Испытание высоковольтного кабеля

Испытание высоковольтного кабеля необходимы, так как при использовании кабельных коммуникаций главным затруднением есть пробитие изоляции в месте, в котором нельзя установить не посредственно осмотром, ни использованием низковольтного мегомметра. Яркий пример — возникновение микротрещин в изоляции кабельных линий, которые наполняются водой. Если такие трещины не достигают от наружного слоя кабеля до токопроводящей жилы, мегомметр не сможет установить их наивность. Так же, между трещиной, наполненной водой, и токопроводящей жилой имеется не большой слой изоляции. Когда подается рабочее напряжение этот не большой слой изоляции не может устоять и случается пробой кабеля.

Испытание высоковольтного кабеля проводят под нагрузкой больше номинальной, что дает возможность установить невидимые повреждения. Правила испытаний представлены в существующем ПУЭ-7.
Для кабельных линий на напряжение, не большее 1 кВ, используется замер сопротивления изоляции высоковольтным мегомметром (на 2,5 кВ). При этом сопротивление не может быть меньше 0,5 МОм. Исключение могут быть для кабельных линий на 1 кВ с пластмассовой изоляцией — они проходят испытание высоковольтного кабеля повышенным напряжением (см. табл. № 1).
Для кабельных линий с нагрузкой больше 1 кВ испытание высоковольтного кабеля проводится высоким напряжением выпрямленного тока (применение в ПУЭ-7 понятия «выпрямленного тока» относится к тому, что в действительности выпрямители используются без фильтров, то есть на выходе у них есть пульсации) согласно табл. № 1. Для кабельных линий в бумажной и пластмассовой изоляции до 35 кВ время испытания высоковольтного кабеля будет 10 мин., для кабелей с резиновой изоляцией на 3 – 10 кВ — 5 мин, для кабелей с любым типом изоляции на 110 – 500 кВ — 15 мин.

Когда имеется в виду кабель в пластмассовой изоляции, без брони и находящимся на открытом пространстве, то проверять его выпрямленным напряжением не нужно.
Испытание высоковольтного кабеля на 110 – 500 кВ с изоляцией любого типа, можно проверять не только выпрямленным, но и переменным напряжением частотой 50 Гц. В этом случае эффективное значение напряжения должно быть 1,73 от назначенного в инструкции для этого кабеля номинального значения напряжения.
Сопротивление изоляции кабеля необходимо определять специальным мегомметром, который выдает разницу потенциалов на измерительных клеммах, равную 2,5 кВ. Измерения делают до и после испытаний на пробой, по ним составляют доклад о состоянии изоляции. Как можно объяснить результаты измерений, когда для кабелей нагрузка больше 1 кВ, а в ПУЭ-7 не определяется характеристика сопротивления изоляции? Может быть два варианта. Первый — нужно или опираться на значения, утвержденные разработчиком кабеля. Когда их нет, то действуем по второму варианту. Необходимо использовать эмпирическое правило — такое сопротивление должно быть не менее 10 МОм.
Испытание высоковольтного кабеля на нагрузку от 6 до 35 кВ формируется ток утечки. Также, может формироваться асимметрия токов утечки для разных жил в кабеле (соотношение между минимальной и максимальной утечками тока). При испытаниях высоковольтного кабеля на существование повреждений в изоляции важно не столько абсолютное значение тока утечки, сколько динамика его изменения за время испытаний. Если изоляция в порядке, то ток должен быть стабильным, показывая слабую тенденцию к снижению. В начале возможно образование импульса тока утечки, который, на самом деле, связан с зарядом паразитной емкости кабеля. Если во время испытаний высоковольтного кабеля ток повышается, то это говорит о возможном существовании повреждений изоляции. При изменениях характеристик тока, время испытаний увеличивают до момента, когда направление изменения тока стабилизируется и станет ясна картина с состоянием изоляции, но не больше 15 минут. Стандарты ПУЭ-7 по токам утечки и коэффициенту асимметрии приведены в табл. №2.

Для кабелей с пластмассовой изоляцией на 110 – 500 кВ в виде изоляции для этих кабелей используется сшитый полиэтилен. Главной трудностью при испытании кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена выпрямленным током является накопление объемного заряда в толще материал изоляции, что уменьшает время работы кабелей. В Америке, с такой проблемой столкнулись ранее, чем у нас, у них действует стандарт IEEE400.2 – 2013, рекомендующий проводить испытания кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением синусоидальной или квазисинусоидальной формы очень низкой частоты (VLF – Very Low Frequency) — менее 1 Гц. На практике применяются частоты от 0,01 до 0,1 Гц. А время испытания может доходить до 60 мин. Существование функции VLF будет серьезным плюсом используемого для тестирования оборудования. А дальше эта функция будет еще более актуальной из-за широкого распространения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Данная особенность, а также относительная новизна материала изоляции, являются главными причинами, почему в действующем ПУЭ для кабелей с пластмассовой изоляцией на 110 – 500 кВ параметры испытаний пока не нормируются. Нужно использовать методики испытаний, которые предлагает завод-изготовитель кабеля.

Когда провели испытание высоковольтного кабеля, и они выявили факт повреждений кабеля, нужно найти область повреждения изоляции. Оборудование, выявляющее эти дефекты, могут точно показать область, если сопротивление между жилами кабеля составляет менее 1 кОм. Чтобы создать такое сопротивление, используется прожиг —это преобразование напряжения и тока, передаваемого на жилы кабеля по действующему процессу с целью полного уничтожения изоляции жил в области, где обнаружено повреждение. Когда прожиг закончен, две жилы объединяются между собой металлическим «мостиком». Кроме специализированных приборов, метод прожига имеется в нескольких видах приборов для проведения испытаний изоляции кабеля.

Проверку силовых кабелей повышенным напряжением
можно проводить различными приборами.