Л.С. Араратьян, Ю.М. Павлова, Т.Г. Михайлов

Аннотация. В статье рассмотрены традиционные разрушающие методы испытания состояния кабельных систем, а также наиболее современные неразрушающие методы испытания и диагностирования кабелей в условиях эксплуатации. Дан сравнительный анализ разрушающих и неразрушающих методов испытания и диагностики изоляции. Предложен перечень основных требований разработки неразрушающих методов.

Ключевые слова: разрушающий метод, неразрушающий метод, дефекты изоляции, распределительные дефекты, локальные дефекты, кабельные системы, кабельные линии, испытание, диагностика, остаточный ресурс.

Эксплуатация современных кабельных систем (КС) требует организации рациональных испытаний и диагностику с внедрением большого процента неразрушающих (щадящих) методов контроля, которые должны охватывать все устройства систем электроснабжения. Эффективная работа систем электроснабжения различных предприятий напрямую связана с надежной работой силовых кабелей (СК) всех классов напряжений. В настоящее время отечественная промышленность выпускает СК с пропитанной бумажной изоляцией (кабели с вязкой пропиткой), резиновой, пластмассовой изоляцией. Расширяется выпуск и массовое применение кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, которые соответствуют международному стандарту [1, 2].

На работу СК при эксплуатации оказывают влияние большое количество самых различных факторов. Так, электрические поля приводят к электрическому старению изоляции; тепловые поля вызывают тепловое старение и окисление изоляции; увлажненная изоляция резко изменяет электрофизические характеристики; уровень вибрации увеличивает механические нагрузки и электродинамические усилия; агрессивные среды вызывают химическое старение изоляции и т. д. Результатом воздействия тех или иных нежелательных эксплуатационных факторов на КС при достижении предельных значений технических характеристик изоляции СК является пробой изоляции. О состоянии отечественных КС (особенно о кабельных линиях (КЛ)-6(10) кВ) чаще всего отзываются как о плохом и очень плохом. Удовлетворительному состоянию соответствуют только 30 % КЛ-6(10) кВ [3].

Методы испытания и диагностики, которые используют службы эксплуатации, имеют разрушающий или неразрушающий характер. Кроме того, каждый из применяемых методов имеет свои достоинства и недостатки и, соответственно, область применения. Методы, имеющие разрушающий характер, используют при испытании для получения информации о текущем состоянии изоляции кабелей. Они чаще всего приводят к повреждению СК (очень часто – к сокращению срока службы). Неразрушающие методы не только дают возможность получать неискаженную информацию о текущем состоянии изоляции, но и обеспечивают прогнозирование остаточного технического ресурса КС.

Проведен анализ положительных и отрицательных качеств разрушающих и неразрушающих методов испытания и диагностики (табл. 1, 2).

Таблица 1. Анализ разрушающих методов диагностики [2, 3]

Таблица 2. Анализ неразрушающих методов диагностики [2, 3]

При анализе методов испытания и диагностики следует учитывать физические процессы, которые происходят в изоляции не только при эксплуатации, но и при изготовлении, хранении, транспортировке и монтаже КЛ. Все дефекты изоляции условно можно разделить на две группы. Одна группа объединяет распределенные дефекты, например коррозию, увлажнение изоляции, различные внешние загрязнения, уменьшение толщины изоляции и др. К другой группе относятся локальные дефекты, например газовые включения и вкрапления, вмятины, надрезы, различные складки, трещины и др.

Причинами двух основных видов пробоя изоляции (теплового и электрического) являются дефекты, которые зависят от физических свойств диэлектриков, рода тока, величины приложенного напряжения и условий эксплуатации. При этом основной причиной данных повреждений является зависимость пробивной напряженности от температуры и времени воздействия. Если при электрическом пробое пробивная напряженность не обуславливается температурой и временем воздействия напряжения, то при тепловом пробое – обуславливается.

С учетом вышесказанного и рекомендаций узких специалистов к неразрушающим методам испытания и диагностики следует предъявлять ряд требований [3, 4]:

обеспечение безопасности проведения испытаний;

определение количества и величины распределенных и локальных дефектов, вида дефекта, места нахождения дефекта;

электробезопасность проведения испытания;

максимальное снижение стоимости аппаратуры контроля изоляции;

минимальное  время проведения испытания;

использование возможности проведения испытания под напряжением;

передача текущих показателей и постоянный мониторинг полученных информативных данных диагностирования.

Переход обслуживания систем электроснабжения по техническому состоянию (ТС) с внедрением методов диагностики с элементами мониторинга является приоритетным направлением развития рассматриваемой методологии технического обслуживания. Современные КС, которым рекомендовано обслуживать по ТС, требуют оснащения средствами диагностики и мониторинга. Обслуживания КС по ТС продлит срок эксплуатации КЛ за счет использования остаточных ресурсов изоляции, обеспечит оптимальное планирование необходимых ремонтных работ на КЛ в обоснованные сроки. Кроме того, снизит количество аварий, сократит издержки на проведение необоснованных ремонтных работ, повысит качество монтажа.

По результатам проведенного сравнительного анализа (см. табл. 1, 2) можно сделать вывод, что постепенное внедрение своевременной и достоверной диагностики КЛ с использованием неразрушающих методов позволит практически полностью отказаться от профилактических испытаний изоляции разрушающими методами, которые очень часто устраняют изоляцию и приводят к значительному снижению остаточного ресурса изоляции СК. Только при отсутствии средств технической диагностики изоляции неразрушающими методами испытание КЛ можно проводить разрушающими методами.

Библиографический список

1. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. М.: КноРус, 2013. 280 с.

2. ТУ 16.К71-300-2000. Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена. Технические условия. Введ. 2000-10-01. Москва. 29 с.

3. Привалов, И.Н. Методы испытаний и диагностики силовых кабельных линий напряжением до 35 кВ / И.Н. Привалов // Известия НИИПТ. 2004. № 60. С. 20–23.

4. Кудрин, Б.И. Электрооборудование промышленности: учебник для студентов высших учебных заведений / Б.И. Кудрин, А.Р. Минеев. М.: Академия, 2008. 432 с.