складі приладових комплексів, змонтованих на шасі, і в складі електротехнічних лабораторій заводського виготовлення. Як уже було сказано вище, «Фенікс» розроблено на основі силових транзисторіві всі перетворення в ньому здійснюються на частоті 20 кГц. Це дозволило не застосовувати масла і створити компактний прилад вагою 55 кг, побачивши якого військові зазвичай вигукують: «Так його два солдати на руках носити можуть!» Незважаючи на те, що «Фенікс» експлуатується вже другий десяток років, за компактністю він, як і раніше, перевершує всі наявні «пражигалки».

Сторінка 49 з 56

§ 66. Пропалювання кабелів
Для точного знаходження місця пошкодження в кабелях, як вказувалося раніше, потрібно, щоб перехідний опір у місці пошкодження був найменшим. Однак при проби дефектних кабелів під час їх випробування підвищеною напругою в каналі іскрового розряду відбувається розкладання маслоканіфольної маси з утворенням газів, що сприяють згасанню дуги і деіонізації розрядного проміжку, який потім заповнюється кабельною масоюта ізоляційні властивості його певною мірою відновлюються. Такий вид пошкодження отримав назву запливає пробою і зустрічається переважно в сполучних муфтах. Але навіть за відсутності запливає пробою потрібно знизити перехідний опір у місці ушкодження, як розпочати пошуку цього места.
З цією метою пошкоджений кабель пропалюють. Пропалювання кабелю роблять на постійному струмібагаторазовим підйомом напруги на ньому, спочатку звичайною кенотронною установкою, а потім більш потужною, зокрема газотронною, або на напівпровідникових випрямлячах, і на змінному струмівід відповідних трансформаторів.
Спеціальних установок для пропалювання кабелів промисловість не випускає. Тому налагоджувальні організації їх збирають дома.

Рис. 208. Комбінований акустичний та індукційний прилад АІП-3:
а - зовнішній вигляд, б - схема
Для проведення пусконалагоджувальних робіт на кабельних лініях потрібно мати досить громіздке та нетранспортабельне обладнання: кенотронні установки, установки для пропалювання кабелів, генератори підвищеної частоти, регулюючі апарати тощо. Крім того, роботи доводиться вести на багатьох об'єктах, часто віддалених одна від одної на великі відстані. Тому налагоджувальні організації, а також багато мережевих районів, що експлуатують кабельні мережі, обладнують для себе пересувні лабораторії, розміщуючи необхідне випробувальне обладнання, апарати та прилади в кузові автобуса або вантажної машини.

Рис. 209. Принципова схема кенотронно-газотронної установки: В-вентиль (кенотрон), Р - рубильник, ЗР - заземлюючий роз'єднувач, Тр1 - трансформатор газотрону, Тр2 - випробувальний трансформатор, ТрЗ - трансформатори розжарення, Тр4 - регулювальний трансформатор, К1 - магнітний контактордля включення газотронного пристрою, К2 – магнітний контактор для включення кенотронного пристрою, КЗ – магнітний контактор для включення
високочастотного генератора, М - привід високочастотного генератора, ГВЧ-генератор високої частоти, ВГВЧ - збудник генератора високої частоти, Я - перемикач
На рис. 209 наведено схему кенотронно-газотронної установки, виготовлену Мосенерго та змонтовану в кузові автомашини ГАЗ-51. Ця установка містить кенотронний пристрій з кенотронами типу КР-220 на струм до 100 мА при зворотній напрузі до 10 кВ і типу В-1-0,3/70 на струм 300 мА при зворотній напрузі до 70 кВ, і газотронний пристрій на газотронах ВГ-237 на струм до 10 А та зворотна напруга до 10 кВ. Перехід працювати з одного пристрою в інший здійснюють перемикачем Я, керованим з допомогою ізолюючої тяги. Крім того, установка має генератор підвищеної частоти 1000 Гц, який рухається синхронним двигуном. Додатково в машині розміщують і інші апарати (для пошуку місця пошкодження, мегомметри, переносні прилади), а також захисні засобиз техніки безпеки, необхідні під час проведення вимірювань та випробувань кабельних ліній.

Контрольні питання
Які роботи виконують перед увімкненням кабельної лініїу роботу після її монтажу?
Які особливості випробування кабелю підвищеною напругою?
Яких заходів безпеки слід дотримуватись при вимірюванні ізоляції кабелю мегомметром та при випробуванні його підвищеною напругою?
Перерахуйте відносні та абсолютні методи відшукання місця пошкодження кабелів. Якими методами користуються для визначення місця пробою, що запливає?
У чому суть петльового способу пошуку місця ушкодження кабелю?
Як шукають місце ушкодження індукційним і акустичним способами і за яких умов їх можна використовувати?
У чому сутність імпульсного методу визначення місця ушкодження кабелю та за яких видів ушкодження його можна застосовувати?
Як шукають місце ушкодження кабелю шляхом коливального розряду, у чому його переваги і недоліки?
Навіщо пропалюють кабель при знайденні місця його ушкодження?
Яким обладнанням та приладами оснащують налагоджувальну ділянку для ведення пусконалагоджувальних робіт по кабельним лініям?

Для визначення місця пошкодження необхідно мати мале перехідне опір у місці пошкодження кабельної лінії. Зниження перехідного опору до необхідного рівня (кілька десятків Ом) здійснюється пропалюванням ізоляції у місці пошкодження за допомогою спеціальних установок.

Малюнок. Установка для пропалювання кабелю ВУПК-03-25

Зазвичай установки виконують пропалення за кілька ступенів, наприклад, в установці ВУПК-03-25 п'ять таких ступенів. На першому ступені на кабель подається напруга в кілька десятків кіловольт при цьому струм пропалювання становить кілька десятих ампера. Після декількох хвилин повторення пробою ізоляції кабелю – перехідний опір і відповідно напруга пробою зменшуються – розрядну напругу знижують до значення, що дозволяє включення другого ступеня пропалювання і так далі до останнього ступеня пропалювання. Таким чином, у міру зниження напруги пробою та перехідного опору зменшується напруга установки, що дозволяє збільшити максимальний струм, що проходить через місце ушкодження. На останньому ступені струм, що проходить через місце пошкодження, може досягати сотні ампер. В ідеальному випадку після пропалювання утворюється металеве з'єднання в місці пошкодження ізоляції (тобто між жилами або між жилою та металевою оболонкою).

У сучасних установкахповний цикл пропалювання виконується безперервно, автоматично, тобто. без ручного перемикання щаблів оператором, що призводило до переривання горіння дуги, збільшувало час пропалювання та створювало можливість для «запливання» пробоїв.

Після пропалювання ізоляції пошкодженої жили перевіряють цілісність ізоляції решти жил, оскільки можливе їх ушкодження. Якщо виявиться пробою, проводять новий цикл пропалювання цих жил, а місце ушкодження визначають за схемою «жила – жила».

Якщо при пропалюванні ізоляції напруга не зменшується або після кількох пробоїв при зниженій напрузі електрична міцність ізоляції знову зростає, пропалювання припиняють. Цей видпошкодження ізоляції називають запливаючим пробоєм, він є характерним для сполучних муфт.

Якщо місце пошкодження кабелю знаходиться у воді, то пропалювання характеризується стійким перебігом струму певного значення (кілька ампер, при напрузі установки кілька кіловольт). Причому перехідний опір не знижується менше, ніж до 2 - 3 кОм.

При пропалюванні місць ушкоджень кабельних ліній, прокладених у тунелях, колекторах, підвалах та інших приміщеннях, необхідно виставляти спостерігачів для виявлення місць ушкоджень та запобігання можливості займання кабелів.

Додатковий матеріал:

1. Установка пошуково-пропалююча УПП-1510. Інструкція з експлуатації.
2. Установка пропалювання кабелю ВУПК-03-25. Технічні дані.
3. Стенд високовольтний для пропалювання дефектної ізоляції кабелю СВП. Інструкція з експлуатації.

Пропалювання кабелю - це процес перетворення спеціальними приладами однофазних, високоомних пошкоджень на ізоляційному покритті кабелів у трьох, двофазні низькоомні з формуванням у місці пошкодження цілісності металевого мосту. В ідеалі при пропалюванні кабелю можна досягти замикання жили на жилу, завдяки чому буде легше виявити місце ушкодження. Для пропалювання кабелю використовують пропалюючі установки, апарати та інші прилади.

УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОПАЛЮ КАБЕЛЯ

На сьогоднішній день існує багато різних установок, апаратів та пристроїв для здійснення пропалювання кабелю. Одними з найпоширеніших є такі:

І. Установка, що пропалює УП-7-3М;

ІІ. Установка для випробування та пропалювання ізоляції силових кабелівАІП-70.

Установка пропалююча УП-7-3М

УП-7-3М призначена для використання при перетворенні запливаючих або високоомних пошкоджень на силових кабелях з напругою в діапазоні від 0,4 кВ до 35 кВ на низькоомні, щоб створити спеціальні умови для:

визначення місцезнаходження дефекту в силовому кабелі імпульсним методом;

Визначення місця знаходження несправностей за допомогою звукочастотних установок.

Установка для випробування та пропалювання ізоляції силових кабелів АІП-70

Дана установка призначена для проведення випробувань міцності ізоляції на силових кабелях та твердих діелектриках, за допомогою випрямленої напруги, змінної напруги та попереднього пропалювання дефектної ізоляції силових кабелів. У разі виникнення пошкоджень у муфтах або запливаючих пробоїв ізоляції, стає недостатньою величина пробивної напруги блоків, що пропалюють. При використанні установки АІП-70 можна підвищити напруги до стану пробою і при цьому знизити рівень опору до значення, при якому буде можливим використання більш потужного блоку, що пропалює.

АПАРАТ ПРОЖИГА КАБЕЛЯ АПУ 1-3М

Апарат пропалювання кабелю АПУ 1-3М призначений для пропалювання дефектної ізоляції у разі необхідності виявлення місця ушкодження шляхом зниження рівня перехідного опору ізоляційного покриття.

Ізоляційне покриття у місці передбачуваного пошкодження пропалюється до рівня, при якому можна буде скористатися більше точними методамивиявлення та розпізнавання дефектів. Цей апарат можна використовувати як у стаціонарних умовах, так і у складі пересувних електротехнічних лабораторій для випробування кабелю. Апарат АПУ 1-3М слід використовувати при низькій температурі. довкілля. Прилад АПУ 1-3М добре підходить для експлуатації на промислових підприємствах, які мають в особистому використанні електричні сітіпід робочою напругою у діапазоні від 0,4 кВ до 10 кВ. Крім цього його часто використовують спільно зі стаціонарною установкою великого розподільного пристрою. Апарат пропалювання кабелю АПУ 1-3М виготовлений в Російської Федерації. Гарантійний строк обслуговування даного апарату – один рік.

Допустимий опір ізоляції кабелю

Для проведення контролю за технічним станом ізоляційного покриття кабелів, потрібно періодично проводити вимірювання рівня опору та порівнювати дані зі стандартами під різні типи ізоляції.

1. Для абонентських, кабельних ліній зв'язку потрібно використовувати норми опору, описані в ОСТ 45.82-96
2. Для телефонних ліній зв'язку необхідно використовувати норми опору, які описані в ОСТ 45.36-97;
3. Для ЛЕП необхідно використовувати норми опору, які описані в ОСТ 45.01-98;
4. Для кабельних ліній зв'язку з металевими жилами всередині необхідно використовувати норми опору, які описані в ОСТ 45-83-96.

Допустимий рівень опору ізоляційного покриття кабелю повинен бути на рівні не менше 100 кОм-км. Для елементів кабельних ліній ГТС передбачені такі норми електричного опору:

• між жилами кабелю опір становить 10000 МОм-км;
• між жилами кабелів телефонних ліній опір на рівні 1000 МОм-км;
• між заземленням та екраном опір знаходиться на рівні 5 МОм-км;
• між екраном та бронею опір знаходиться на рівні 5 МОм-км;

Якщо під час перевірки стану ізоляційного покриття виявлено відхилення рівня опору заданим значенням потрібно, перевірити ізоляцію по всьому силовому кабелю.

3. ПРОПАЛЕННЯ ІЗОЛЯЦІЇ У МІСЦІ ПОШКОДЖЕННЯ

3.1. Вимоги до методики та основні етапипроцесу пропалювання

Основним призначенням пропалювання дефектної ізоляції є зниження перехідного опору у місці дефекту, що дозволяє застосовувати методи, що забезпечують швидке та точне ЗМЗ. Для більшої частини ефективних методівЗМП потрібно, щоб перехідний опір у місці пошкодження було знижено до десятків або навіть часток одиниць Ома. Крім того, для найрезультативнішого застосування індукційного методу дуже бажано «перевести» однофазне пошкодження у двофазне. Все це досягається шляхом пропалювання ізоляції в дефектному місці за допомогою спеціальних установок.

Пропалювання проводиться за рахунок енергії, що виділяється в каналі пробою. При цьому відбувається обвуглювання ізоляції у місці пошкодження та зниження перехідного опору. Слід зазначити, що пропалювання також дозволяє безпосередньо і просто виявляти пошкодження в кінцевих обробках і на розкритих кабелях нагрівання, появи диму і запаху гару.

Вартість, габарити та маса пристрою для пропалювання є визначальними для всього комплексу апаратури, яка використовується в процесі пошуку місць пошкодження кабелів. На пропалювання припадають найчастіше і основні складові витрат праці та часу при ЗМП кабелів. Методи та пристрої для пропалювання повинні відповідати таким вимогам:

1) забезпечувати обвуглювання та руйнування ізоляційного матеріалу в місці пошкодження. Крім того, для застосування більшості методів ЗМЗ (імпульсних, індукційних і т. д.) необхідно створення містка, що проводить, за рахунок виплавлення металевих частинок з жили і оболонки і зниження перехідного опору до одиниць і часток Ома. Для застосування ж акустичного методу необхідно зруйнувати провідний місток або виключити його утворення;

2) надавати мінімальний вплив на неушкоджену ізоляцію;

3) передбачати мінімальні значення капітальних та експлуатаційних витрат;

4) мати мінімальні габарити та масу;

5) забезпечувати безпечні умовиексплуатації. Як буде видно з подальшого, оптимальний режимпропалювання реалізується при послідовному чергуванні щаблів пропалювання. Кожен ступінь повинен забезпечувати виділення максимальної енергії за мінімальний час у пошкодженому місці ізоляції та забезпечувати найвищий ККД пропалювання.

де Wпр - енергія, що виділяється у місці ушкодження; Wп – втрати енергії в елементах схеми.

Основним видом ізоляції силових кабелів є паперово-олійна ізоляція. Ряд характерних властивостей цієї ізоляції викликає необхідність у створенні спеціальних пристроїв, що забезпечують більш менш тривале виділення енергії в місці пошкодження. У інших видах ізоляції (поліетилен, полівінілхлорид тощо) умови пропалювання істотно легші. Тому розглянемо пропалювання паперово-масляної ізоляції. Ізоляція трижильних кабелів напругою 1...10 кВ повинна відповідати таким вимогам:

Товщина ізоляції жили кабелів 35 кВ із окремо освинцованими жилами становить 9…11 мм.

Ізоляція складається зі стрічок кабельного паперу завтовшки
0,12 мм (рідше 0,17 мм) і шириною близько 15 мм, що накладаються із зазором 0,2...0,3 мм таким чином, щоб черговий шар перекривав зазори попереднього. Наприклад, ізоляція жил кабелю
6 кВ складається з 18...20, а поясна - з 7...8 стрічок. Для надання кабелю жорсткої округлої форми перед накладанням металевої захисної оболонки використовують паперові заповнювачі. Паперова ізоляція під вакуумом просочується маслоканіфолевим складом.

Електрична міцність неушкодженої ізоляції кабелю
6 кВ становить 200 ... 250 кВ, випробувальна постійна напруга - 35 ... 40 кВ. Тому ушкоджуються у переважній більшості випадків явно дефектні місця, причому довжина дефектної ділянки вимірюється частками міліметра, рідше – міліметрами. Початковий пробій кабельної ізоляції лише іноді носить характер радіального, тобто проходить по найкоротшому шляху між житловою та оболонкою або між жилами. Оскільки напруженість електричного поля в кабелі має як радіальну, так і тангенціальну складову, шлях пробою зазвичай суттєво довший за найкоротшу відстань між електродами. При пробої за рахунок теплової енергії відбувається розкладання просочувального складу, що супроводжується газовиділенням. При цьому, з одного боку, витісняється просочувальний склад з траси пробою, що знижує електричну міцність, з іншого боку, піднімається тиск у порожнинах, що утворюються, що підвищує цю міцність. Після пробою тиск знижується і порожнина починає заповнюватися просочуючим складом. Внаслідок цього повторний пробій у порівнянні з першим відбувається зазвичай при дещо меншій напрузі. При жирному просоченні напруга пробою може навіть трохи підвищитися. Рух частинок маси також сприяє деякому зміщенню траси пробою. Багаторазове повторення пробоїв призводить до утворення більш менш стійкого розрядного каналу. Цю стадію процесу доцільно назвати початковим етапом марнотратства.

Місце ушкодження цьому етапі можна представити схемою заміщення, зображеної на рис. 3.1, а, де З- ємність кабелю; Рр - розрядник, напруга пробою якого відповідає напрузі пробою розрядного каналу; rд - опір, що умовно відображає виділення активної енергії при розряді ємності кабелю на розрядний канал; U o та rо - напруга та внутрішній опір джерела, підключеного до КЛ.

Рис. 3.1. Схема заміщення КЛ на різних етапах пропалювання

по-ушкодженої ізоляції: а, б, в- Початковий, проміжний

та заключний етапи відповідно

Як показують дослідження, при пробої, опір каналу значно менше хвильового опору кабелю. Тому після пробою ізоляції зарядженого кабелю відбувається процес коливального розряду із витратами енергії на активні втрати у розрядному каналі та кабелі. Коефіцієнт згасання силового кабелю a = (2,5 ... 5) 10 -4 з 1/2 / км. З урахуванням зазначеного значення a та дослідних даних практично повне згасання процесу коливального розряду для кабелів довжиною від 0,1 до 5 км.

настає через 50...300 мкс. Активними втратами в жилах та ізоляції кабелю управляти не є можливим, але у схемі заміщення ту частину активної енергії, що виділяється в розрядному каналі, можна завжди еквівалентувати втратами у такому опорі rп, при розряді ємності С, на яке виділиться стільки ж тепла, скільки в дійсних умовах.

При досить тривалому повторенні пробоїв розкладання просочувального складу поблизу розрядного каналу призводить до осушення прилеглої до нього області, що викликає обвуглювання стінок каналу. Схема заміщення при цьому проміжного етапу пропалювання наведено на рис. 3.1, б, де rш - опір, що шунтує розрядний канал; rе = rо rш / ( rпро + rш) – еквівалентний опір схеми. У міру обвуглювання стінок каналу та прилеглої області ізоляції значення опору rш знижується. При пропалюванні на проміжному етапі використовуються енергія розряду та тепло, що виділяються в опорі rш (в обвугленої ізоляції).

Подальше обвуглювання призводить до припинення розрядів та утворення більш менш стійкого провідного містка. Схема заміщення для цього заключного етапу пропалювання представлена ​​на рис, 3.1, б, де rп, м - опір провідного містка між житловою та оболонкою (або між двома жилами) кабелю.

Для використання індукційного методу визначення місця ушкодження, як зазначалося, потрібне зниження значення rп, м до одиниць і навіть часткою одиниці Ома. Для задоволення останньої вимоги недостатньо повного обвуглювання каналу. Необхідно створення не вугільного, а металевого провідного містка між житловою та оболонкою кабелю (або між двома жилами). Це досягається за рахунок виплавлення з поверхонь жили та оболонки металевих частинок, що поступово заповнюють розрядний канал. Виплавлення відбувається при струмах кілька десятків ампер.

3.2. Пропалювання ізоляції від джерела постійного

напруги

Ідеальне джерело постійної напруги. Аналіз зручно проводити з допомогою схем заміщення, поданих на рис. 3.1. На початковому етапі пропалювання (рис. 3.1, а) процес протікає в такий спосіб. Від джерела U o ємність кабелю заряджається з постійного часу r o З. Напруга, прикладена до ізоляції, змінюється за законом:

(3.2)

до напруги пробою Uпр розрядного каналу (розрядника). Після пробою ємність кабелю розряджається через місце дефекту. Приблизно (без урахування індуктивності кабелю) можна записати:

. (3.3)

Внутрішній опір джерела становить коми, а частіше - багато десятків ком. Опір rп< 50 Ом, поэтому rпро > rп і заряд ємності кабелю відбувається набагато довше, ніж розряд. Зміна напруги у місці пробою в початковий період пропалювання показано на рис. 3.2, а. У ланцюзі джерела живлення протікає струм

У місці пробою протікає струм

. (3.5)

У початковий період пропалювання напруга пробою мало відрізняється від ЕРС джерела. Нехай для певності Uпр =
= 0,99Uо. Тоді згідно з рівнянням напруга, прикладена до ізоляції, досягає напруги пробою розрядного каналу через час. t’= 5 r 0 З.

За один цикл заряду джерело витрачає енергію

. (3.6)

Частина її перетворюється на тепло, що виділяється у внутрішньому опорі джерела:

, (3.7)

а частина витрачається на заряд ємності кабелю

. (3.8)

З останнього виразу випливає, що незалежно від опору джерела обидві ці частини енергії рівні один одному. Енергія, запасена при заряді, в процесі розряду переходить у тепло практично за час t” ³ 5 rп З. Справді, з урахуванням значення iпр

. (3.9)

Отже, при безиндукционном джерелі на початковому етапі процесу пропалювання корисно використовується трохи більше половини енергії джерела, т. е. ККД (h) становить близько 50 %.

Аналогічно при Uпр = 0,9 U o отримуємо t" = 2,2rо Зта h = 44,4 %. Період повторення розрядів на початковому етапі пропалювання визначається внутрішнім опором джерела та ємністю кабелю і становить (3…5) rо З. Час розряду набагато менше періоду повторення.

Відношення часу заряду до часу розряду називають шпаруватістю, яка визначається як

Якщо прийняти перехідний опір у момент пробою
rп = 30 Ом, то для встановлення з внутрішнім опором r 0 =
= 300 кОм шпаруватість l = 10 4 , тобто. лише в одну десятитисячну частину часу процесу пропалювання відбувається виділення енергії в місці пробою. Іншими словами, у цих умовах активна частина процесу становить приблизно 1 с за 3 год пропалювання.

У процесі повторення пробоїв відбувається поступове обвуглювання розрядного каналу та прилеглих до нього ділянок ізоляції. Це призводить до зниження розрядної напруги. При тому самому джерелі пропалювання збільшується частота пробоїв (рис. 3.2, б). Нехай Uпр = 0,43 Uо, тоді час t’ = r 0 Зі частота пробоїв збільшується у 3-4 рази. Обвуглювання стінок розрядного каналу призводить також до зниження його опору, що стає порівнянним із внутрішнім опором джерела, і початковий етап пропалювання вже переходить у проміжний (рис. 3.1, б).

Напруга на розряднику:

. (3.11)

Бувай rш >> r 0 процес пропалювання мало відрізняється від описаного вище. Коли шунтуючий розрядний канал опір стає порівнянним з r 0, слід зважати на два явища. З одного боку, перебіг струму через стінки розрядного каналу супроводжується виділенням суттєвої частини енергії, що йде на подальше обвуглювання ізоляції. З іншого боку, максимальна напруга на розрядному каналі знижується і при тому джерелі може виявитися нижче розрядної напруги. Справді, наприклад, при rш = 0,2 r 0 напруга на розрядному каналі знижується у 6 разів.

У умовах ККД пропалювання починає істотно знижуватися. За відсутності розрядів у встановленому режимі ККД складе

. (3.12)

В разі rш = 0,2 r 0 значення H = 166%. Єдиним способом підвищення ефективності пропалювання є зменшення внутрішнього опору джерела, тобто заміна джерела пропалювання. При rш = r 0 значення H = 50%. Крім того, максимальна напруга на розрядному каналі збільшується до U 0/2. Якщо це значення виявляється вище напруги пробою каналу, виникають розряди, а отже, ККД пропалювання додатково зростає.

З викладеного випливає необхідність зміни параметрів джерела пропалювання в процесі пропалювання, оскільки виконання джерела високої напругиз малим внутрішнім опором утруднено через дуже велику масу такого джерела. Практично після зниження напруги розряду, забезпеченого встановленням високої напруги з великим внутрішнім опором, слід підключити інше джерело з меншою напругою і меншим внутрішнім опором. У цьому зростає ККД пропалювання і зменшується шпаруватість розрядів, т. е. процес пропалювання прискорюється.

Подальше руйнування ізоляції при пропалюванні призводить до припинення розрядів та утворення у місці пошкодження щодо стійкого провідного містка. Схема заміщення цього заключного етапу пропалювання показано на рис. 3.1, в. Проаналізувавши цей етап аналогічно до попереднього, отримаємо

. (3.13)

Залежність графічно представлена ​​рис. 3.3.

Рис. 3.3. Залежність ККД пропалювання від відносної провідності

розрядного каналу

Ідеальне джерелоіз послідовно включеною індуктивністю. Для підвищення ефективності пропалювання на постійному струмі запропоновано включати дросель між джерелом постійної напруги. U o та пошкодженим кабелем. Схема пропалювання для даного випадку показана на рис. 3.4.

Рис.3.5.Зміна напруги на кабелі та струму в контурі

у схемі рис. 34: а- b > w; б- b< w о

Найбільш ефективний для пропалювання коливальний режим, тому що в цьому випадку (рис. 3.5, б) напруга на кабелі може досягати подвійної напруги джерела, причому напруга змінюється з частотою , з цією частотою змінюється і струм в контурі

, (3.14)

, (3.15)

де – власна частота контуру; b = r o /2 L- Декремент згасання; a = arcsin b/w 0 . Втрати у такому контурі:

, (3.16)

а енергія пропалювання приймається рівною енергії, що запасається ємністю,

. (3.17)

Вираз для ККД пропалювання можна представити у такому вигляді:

. (3.19)

Напруга на кабелі досягає найбільшого значеннядо моменту w t m= p+a, тоді вираз після перетворень матиме вигляд

. (3.20)

Для реальних установок добротність контуру (рис.3.4, б)
Q o = w 0 L/r o >> 5. У цьому випадку a< 6°, a Wп * £ 0,177. Відповідно ККД пропалювання h ³ 84%.

Рис. 3.6. Принципові схемипропалювання ізоляції за допомогою

випрямних установок: a- однонапівперіодне випрямлення;

б- двонапівперіодне випрямлення; в- Трифазне випрямлення;

г -трифазне випрямлення з послідовно включеним дроселем

З підвищенням добротності контуру до десяти ККД збільшується до 92% (за відсутності дроселя максимальний ККД не перевищує 50%). Розряди слідуватимуть через час t m»p/w = = 1/(2 f). Якщо частота коливань f= 50 Гц, то t m£ 0,01 с, тобто e. пропалювання буде ефективним.

Принципова схема пропалювання ізоляції за допомогою випрямляльних установок показана на рис. 3.6. При пропалюванні дефектної ізоляції кабелів від випрямлювальних установок необхідно враховувати індуктивність розсіювання живильного трансформатора.

3.3. Пропалювання ізоляції на змінній напрузі

Нерезонансне пропалювання (рис. 3.7) проводиться за допомогою підвищуючого трансформатора, вторинна обмотка якого приєднується безпосередньо до пошкодженої жили та оболонки (або іншої пошкодженої жили), а первинна - до мережі промислової частоти.

На рис. 3.7: Трп - трансформатор, що підвищує; Lі r 0 - індуктивність розсіювання та активний опіртрансформатора Трп, наведені до вторинної обмотки; З- ємність КЛ; rп - перехідний опір розрядного каналу; LДо і rК - індуктивність та активний опір кабелю; rп,м - опір провідного містка у місці дефекту.

Рис. 3.7. Схеми нерезонансного пропалювання:

a- важлива; б- заміщення для початкового та;

в- заключного етапів

Амплітуда напруги на кабелі (розряднику Рр)

, (3.21)

де w = 2p f- Кругова частота; I max - амплітуда струму в LCr o-контурі (рис. 3.7, б).

Значна питома ємність силових кабелів призводить до потреб споживати великі струми. I max для забезпечення достатньої напруги U c, max.

Так, трансформатор напругою U max = 50 кВ при L =
= 200 Гн та r 0 = 10 ком забезпечить на трижильному кабелі 6 кВ перетином 70 мм 2 та довжиною 3 км напруга U c ,max = 2,66 кВ, що становить лише 5,3 % напруги джерела при споживанні потужності20 кВ. А.

Для кабелів довжиною понад 0,5 км нерезонансне пропалювання на початковому етапі зовсім непридатне. Для коротких кабелів може бути виправдано лише за відсутності випрямлячів. Від того ж трансформатора, що і в попередньому прикладі, на кабелі того ж типу, але довжиною 0,4 км можна забезпечити близько 50% джерела напруги при споживанні 27 кВА.

Практично при пропалюванні на змінному струмі спочатку повільно за допомогою регулювальних пристроїв піднімають напругу на первинній обмотці трансформатора, що пропалює. Тому до першого пробою напруга на розрядному каналі можна розглядати як встановлену. Перший пробій відбувається в момент, що відповідає наближенню напруги на розрядному каналі до максимального. Розряд за характером та тривалістю відповідає розглянутому вище випадку при аналізі схеми рис. 3.1.

Повторні процеси заряду ємності кабелю після швидких розрядів відбуваються аналогічно до процесу включення rLC-ланцюги на синусоїдальна напруга.

На вимушену синусоїдальну складову напруги з частотою w накладаються ще дві вільні складові. В разі rпро ³ 2Ö L/Cвони мають аперіодичний характер з різними постійними часами. При rо< 2ÖL/Cколивальні складові із частотою w о = Ö1/ LC - r o /4 L 2 зсунуті між собою по фазі на деякий кут a, але згасають з однакової постійної часу.

Максимальна напруга на розрядному каналі залежить від моменту включення (моменту попереднього пробою) та співвідношення між частотами w та w о.

У тих випадках, коли w >> w о, виникають перенапруги і ймовірність пробою розрядного проміжку збільшується.

Зниження частоти w за інших рівних умов збільшує шпаруватість розрядів. Якщо до цього додати практичну неможливість забезпечення стабільного значення кута a, що відповідає значним перенапруженням, стає очевидною недоцільність нерезонансного пропалювання на початковому етапі пошкодження ізоляції.

на заключної стадіїпроцесу пропалювання (рис. 3.7, в), коли пошкоджена ділянка ізоляції є провідним містком, умови для пропалювання на змінному струмі покращуються. У цьому задовольняється співвідношення

Коефіцієнт корисної дії при пропалюванні можна вважати рівним відношенню активної потужності Pпм, що виділяється у місці пошкодження, до сумарної активної потужності Рджерела

. (3.23)

Зазвичай вдається забезпечити h = 20 ... 40%. Умова для кабелів довжиною понад 0,3 км.< 100 Ом, а для кабелей длиной более 2 км - при < 15 Ом.

Нерезонансне пропалювання доцільно використовувати лише на останньому етапі пропалювання ізоляції КЛ обмеженої протяжності.

Резонансне марнотратство на промисловій частоті.Використання явища резонансу на промисловій частоті для пропалювання дефектної ізоляції кабелів було запропоновано. У нашій країні цей спосіб почав застосовувався з 1960 року. При резонансному способі пропалювання ємнісний опір кабелю компенсується зовнішнім індуктивним опором, що дозволяє значно знизити потужність джерела, а при послідовному включенні індуктивності - напруга живлення. При роботі резонансних установок у міру зниження перехідного опору в місці пошкодження відбуваються шунтування ємності кабелю та часткове розлад резонансного контуру, внаслідок чого напруга на кабелі зменшується. Коли виникає стійкий провідний місток, то резонансний контур повністю засмучується. При цьому струм через місце пошкодження різко зменшується, а провідний місток, що виникає, не руйнується.

Максимальна резонансна напруга не повинна перевищувати випробувального змінного напруги, наприклад 16 ... 25 кВ, що застосовується на кабельних заводах для випробування ізоляції силових кабелів з робочою напругою 6 ... 10 кВ відповідно.

Резонансні установки, що використовуються для пропалювання дефектної ізоляції кабелів, можна розділити на дві характерні групи: резонансні трансформатори та установки з дроселями, що регулюються. Резонансні трансформатори можуть працювати в режимах резонансу струмів та резонансу напруги. Установки з регульованими дроселями також працюють у першому або другому з названих режимів, але при послідовному або паралельному підключеннідроселя до кабелю, що пропалюється. Нижче буде розглянуто роботу в цих режимах.

Спосіб резонансу напруги. Повна схема заміщення установки для пропалювання, що працює в даному режимі, наведено на рис. 3.8, а. На схемах рис. 3.8 вказано: rм – активний опір дроселя; L- індуктивність дроселя, rст - активний опір, що враховує втрати сталі дроселя; З- ємність КЛ (і баластного конденсатора); rдо - активний опір, що враховує втрати у пошкодженому кабелі; rп - перехідний опір у місці ушкодження на момент розряду; У- ключ, що замикається при u c = Uпр (імітує пробою); u- синусоїдальна напруга на затискачах вторинної обмотки живильного трансформатора; U - чинне значеннятієї ж напруги.

Рис. 3.8.Схеми заміщення та векторна діаграма для встановлення, що працює в режимі резонансу напруги:

а, б- схеми заміщення; в- Векторна діаграма

Повна розгалужена схема заміщення (рис. 3.8, а) наведена до послідовної еквівалентної схеми(Рис. 2.28, б) з наступними параметрами:

; (3.24)

; (3.25)

. (3.26)

Тоді напруга на кабелі

. (3.27)

У разі резонансу власна частота контуру дорівнює частоті напруги, тобто.

. (3.28)

При цьому w Lе = 1/(w Зе) і струм у ланцюзі збільшується до I = U / rе. Векторна діаграмапри резонансі напруги дана на рис. 3.8, в.

Якщо скористатися поняттями характеристичного опору r = Ö Lе. / Зе = l/w Cе = w Lе та добротності Q = r/r е контуру, то можна записати

Реактивна та активна потужністьу контурі пов'язані через добротність

т. е. добротність одна із основних параметрів, визначальних роботу резонансної установки.

Як показано:

, (3.30)

де rш - шунтуючий опір стінок розрядного каналу (має бути включено у схемі рис. 3.9, апаралельно опору rк).

На рис. 3.9 показані залежності добротності всього контуру пропалювання від ємності кабелю С та опору rш (відносини rш /r) при власній добротності дроселя Qд = 25. При зміні відношення rш /r від 10 до 1 добротність контуру зменшується майже в 10 разів і резонансне пропалювання переходить у пряме допалювання від джерела, що живить резонансний контур. Однак при шунтуючих опорах rш = r потужність, що виділяється в каналі, виявляється недостатньою. Зазначеною обставиною можна пояснити мале поширення резонансних пристроїв там.

Рис. 3.9. Залежність добротності резонансного контуру

від шунтуючого опору ( а) та ємності кабелю ( б)

На рис. 3.10 показані криві зміни напруги на кабелі у різних режимах роботи резонансної установки.

Спосіб резонансу струмів.Повна схема заміщення установки, що працює в режимі резонансу струмів, дано на рис. 3.11, а,де прийнято такі ж позначення, як і на рис. 3.8, а. Для резонансного трансформатора, що працює в режимі резонансу струмів, L = Ls 2 +Lм - індуктивність, обумовлена ​​потоком розсіювання вторинної обмотки та потоком взаємоіндукції; і = uм - напруга, створювана у вторинній обмотці потоком взаємоіндукції. Повну розгалужену схему заміщення (рис. 3.11, а) приведемо до паралельної еквівалентної (рис. 3.11, б). Еквівалентний опір rе ", що враховує втрати в паралельному резонансному контурі, визначається як

, (3.31)

rі - складова, яка залежить від активних втрат в ізоляції; rш - активний опір, що шунтує розрядний канал.

Для паралельного резонансного контуру напруга на ємності дорівнює напруги джерела живлення. При цьому ємнісний струм Iз = Ubз перевищує повний струмтрансформатора:

, (3.32)

де g = 1/rе.; b L= 1/w L; b C= 1/w C- відповідно активна, індуктивна та ємнісна провідності контуру.

Як показано раніше, вираз добротності у разі резонансу струмів збігається з виразом для послідовного контуру. Енергетичні та часові співвідношення при резонансі струмів також аналогічні співвідношенням при резонансі напруги. Хоча схеми однакові з точки зору процесу пропалювання, режими роботи трансформаторів, що їх живлять, істотно відрізняються. При резонансі напруги з пробоєм ізоляції трансформатор переходить з режиму нормального навантаження в режим х.х. При резонансі струмів із пробоєм ізоляції трансформатор перетворюється на режим КЗ, який поступово повертається у нормальний режим (у міру розгойдування контуру). Це суттєво знижує ККД резонансної установки, що працює в режимі резонансу струмів.

Порівняльна оцінка систем припікання. Як зазначалося вище, забезпечення необхідного перехідного опору у місці пошкодження кабелю використовуються різні системи пропалювання. Під системою пропалювання маються на увазі не окремі пристрої, а сукупність методів і засобів, що забезпечують кінцевий результат пропалювання (від одиночних розрядів до стійкого провідного металевого спаю).

Наведені вище співвідношення дозволяють об'єктивно оцінити будь-які розглянуті системи пропалювання, провести кількісну оцінку різних варіантів і вибрати найбільш ефективний. Необхідно відзначити, що ККД пропалювання не тільки відображає ступінь використання електроенергії, що споживається з мережі (це в цілому ряді випадків несуттєво), але, в першу чергу, показує, яка частина енергії виділяється в місці пошкодження і яка - в самій установці. Остання складова енергії визначає масу і розміри установки. Потужність пропалювання насамперед характеризує швидкість процесу, т. е. визначає продуктивність праці для виявлення місць ушкодження.

Рис. 3.10.Криві зміни напруги на кабелі при резонансному

пропалюванні: а- увімкнення при точному налаштуванні та б- при розладі контуру: в- режим пропалювання

Рис. 3.11. Схеми заміщення та векторна діаграма

для встановлення, що працює в режимі резонансу струмів:

а, б- схеми заміщення; в- Векторна діаграма

Найбільш ефективно пропалювання від ідеального джерела постійної напруги із послідовно включеною індуктивністю. Тут у широкому діапазоні пробивних напруг забезпечується високий ККД пропалювання. У реальних умовах роль ідеального джерела постійної напруги грає потужний ємнісний накопичувач енергії з трифазною установкою, що випрямляє.

Через більш тривале накопичення енергії в дроселі установки постійного струму з індуктивним накопичувачем енергії менш ефективні, оскільки для них також потрібно комутаційна апаратура, розрахована на повну напругу пропалюючої установки.

Найгірші показники реальних установок випрямленої напруги (особливо однонапівперіодних) обумовлені тим, що накопичення енергії відбувається шляхом заряду ємності кабелю імпульсами струму в провідні частини періодів.

Пристрої змінного струму, у тому числі і резонансні, ефективні лише за знижених значень відносної пробивної напруги. У умовах вони можуть конкурувати з однополуперіодними випрямлювальними установками.

Досвід експлуатації переконливо підтверджує наведені вище теоретичні висновки. Найбільший ефект дають пропалювальні установки, що використовують трифазне, а також двонапівперіодне випрямлення. Установки зі спеціальною послідовно включеною на виході котушкою індуктивності, запропоновані в поки серійно не випускаються. Роль котушки індуктивності до певної міри грає індуктивність розсіювання трансформатора випрямляча. Це стосується потужного джерела без спеціальної батареї накопичувальних конденсаторів.

Пропалювання постійному струмі застосовують як у Росії, і там. У Росії її результати використання резонансних установок гірше, ніж трифазних і двухполуперіодних випрямляльних пристроїв.

Досвід застосування установок з індуктивним накопичувачем ще малий. Завданням найближчого майбутнього є випуск серійних пристроїв постійного струму з трифазним випрямлячем та послідовним дроселем.

3.4. Режими та прийоми пропалювання

Допустимі напруги при пропалюванні паперово-масляної ізоляції.Для правильного виборумаксимальних напруг та режимів пропалювання велике значення мають можливі перенапруги на неушкодженій ізоляції. Електрична міцність справних кабелів з паперово-масляною ізоляцією у багато разів перевищує робочу напругу.

Початкова іонізація у слабонерівномірному електричному полідля паперово-масляної ізоляції виникає при напруженості Eн = 12 кВ/мм у разі напруги змінного струму та
Eн = 40 ... 60 кВ / мм при напрузі постійного струму. Початкова іонізація навіть на змінному струмі (100 сплесків на секунду) не буде небезпечною, і ізоляція з такою іонізацією може працювати тисячі годин. У разі постійного струму постійна час початкової іонізації - близько сотень секунд, тобто в тисячі разів менш інтенсивна. Критична іонізація, вплив якої навіть протягом часток секунди знижує напругу початкової іонізації, а за кілька секунд може призвести до пробою, у разі напруги змінного струму виникає при Екр = 30 кВ/мм.

Застосовувані в сучасних умовахрівні випробувальних напруг для кабелів 6 кВ становлять 40…50 кВ напруги постійного струму та 16 кВ напруги змінного струму. Розміри ізоляції (2,95 мм для кабелів 6 кВ) призводять до напруженостей, у 2…3 рази менших, ніж відповідні початковій іонізації у справній ізоляції. Нижче наведено значення напруги, які можуть викликати початкову іонізацію для справних кабелів різних номінальних напруг:

Перевищення випробувальних напруг удвічі ще призводить до початкової іонізації. Якщо до цього додати, що напруга критичної іонізації на змінному струмі в 2,5 рази вище, ніж початкової, можна зробити наступний важливий висновок: при напругах, які практично можуть виникнути в процесі пропалювання, не можна пошкодити справну ізоляцію кабелю. Інша справа з кінцевими обробками кабельних ліній. Наприклад, справна кінцева обробка кабельної лінії 6 кВ може бути перекрита поверхнею при випрямленому напрузі 60 ... 80 кВ. Крім того, на кабельній лінії в момент пропалювання одного дефектного місця може виникнути й інше, електрична міцність якого лише на кілька кіловольт вище за випробувальну напругу.

Одночасне відшукання двох і більше місць ушкодження значно складніше, ніж окреме. Тому доцільно обмежити максимально допустима напругапри пропалюванні величиною випрямленої напруги

де Uісп - випробувальна напруга.

Точне визначення відповідного цій величині змінної напруги важко. Однак орієнтовно можна прийняти

, (3.34)

де k- Коефіцієнт запасу, що враховує велику інтенсивність іонізації у разі змінної напруги.

При виборі значення kтреба мати на увазі таке. Під час пропалювання від джерела випрямленої напруги до ізоляції в період заряду практично прикладається не постійна, а монополярна змінна напруга, що порівняно повільно змінюється. Оскільки постійна часу заряду становить 0,05...1 с, то еквівалентна цьому процесу частота – від одиниць до десятка герц. Під час розряду фактично прикладається також змінна напруга у вигляді загасаючих коливань частотою від 20 кГц до 1 МГц тривалістю кілька періодів цих коливань. При пропалюванні від джерела змінної напруги процес розряду ідентичний вище, а частота заряду - 50 Гц.

Поблизу напруги початкової іонізації підвищення її інтенсивності на порядок відповідає підвищенню напруги кілька кіловольт. Тому орієнтовно приймемо k =
= 1,3 ... 1,4. Тоді для кабелів 6 кВ отримаємо:

Це значення приблизно вдвічі нижче напруги початкової іонізації і, отже, безпечно для неушкодженої ізоляції. Перевищення зазначених вище рівнів напруги при пропалюванні можна виключити за рахунок раціонального конструювання пропалювальних установок та правильного вибору режимів пропалювання.

На рис. 3.12 показана схема заміщення для початкового етапу пропалювання з живленням від джерела постійної напруги. Розглянемо, за яких умов на ємності кабелю (конденсатор З) можуть виникнути напруги, що перевищують U 0 . Однією з таких умов є коливання r 0 LC- Контуру. Коливання виникають, якщо rо< 2 ÖL/C.

Коливання контуру можна орієнтовно уявити також у вигляді r 0 £ (14 ... 100) ком. У реальних умовах це співвідношення часто виконується. Отже, при заряді напруга на ізоляції може становити (1,5…1,75) U 0 . Тому випробування ізоляції, а іноді і певну частину початкового етапу процесу пропалювання доцільно вести при включеному послідовно з джерелом резисторі rдоб, опір якого (десятки кому) має задовольняти умові

. (3.35)

Після зниження пробивної напруги до U 0 (l,4…l,6) резистор rдоб слід закоротити.

Рис. 3.12.Схема заміщення для аналізу перенапруг

у процесі пропалювання

Іншою причиною підвищення напруги на ізоляції може бути згасання дуги в місці пробою при значній позитивній напрузі на конденсаторі коливального розрядного СLп rп – контуру. Як показують випробування та багаторічний досвід експлуатації, дуга в місці пробою гасне, як правило, у момент наближення до нульового значення напруги на кабелі, тобто при пробої відбувається повний розряд. Але при «запливають» пробоях іноді, а не часто, як зазначено, наприклад, в , можуть виникнути специфічні умови. Вони полягають у тому, що дуга гасне при значній позитивній напрузі Uост на розрядному проміжку, а отже, і на конденсаторі З.
У повторному процесі (якщо він має коливальний характер) кабель зарядиться до ще більшої негативної напруги: - - Uпро -(+ Uзуп). Якщо пробивна напруга розрядного проміжку також зростає, а згасання дуги знову відбудеться в позитивний напівперіод власних коливань розрядного контуру, можливо подальше підвищення напруги на ізоляції.
У переважній більшості випадків сам розрядний проміжок виключає підвищення напруги, будучи обмежуючим розрядником.

Викладене вище дозволяє зробити такі висновки:

1. Як випрямну установку для першої частини початкового процесу пропалювання слід використовувати випробувальні установки з додатковим резистором опором в кілька десятків ком.

2. Максимальна напруга пропалювальних випрямлювальних установок повинна бути не вище 0,5...0,7 Uвик.

3. Тривале пропалювання (понад 20...30 хв), що не супроводжується суттєвим зниженням пробивної напруги, проводити не слід.

При пропалюванні за допомогою резонансних установок будь-яких типів максимальна напруга на кабельній ізоляції перевищує напругу на вторинній обмотці трансформатора Qраз ( Q- Добротність резонансного контуру). Отже, амплітуда вихідної напруги трансформатора резонансної установки має задовольняти умову

Прийоми пропалювання.Узагальнення досвіду роботи інженерів та майстрів, що спеціалізуються на пропалюванні ізоляції КЛ з метою визначення місця ушкодження, підкріплене детальним аналізом процесу пропалювання, дозволяє рекомендувати низку прогресивних прийомів ведення цього процесу.

Чергування щаблів пропалювання. У процесі пропалювання необхідно в міру зниження напруги пробою переходити на наступний ступінь пропалювання. Як тільки за параметрами установки можна включити на паралельну роботу (або окремо) більш потужний щабель, це треба негайно виконувати. Під більш потужним щаблем розуміється установка з меншим внутрішнім опором і великим струмом.

Найчастіше перехід більш потужну ступінь пропалювання призводить спочатку до «запливанню», т. е. до підйому пробивного напруги. При цьому слід повернутися до попереднього ступеня вищої напруги, а потім після зниження напруги пробою переходити на наступний ступінь.

"Затримуватися" на будь-якому ступені недоцільно. Річ у тім, що «запливання», тобто. притікання до розрядного каналу просочення із сусідньої з каналом області ізоляції, обмежене, а пропалювання до малих опорів без захоплення та осушення певного обсягу прилеглої ізоляції неможливе. При постійних порціях енергії, що подається в розрядний канал, процес захоплення сусідніх ділянок ізоляції протікає повільніше, ніж при чергуванні щаблів.

Рекомендується на проміжному етапі пропалювання створювати послідовно з розрядним каналом дугу на штанговому перемикачі установки. Для цього необхідно ізольованою від високої напруги штангою при включеній установці повільно розмикати вимикач, злегка змінюючи відстань між рухомим та нерухомим контактами, але не допускаючи згасання дуги.

Рис.3.13.Принципові схеми пропалювання:

а- для руйнування металевого спаю; б- для перекладу однофазного

замикання у двофазне; УВВ - випрямна високовольтна

встановлення; У- Випрямляч; Рр – розрядник; Зб - баластний конденсатор; ВГ - газотронний випрямляч

Руйнування металевого спаю.Якщо на КЛ було замикання на землю, тобто через місце ушкодження досить довго протікав струм 10 А і більше, то тут утворюється металевий спай між житловою і оболонкою. При деяких методах визначення місця пошкодження (наприклад, акустичному) цей спай зруйнувати. У багатьох випадках, хоча далеко не завжди, це досягається за допомогою пристрою, що живиться від випрямляча (рис. 3.13, а).

Значення ємності конденсатора Зб повинно бути не менше 1...1,5 мкФ, пробивна напруга розрядника Рр - близько
20 ... 25 кВ. Кидок струму при проби розрядника в цьому випадку досягає сотень ампер і під дією динамічних зусиль спай в кабелі може бути зруйнований. Повторення пробоїн для руйнування спаю слід вести 10...20 хв. Якщо за цей час не вдається досягти бажаного результату, то подальші спроби недоцільні.

Переклад замикання жили на оболонку у замикання між жилами.Застосування індукційного методу дає хороші результати при знайденні місць замикання між жилами трьох-або чотирижильного кабелю. Досить часто в Московській кабельній мережі Мосенерго однофазне замикання кабелю 6...10 кВ вдається перевести в міжжильне шляхом застосування методики пропалювання, запропонованої В. М. Бронштейном. Схема ланцюга пропалювання показана на рис. 3.13, б.

У період пропалювання ізоляції жили А за допомогою випрямляча ВГ, що забезпечує напругу 5...10 кВ та струм 1...3 А,
до цієї жили через розрядник Рр підключають імпульсну установку, що складається з ємності двох неушкоджених жил Уі Зщодо оболонки, баластного конденсатора Cб (необов'язковий) та випрямляча високої напруги УВВ (на повну випробувальну напругу).

Місткість періодично заряджається до напруги пробою розрядника Рр, яке встановлюється рівним 20 ... 25 кВ, і імпульс струму розряду руйнує струм, що утворюється під впливом струму від випрямляча ВГ, що проводить місток в розрядному каналі. Періодичне створення та руйнування провідного містка збільшує обсяг руйнування ізоляції. Напруга на інших жилах кабелю в перехідному режимі збільшує можливість переходу пробою з цих жил на пошкоджену. У разі пробою неможливо підняти напругу від установки УВВ і припинити спрацювання розрядника. Однофазне замиканнявдається перевести в міжфазне не завжди.

Пропалювання ізоляції для ЗМУ акустичним методом. Для застосування акустичного способу пошуку МП типу жила - оболонка потрібно обмежувати струм пропалювання. При струмах через МП більше кількох ампер можливе металеве спаювання жили з оболонкою, що унеможливлює застосування акустичного методу. Руйнування ж металевого спаю, як зазначено вище, можливо далеко не завжди. Тому при використанні акустичного методу ЗМУ останні щаблі пропалювати не слід. З іншого боку, доцільно обмежуватися лише першим ступенем пропалювання, оскільки зі збільшенням обсягу руйнування ізоляції збільшується частина енергії розряду, що створює акустичний ефект.

« Запливаючі» пробої. Якщо повторення пробоїв протягом десятків хвилин не призводить до зниження пробивної напруги, то можна зробити висновок, що пробій відбувається в сполучній муфті (набагато рідше подібні явища виникають в кінцевих муфтах). Спочатку необхідно переконатися візуальним оглядом, що немає пошкодження кінцевої обробки (муфти) протилежному від місця підключення установки кінці КЛ. Після цього слід припинити марнотратство і визначати МП комбінацією коливального та акустичного розрядів.

3.5. Пересувні установки для пропалювання

В даний час установки, що застосовуються в кабельних мережах для ЗМУ, монтуються на шасі мікроавтобусів або звичайних автобусів. Основний обсяг установок займають пристрої для пропалювання дефектної ізоляції та створення іскрового розряду при акустичному методі ЗМЗ.

У цих пересувних установках розташовані прилади для неавтоматичної локації, прилади, що використовують метод коливального розряду, індукційні кабелешукачі та універсальні приймачі (для індукційного та акустичного пошуку), прилади для контактного методу. Установки оснащені спеціальними барабанами для приєднання до жил вимірювального кабелю, контуру заземлення, живильної мережі 380 або 220 В. Є також комутаційна та керуюча апаратура та вимірювальні прилади контролю режимів випробування та пропалювання.

У пересувних установках забезпечуються умови безпеки за допомогою блокувальних контактів, огорож та інших засобів. Переважна більшість марних пристроїв забезпечує пропалювання випрямленим струмом. При цьому обов'язково застосовується кілька ступенів напруги та струму. На останніх щаблях, т. е. щаблях низької напругиіноді використовують змінний струм (нерезонансне пропалювання) промислової або підвищеної (близько 1000 Гц) частоти.

Широко використовується паралельна робота двох щаблів пропалювання, коли перехід на наступний щабель здійснюється автоматично.

Наведемо дані ряду марнотратних установок. Установка для пропалювання ізоляції кабелів типу ВТ5000 фірми Seba dynatronic (ФРН) має шість ступенів пропалювання на випрямленому струмі.

Напруга, кВ

Рис. 3.14. Схема паралельної роботи двох пропалювальних установок:

1 - Вимикач; 2 - діодний стовп; 3 - Встановлення HPG70;

4 - Встановлення ВТ5000

Вихідна потужність на кожному ступені - близько 7 кВ·А. Установки ВТ5000 і HPG70 на 70 кВ і струм 0,05 можуть використовуватися паралельно за схемою, наведеною на рис. 3.14. Вимикач 1 вимкнено. Діодний стовп 2 виконаний на повну напругу (70 кВ) установки 3 і на максимальний струм (110 А) установки 4 . Цей стовп забезпечує паралельну роботу обох установок. При пробої від високовольтної установки може відбуватися автоматичне підхоплення дуги установкою з великим струмом. Установка ВТ5000 має шість швидкодіючих електромагнітних перемикачів ступенів пропалювання. При стійкому режимі пропалювання від установки ВТ5000 вмикається вимикач.

Фірма Baltou (Бельгія) випускає пропалюючу установку типу EDC6000. Установка має чотири ступені пропалювання на випрямленій напрузі 24, 12, 6, 3 кВ і один ступінь пропалювання на змінній напрузі 500 В. Тривала потужність пропалювання становить постійному струмі 6 кВт кожному рівні і 4,5 кВ·А змінному струмі. Живлення установки виробляється від мережі 220 ±22 В. Основним елементом установки є трансформатор з магнітно-шунтовим пристроєм, що забезпечує стабілізацію вихідного струму на всіх щаблях пропалювання. Трансформатор має дев'ять вторинних обмоток: вісім однакових живлення мостового випрямляча (3 кВ;
0,25 А) та одну (500 В; 9 А) використовувану для пропалювання на змінному струмі. Вихідні ланцюги випрямлячів за допомогою перемикача з'єднуються послідовно, змішано та паралельно, забезпечуючи на виході установки напруги 24, 12, 6 та 3 кВ.

Потужність марлювальних установок на випрямленій напрузі (мало змінюється при переході від одного ступеня до іншого) для КЛ напругою до 15 кВ, що використовуються в Росії, Англії та США, становить 10 кВ А, у ФРН та Бельгії 5 ... 7 кВА. Досвід експлуатації та аналіз параметрів установок показує, що оптимальне значення потужності – 6…8 кВ-А. При цьому максимально повинні враховуватися наведені вище співвідношення, що зв'язують ККД і опір містка, що проводить в МП.