CC BY
139МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИИ
Кучеренко Дмитрий Евгеньевич,
ассистент кафедры применения электрической энергии, Кубанский Государственный Аграрный Университет
Kucherenko D. E assistant of the department of the application of electrical energy, Kuban State Agrarian University
АННОТАЦИЯ
Рассматриваются методы и средства по поиску мест повреждений в кабельных линиях. И предложена оценка технического состояния изоляции КЛ с применением современных диагностических методов. Выделены очевидные преимущества новой технологии.
ABSTRACT
The methods and tools to search for sites of damage in cable lines. And the proposed assessment of the technical condition TC insulation using modern diagnostic techniques. Highlighted obvious advantages of the new technology.
Ключевые слова: Срок службы, кабельные линии, износ, контроль, диагностические методы.
Keywords: Lifetime, the cable line, wear, control, diagnostic methods.
Основной тип кабелей, используемый в электрических сетях, - это кабели с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ) марок ААБ, ААШВ, ААШВУ АББ, АВВБ, АВВГ, АСБ, АСШВ, ЦАСБ с алюминиевыми жилами, и СБ, СК, СШВу с медными жилами и др. Имеются кабели с медными жилами, с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката с защитным покровом типа ПбШв [1, 2, 22, 23, 24, 25]. Для облегчения сложившегося положения в кабельных сетях стали использовать кабели нового поколения, использующие в качестве изоляции сшитый полиэтилен, у которых есть ряд преимуществ по отношению к кабелям с БПИ (КБПИ).
Для планирования, организации и выполнения эксплуатационных и ремонтных мероприятий по каждой КЛ необходимы [3, 6, 7, 9, 26, 27, 28, 29, 30]: 1) исполнительные чертежи на КЛ и другие кабельные сооружения; 2) паспорта КЛ и сооружений; 3) адресные списки кабельных сооружений.
Паспорт КЛ составляется на основе приемо-сдаточной документации и содержит следующую информацию: 1) марка кабеля и его длина; 2) схема трассы с указанием рейперных отметок; 3) данные о соединительных и концевых муфтах; 4) сведения о защите от коррозии, вибрации и механических повреждений; 5) сведения о профилактических испытаниях; 6) сведения о повреждениях и ремонте КЛ; 7) информация о нагрузке КЛ.
Вся эта информация должна находиться в банке данных. Правильно составленный паспорт должен помочь при оценке состояния КЛ и принятия своевременного решения о ремонте линии. В адресном списке указывается наименование сооружения (РП, ТП, туннель, колодец), его диспетчерский номер и адрес ближайшего городского строения.
Ежегодно в рамках составления перечня ремонтов разрабатывается номенклатура работ, в содержание которой входит: 1) сроки выполнения работ; 2) профилактические осмотры трасс КЛ; 3) измерение токовых нагрузок в периоды максимального и минимального потребления мощности; 4) профилактические испытания; 5) контроль нагрева кабеля и блуждающих токов; 6) ремонт КЛ.
Обобщенные значения основных причин повреждения КЛ [8, 16, 19, 20, 21, 31, 32, 33, 34]: предшествующие механические повреждения - 43 %; непосредственные меха-
нические повреждения строительными и другими организациями - 16 %; дефекты в соединительных муфтах и концевых заделках во время монтажа - 10 %; повреждение кабеля и муфт в результате осадки грунта - 8 %. коррозия металлических оболочек кабелей - 7 %; дефекты изготовления кабеля на заводе - 5 %; нарушения при прокладке кабеля - 3 %; старение изоляции из-за длительной эксплуатации или перегрузок - 1 %; прочие и неустановленные причины - 7 %.
Основные причины повреждения КЛ: однофазные замыкания на землю (14,2 %); многофазные замыкания (75,7 %); механические повреждения (5 %); замыкания в муфте, кабельной разделке (5,1 %).
Удельное количество повреждений, связанных с последующим ремонтом КЛ, составляет более 30/100 км в год, что превышает нормативный показатель 7,5/100 км в год более, чем в 4 раза.
На возникновение повреждений в КЛ влияет совокупность следующих основных факторов [8, 16, 17, 18, 35, 36, 37, 38]:
1. Продолжительность нахождения КЛ под рабочими напряжениями и токами, что приводит к физическому износу изоляции при больших сроках эксплуатации.
2. Неудовлетворительное качество изготовления концевых и соединительных муфт КЛ.
3. Механические повреждения силового кабеля при производстве строительных и других работ в зоне трасс КЛ и проявлениях геологических факторов на территории, по которой проходит линия.
4. Коррозия защитных оболочек силового кабеля под воздействием геохимических, гидрологических факторов.
5. Систематические и длительные перегрузки КЛ.
6. Количество коротких замыканий в электрической сети, сопровождающихся протеканием по КЛ больших токов, вызывающих повышенный нагрев и ускоренный износ изоляции.
7. Наличие на участках электрической сети повышенных уровней коммутационных перенапряжений, создаваемых выключателями и приводящих к электрическому пробою изоляции элементов КЛ.
8. Несоответствие испытательного напряжения реальному уровню изоляции КЛ и возможные перенапряжения в электрической сети.
9. Сбои в периодичности профилактических испытаний изоляции КЛ.
10. Нарушение технологии изготовления кабелей, в том числе кабельной изоляции.
11. Нарушения технологии прокладки кабелей (механические напряжения, недопустимые изгибы, механические повреждения при прокладке и др.).
12. Несоответствие кабелей условиям прокладки (подъемы, спуски, вертикальные участки, приводящие к осушению изоляции).
13. Высокие уровни перенапряжений при дуговых и металлических замыканиях в КЛ.
14. Длительная работа участков КЛ с однофазными металлическими и, особенно, с дуговыми замыканиями на землю, приводящая к переходу их в двойные и тройные замыкания, а также в двухфазные и трехфазные КЗ.
15. Температура окружающей среды. Влияние сезонных колебаний температуры.
16. Тепловое влияние кабелей, проложенных в одной траншее.
17. Тепловое сопротивление грунта.
18. Степень компенсации токов замыкания на землю, в том числе способ регулирования индуктивностей заземляющих реакторов.
19. Повышенные потери мощности и энергии в изоляции кабелей с большим физическим износом.
20. Влияние превышений отклонений показателей качества электроэнергии от норм ГОСТ Р 32144-2013.
В зависимости от конкретных условий роль каждого из факторов совокупности, как правило, не одинакова.
В настоящее время существует множество методов и средств по поиску мест повреждений в кабельных линиях, каждый из которых эффективен на определенном этапе производства работ. Большинство из них требует снижения переходного сопротивления в месте повреждения путем дожигания переходного сопротивления изоляции и отключения КЛ. Реализация теоретических работ осуществлялась в разные годы. Наиболее известны работы
Хевисайда, А. Уотерса, М. Вильгейма, Р. Рюденберга, А.К. Манна, Д.Р. Карсона, К.М. Поливанова, Н.И. Гроднева, В.В. Платонова, В.С. Дементьева, А.Д. Дроздова, В.Ф. Бы-кадорова и др. [4, 10, 11, 12, 13, 5, 8] На основе этих теоретических разработок были созданы условия и основа для развития различных по своей физической сущности методов поиска повреждений. Однако проблема быстрого и точного отыскивания повреждений в цепях в КЛ до сих пор является актуальной.
Традиционно поиск повреждений в кабельных линиях, производится в три этапа. На первом этапе отключают КЛ, если удалось определить поврежденную, и дожигают изоляцию. На втором с помощью соответствующих устройств определяют расстояние до места повреждения. На третьем этапе определяют место повреждения на трассе, после чего по очень не простой технологии производятся ре-монтно-восстановительные работы.
Существующие методы поиска повреждений (рис. 1.1) в кабельных линиях подразделяются на два класса: дистанционные и топографические. Теоретическую основу методов поиска повреждений составляют физические процессы, протекающие в кабельной линии при подключении к ней устройств диагностики, и здесь различают методы, основанные на:
1) измерениях параметров аварийного режима;
2) измерении временных интервалов распространения электромагнитных волн по кабельным линиям;
3) зависимости входного сопротивления кабельной линии от частоты напряжения источника;
4) сравнении электрических параметров поврежденной и неповрежденных жил кабельной линии;
5) оценках изменения электромагнитного поля поврежденной кабельной линии при подключении к ней источника питания;
6) фиксации сейсмических колебаний почвы, вызванных разрядами в месте повреждения;
7) фиксации токов растекания в грунте в месте повреждения.
Методы
Дистанционные относительные
Топографические абсолютные
Измерение времени I:и- Зависимость входного Сравнение электрических
-
'5 2-
о р
« о о
i £ X S - £ II ц 2 н
с б i о 2 1 Ö 5
II
I &
Фиксация элсктре- Фиксация сейсмических Фиксация токов нагнитного поля _ао/ш_ растекания в :: п -
3 =
II
;zz g о ja II
3
& & II
< S я
|
i
I щ
е £
= а
'j ~
= £ gl 2 5
Рисунок 1.1 - Классификация методов поиска повреждений кабельной линии.
В свою очередь, методы, основанные на измерении временных интервалов распространения электромагнитных волн, разделяют на импульсные (локационные), волновые и метод колебательного разряда.
При эксплуатации КЛ для выявления неоднородностей
кабелей, вызванных коррозией оболочек или прорастанием водных дендритов в изоляции, сейчас используется метод рефлектометрии - зондирования КЛ с помощью коротких импульсов электрического поля и прием сигналов, отраженных от неоднородностей линий (рис. 1.2).
I Jffl »I Ш ЧИ1 ' ГЧ Ж 1*1 411 4W4 ЯН1 ГЯ1Ч .+7?|
Рисунок 1.2 - Рефлектограмма участка КЛ с неоднородностями.
Прямоугольный импульс, двигаясь вдоль КЛ, затухает и отражается от участков изменения волнового сопротивления кабеля. Имеется ряд признаков, по которым определяется характер неоднородности. Отражение зондирующего импульса от участка с повышенной локальной емкостью из-за появления водных дендритов происходит с изменением полярности импульса на противоположную. Отражение зондирующего импульса от локального участка с повышенной индуктивностью идет с сохранением полярности отраженного сигнала. Сравнение рефлектограмм, полученных в разное время, позволяет отмечать образование новых локальных дефектов КЛ и заблаговременно выполнить необходимые эксплуатационные мероприятия.
Для обеспечения надежной работы силовых КЛ в настоящее время в России и других государствах бывшего СССР применяется система планово-профилактических испытаний, при которой кабели периодически подвергаются испытаниям постоянным напряжением в 4-6 раз превышающим номинальное напряжение КЛ с измерением токов утечки. Это делается для того, чтобы предупредить пробой ослабленного места. КЛ 6-10 кВ испытывают пятикратным номинальным напряжением в течение 5 минут для каждой фазы не реже одного раза в 3 года. В процессе испытания обращают внимание на характер изменения тока утечки. КЛ считается выдержавшей испытание, если не произошло пробоя и толчков тока утечки или его нарастания, после того как ток достиг установившегося значения. До и после испытания измеряют сопротивление изоляции мегомметром на 2,5 кВ, которое не нормируется, но должно быть не менее нескольких МОм.
Многолетним опытом эксплуатации КЛ напряжением до 10 кВ установлено, что при профилактических испытаниях повышенным напряжением постоянного тока могут быть выявлены только грубые местные дефекты в изоляции кабеля или в муфтах. Если же в ослабленном месте
прочность изоляции сохранилась на уровне 25-30 %, то пробоя в лабораторных условиях может и не произойти [14, 15].
Практика показывает, что планово-профилактические испытания повышенным постоянным напряжением даже в случае их успешности не только не гарантируют безаварийную последующую работу КЛ, но и во многих случаях приводят к сокращению последующего срока службы КЛ.
Особенно опасны подобные испытания для КЛ с длительными сроками эксплуатации или с сильно состаренной изоляцией. Кроме того, испытанию повышенным постоянным напряжением иногда вынужденно подвергают силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), которые находят все более широкое применение и используются как вставки на кабельных линиях с бумажной пропитанной изоляцией. Испытания не только практически бесполезны, так как сшитый полиэтилен обладает высокой электрической прочностью и малыми токами утечки, но и оказывают негативное воздействие на полиэтиленовую изоляцию.
Как правило, официальные данные об удельной повреждаемости КЛ 6-10 кВ не содержат информации о повреждениях КЛ, выявленных на стадии испытания. Для разработки мероприятий по сокращению повреждений в КЛ требуется тщательное исследование причин технологических нарушений и принятие мер по сокращению внезапных отключений в электрических сетях. Однако в обследуемых агропромышленных районах согласно РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» профилактические испытания КЛ шестикратным выпрямленным напряжением не проводятся по причине наличия КЛ со сроком эксплуатации более 15 лет, на которых удельное число повреждений составляет 30/100 км в год. Поэтому необходимо использовать другие методы исследования и критерии надежности КЛ и сопутству-
ющей арматуры в ходе эксплуатации, в процессе замены и ввода нового электрооборудования. Такими доступными на сегодняшний день методами и критериями являются:
- испытание КЛ напряжением сверхнизкой частоты 0,1 Гц вместо испытаний постоянным напряжением. Подобные испытания рекомендуются и для новых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена;
- представленный метод рефлектометрии, реализуемый в мобильных электролабораториях, оборудованных диагностическими приборами «Рейс 105-305»;
- диагностика КЛ методом возвратного напряжения, основанная на измерении и анализе возвратного напряжения в изоляции каждой фазы кабеля после зарядки постоянным напряжением и кратковременной его разрядки с последующим определением состояния, степени старения и наличия влаги в бумажно-пропитанной изоляции кабелей;
- определение величины позволяющей проверить наличие в изоляции воздушных включений и частичных разрядов, которые становятся причиной старения и последующего пробоя кабеля.
Рассмотренные методы контроля состояния КЛ указывают на непрерывный и напряженный поиск исследователями путей решения проблемы. Однако их обилие говорит о том, что задача продолжает оставаться актуальной и требуется ее решение на основе принципиально новых подходов, базирующихся на принципах неразрушающих технологий.
Использование неразрушающих методов контроля и получаемых результатов диагностики делает возможным определение остаточного ресурса КЛ и выполнение эксплуатационных мероприятий, технического обслуживания и ремонта «по состоянию электрооборудования».
Необходимость внедрения неразрушающих методов диагностики силовых КЛ, прогрессивных методов и средств поиска мест повреждений с использованием нового оборудования связана с сокращением времени поиска аномалий, повышением режимной надежности КЛ и надежности электроснабжения потребителей.
Для реализации методики неразрушающей технологии технической диагностики можно использовать информацию из электромагнитного поля вокруг кабеля, через оценки характеристик пространственной структуры поля на диагностируемом элементе.
Список литературы:
1. Белорусов Н.И., Саакян А.Е., Яковлева А.И. Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник. - М.: Энер-гоатомиздат, 1988. - 536 с.
2. Беляков Ю.С. Актуальные вопросы определения мест повреждения ВЛЭП. - СПб.: ПЭИпк, 2005. - 67 с.
3. Берман В.И., Феськов Е.М., Юркевич В.М. Измерение распределения напряженности электрического поля трех-жильного кабеля / Электротехника, 1997. - № 6.
4. Дементьев В.С. Как определить место повреждения в силовом кабеле. М.: Энергия, 1980. - 72 с.
5. Методы контроля состояния кабельных линий. Сборник методических пособий ОРГРЭС. Раздел 13. - М.:СПО ОРГРЭС, 1997 - 23 с..
6. Платонов В.В., Быкадоров В.Ф. Определение мест повреждения на трассе кабельной линии. - М.: Энергоато-миздат, 1993. - 256 с.
7. Рюденберг Р. Переходные процессы в электроэнергетических системах. - М.: ИИЛ, 1955. - 714 с.
8. Сазыкин В.Г., Кудряков А.Г. Проблемы изношенного электрооборудования в современной энергетике // Международный научно-исследовательский журнал, 2015. - № 7. - С. 89-91.
9. Сви П.М. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения. - М.: Энергоатомиздат, 1992.
- 240 с.
10. Султанов Г.А., Чайкин В.П., Демченко В.Т., Чайкин В.В. Визуальные и псофометрические характеристики отказов кабельных линий электропередачи / Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы развития городских электрических сетей в современных условиях». - Краснодар, «Советская Кубань», 2000. - С. 27-37.
11. Султанов Г.А., Чайкин В.П., Чайкин В.В. Поиск мест повреждения изоляции кабельных линий электропередачи без отключения потребителей / // Материалы региональной научно-практ. конференции.- Краснодар: КГАУ, 1998. - Вып. 370. - С. 41-42.
12. Кучеренко Д.Е., Кочубей Е.А./ Методы диагностики кабельных линий. - Материалы VI Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики в АПК». - г. Саратов, 2015 - с.130-131.
13. Кочубей Е.А., Диденко Е.Р. / Оценка технического состояния кабельных линий. - Материалы Международной научно-практической конференции «Роль и место информационных технологий в современной науке, - г. Саранск, февраль 2016 г. - с. 23-25.
14. Koudriakov, A.G. Causes of worn out electrical equipment / A. G. Koudriakov, V. G. Sazykin // The Third International Conference on Eurasian scientific development.
- Vienna, 2014. - Р. 153-156.
15. Сазыкин В. Г., Кудряков А. Г., Султанов Г. А., Кочубей Е.А./ Повышение надёжности элементов электрической сети.- Сборник научных статей по итогам Международной научно-практической конференции «Теоретические и практические аспекты развития науки: медицинские науки, фармацевтические науки, технические науки, философские науки, педагогические науки, экономические науки, филологические науки, психологические науки». - г. Санкт-Петербург, 2014- с. 72-77.
16. Дементьев В.С. Как определить место повреждения в силовом кабеле. М.: Энергия, 1980. - 72 с.
17. Платонов В.В., Быкадоров В.Ф. Определение мест повреждения на трассе кабельной линии. - М.: Энергоато-миздат, 1993. - 256 с.
18. Сазыкин В.Г., Кудряков А.Г. Нетребко С.А. Теоретический и практический аспекты повышения надежности кабельных линий электропередачи // Коллективная монография: Актуальные вопросы технических наук: Теоретический и практический аспекты. - Уфа: Аэтерна, 2014. - С. 127-154.
19. Пешков И.Б. Новые направления в разработке методов определения ресурса кабелей и проводов // Электриче-
ство, 1985. - № 4. - 20-22.
20. Положение ОАО «Россети» о единой технической политике в электросетевом комплексе. - М.: ОАО «Россети», 2013. - 196 с.
21. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 312 с.
22. Андре Анго. Математика для электро- и радиоинженеров. - М.: Наука, 1967. - 780 с.
23. Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей. - М.: Связь, 1972. - 326 с.
24. Андронов А.А, Витт А.А., Хайкин С.Э. Теория колебаний. - М.: ФМЛ, 1981. - 568 с.
25. Баутин Н.Н. Леонтович Е.А. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости. - М.: Наука, 1976. - 495 с.
26. Султанов Г.А., Чайкин В.П., Демченко В.Т., Чайкин В.В. Техническая диагностика параметров городских электрических сетей. // Энергетик, 2002. - № 10. - С. 25-26.
27. СТО 56947007-29.240.014-2008. Укрупненные показатели стоимости сооружения (реконструкции) подстанций 35-750 кВ и линий электропередачи напряжением 6, 10-750 кВ. - М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 2008. - 12 с.
28. СТО 70238424.29.240.20.009-2009 Силовые кабельные линии напряжением 0,4-35 кВ. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования. - М.: НП «ИНВЭЛ», 2009. - 120 с.
29. Старик Д.Э. Как рассчитать эффективность инвестиций. - М.: Финстаинформ, 2006. - 93 с.
30. Тюрин Ю.Н. Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере / Под. ред. В.Э. Фигурнова. - М.: ИНФРА-М, 1998. - 528 с.
31. Тьюки Дж. Анализ результатов наблюдений. Разведочный анализ. - М.: Мир, 1981. - 696 с.
32. Холодный С.Д. Методы испытаний и диагностики кабелей и проводов. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 200 с.
33. Шабанов, В.А. Методы диагностики силовых кабелей // Электротехника, 2002. - № 7. - С. 51-53.
научный журнал «Инновационная наука», 2015. - № 5, т. 1. - С. 79-82.
34. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. - М.: Наука, 1978. - 831 с.
35. Канискин В.А., Костенко Э.М., Гаджибеков А.И. Не-разрушающий метод определения ресурса электрических кабелей с полимерной изоляцией в условиях эксплуатации //Электричество, 1995. - № 5.
36. Ковалев В.В. Методы оценки инвестиционных проектов. - М.: Финансы и статистика, 2008. - 144 с.
37. Лебедев Г.М., Бахтин Н.А., Брагинский В.И. Математическое моделирование локальных дефектов изоляции силовых кабелей 6-10 кВ // Электричество, 1998. - № 12. - С. 23-27.
38. Лебедев Г.М., Бахтин Н.А., Брагинский В.И. Определение дефектов изоляции кабельных линий высокочастотным методом контроля // Электрика, 2003. - № 7. - С. 37-40.
МЕТОД АНАЛГЕЗИИНОИ ЭЛЕКТРОФИЗИОТЕРАПИИ КРС
Гранкина Наталия Александровна,
кандидат технических наук, доцент кафедры применения электрической энергии, Кубанский Государственный
Аграрный Университет Кучеренко Дмитрий Евгеньевич, ассистент кафедры применения электрической энергии, Кубанский Государственный Аграрный Университет
Grankina N.A. candidate of technical Sciences, associate Professor of application of electric energy, Kuban State Agrarian University
Kucherenko D. E assistant of the department of the application of electrical energy, Kuban State Agrarian University
АННОТАЦИЯ
В работе рассматриваются доминирующие частоты, а также вариации частоты и формы импульсов биоэлектрической активности миометрия которые могут выполнять роль технического условия при моделировании импульсов для аналгезийной ветеринарной электрофизиотерапии в целом.
ABSTRACT
In work the dominating frequencies, and also variations of frequency and a form of impulses of bioelectric activity of a myometrium which can carry out a technical specification role at model operation of impulses for an analgeziyny veterinary electrophysiotherapy in general are considered.
Ключевые слова: электростимуляция, биопотенциал, электрофизиотерапия, миометрий.
Keywords: electrical stimulation, action potential, electrophysiotherapy, myometrium.
В последнее время в мире все чаще уделяется внимание не только эффективности, целесообразности и экологич-ности мероприятий, производимых в ветеринарном акушерстве, но также затрагиваются и этические аспекты.
Применение электрофизиотерапии как альтернативного медикаментозному способу лечения общепризнанна, но её методологическое и техническое обеспечение разви-
то весьма слабо. Поиски оптимальных режимов электростимуляции имеют значительную хронологию и продолжаются в настоящее время.
Нашей задачей было создание формы электрофизои-терапевтического импульса, который бы обеспечивал эффективность воздействия и был наименее дискомфортен для животного.
