Анализ повреждений кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена
Результаты комплексных исследований работы линии 35 кВ питания ДСП-80 крупного металлургического завода, выполненной с использованием однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Оценка повреждений кабелей, определение их основных причин.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.01.2017 |
Размер файла | 16,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Анализ повреждений кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в сети 35 кВ металлургического завода
M.B. Ильиных
Л.И. Сарин
А.И. Ширковец
В 2008 г. при совместной работе специалистов цеха электроснабжения электротехнической лаборатории металлургического завода и ООО «ПНП Болид» в рамках договора была выполнена работа «Исследование и разработка мероприятий по повышению надежности электроснабжения печи ДСП-80». кабель изоляция полиэтилен
После ввода в эксплуатацию кабельной линии, питающей печь, практически сразу стали происходить пробои кабельных муфт и самих кабелей. Кроме этого, неоднократно происходили аварийные повреждения конденсаторов фильтров на СТК-35 кВ. Это приводило к незапланированному простою ДСП-80, недовыпуску продукции и значительным экономическим потерям. Остро встал вопрос повышения надежности электроснабжения печи ДСП-80, а особенно эксплутационной надежности силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в сети 35 кВ ПС «Электросталь» и конденсаторов батарей фильтров СТК.
Для решения указанных задач необходимо было разобраться в причинах, вызывающих повреждение оборудования, и разработать комплекс мероприятий по повышению надежности его работы.
Линия 35 кВ питания ДСП-80 от ПС «Электросталь» выполнена с использованием семи однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) типа АПвВнг2г 1x630/35-35 кВ (один однофазный кабель - резервный). Кабельная линия была выполнена из двух участков (1 участок - от ячейки до реактора, расположенного на ОРУ, 2 участок - от реактора до ДСП-80), без транспозиции, с заземлением экранов кабелей с двух сторон. Такое конструктивное выполнение линии из одножильных кабелей с изоляцией из СПЭ и заземлением экранов кабелей с двух сторон приводит к появлению в экранах кабеля в нормальном симметричном режиме значительных
токов. Появление таких токов приводит к нарушению теплового режима кабеля, повреждению оболочки кабеля и основной изоляции жилы кабеля.
Проведенный анализ различных видов обследований линии присоединения ДСП-80 позволяет выделить ряд основных причин, приведших к возникновению дефектов и повреждениям линии.
1. Грубые ошибки монтажа кабельной линии фидера ДСП-80:
- несоответствие фактической укладки КЛ проекту.
Согласно проекту на каждую фазу протянуты две нитки кабеля АПвВнг-1(1x630), по три кабеля уложены в «треугольник». Осмотр трассы показал, что фактически укладку КЛ нельзя считать соответствующей проекту: на некоторых участках все шесть кабелей проходят рядом в одном кабельном лотке, в том числе на участках «подъема-спуска». Здесь кабели зачастую ложатся на ребро полки, что приводит к повреждению их внешних оболочек;
- неправильная опрессовка токопроводящих жил кабеля.
Наконечники фирмы ABB, которые были установлены на жилах каждой фазы кабеля, требуют специальной техники для опрессовки, длина опрессованного участка должна составлять 90 мм. Фактически при монтаже кабеля были опрессованы участки длиной 40-45 мм (т.е. в 2 раза меньше, чем нужно), а вместо 6-гранной опрессовки сделана 2-гранная. Проблема была устранена после перехода на опрессователи фирмы REYCHEM, монтаж которых достаточно прост, а потому надежен;
- нарушение допустимого радиуса изгиба кабеля.
При выходе КЛ на эстакаду и по трассе угол изгиба достигал иногда практически 90 градусов при несоблюдении минимального радиуса изгиба, в связи с чем механическая нагрузка была излишней, что вызывало местный перегрев изоляции.
Проблема была решена путем перекладывания кабелей таким образом, чтобы угол изгиба соответствовал минимальному радиусу изгиба согласно требованиям организации-изготовителя (порядка 900 мм). Но, к сожалению, из-за нарушений требований по минимальным радиусам изгиба в изоляции кабелей уже образовались дефекты.
Была ли проверена «геометрия» прокладки кабелей по трассе с оборудованием мест «подъема-спуска» специальными желобами и установкой прокладок из эластичного материала под скобы и хомуты, неизвестно.
2. Нарушение теплового режима кабельной линии по причине протекания сверхтоков в экранах кабелей 35 кВ фидера ДСП-80.
Вследствие переменной нагрузки исследуемой кабельной линии АПвВнг-35-6(1х630/35), обусловленной режимами работы печной установки, рабочий ток фазы и соответственно ток жилы каждой нитки кабельной линии, может значительно меняться -- от единиц до сотен ампер. Поэтому токи в экранах кабеля также изменяются, однако составляют значительную долю от тока жилы -- около 60 % при условии двустороннего заземления экрана. Соответственно при малом сечении экрана это приводит к его значительному перегреву с ускоренным старением изоляции кабеля.
Проблема сверхтоков в экранах кабелей линии на ДСП-80 была решена путем одностороннего разземления их экранов со стороны ПС «Электросталь» . В результате произошло снижение токов в экранах кабелей со 180-270 А (386 А расчетно при максимальной нагрузке печного трансформатора) до 8-10 А (2-3 А расчетно при тех же условиях). Следует отметить, что установка ПРЗ со стороны разземленных концов экранов для защиты изоляции в сетях 6-35 кВ не требуется [1].
Однако при одностороннем разземлении экрана возникает проблема появления напряжения на его незаземленном конце. Расчеты показали, что оно составляет 135 В в нормальном режиме (ток нагрузки по каждой нитке кабеля 660 А) и 3,92 кВ в режиме трехфазного к.з. (ток к.з. 19,2 кА). Это напряжение существенно превышает допустимое при возможности прикосновения к экрану кабеля персонала -- 24 В. Поэтому при одностороннем разземлении экранов кабелей АПвВнг-35-6(1х630/35) в сети 35 кВ необходимо обеспечить недопустимость прикосновения человека к экрану кабеля. В противном случае экран каждой нитки кабеля 35 кВ следует заземлить с двух сторон и решать проблему сверхтоков в экранах однофазных кабелей другим способом.
3. Воздействие на изоляцию кабелей АПвВнг-35-6(1x630/35) высокочастотных перенапряжений при коммутациях элегазового выключателя линии 35 кВ типа HD4/Z ABB и выключателя печного трансформатора типа ISF2 40,5 kV/2500 A Schneider Electric.
Установленные в ячейках ЗРУ-35 кВ ПС «Электросталь» ПРЗ MWK-36 согласно экспериментам не обеспечивают должного уровня ограничения коммутационных перенапряжений, которые фактически превышают 4Ј/ф (80,8 кВ). Перенапряжения, воздействующие на линию 35 кВ при коммутациях выключателя печного трансформатора, как показали экспериментальные исследования, невелики (либо вовсе отсутствуют), однако при частых коммутациях печного трансформатора их воздействие на изоляцию СПЭ также крайне неблагоприятно. Отметим, что число коммутаций выключателя печного РУ 35 кВ, работающего на фидере ДСП, составляло до 400 раз в сутки (в среднем каждые 3,5 мин) и было снижено с целью облегчения условий работы изоляции КЛ-35 кВ.
Для определения остаточного ресурса было проведено диагностическое обследование кабеля методами неразрушающего контроля с определением уровня частичных разрядов и локализацией месторасположения проблемных мест с помощью специализированной аппаратуры OWTSn CDS.
Результаты диагностического обследования кабельной линии 35 кВ фидера ДСП-80 показали наличие мест с повышенным уровнем ЧР в различных местах кабелей, зафиксированы признаки снижения ресурса изоляции двух рабочих кабелей АПвВнг-35-1(1x630/35) из шести, находящихся в эксплуатации (без учета резервного кабеля). В области риска по уровню частичных разрядов в изоляции оказались две концевые муфты -- на резервной нитке кабеля со стороны ДСП-80 и на одной из ниток фазы «С» со стороны ПС «Электросталь». Ниже приведена сводная таблица с данными обследования.
Указанные дефекты были зафиксированы после 1,5 лет эксплуатации кабеля АПвВнг-35-6(1х630/35) и осуществленных мероприятий по частичному устранению ошибок монтажа, изменению режима заземления экранов и нескольких ремонтов с установкой муфт по трассе кабеля. После проведения ремонтов рекомендована повторная диагностика в целях проверки качества монтажа.
В итоге для сети 35 кВ ПС «Электросталь» были обобщены результаты различных диагностических обследований кабелей линии 35 кВ ДСП-80. Выявлены дефекты изоляции кабеля, внешней изоляции экрана кабелей, кабельных муфт, обнаружены признаки снижения ресурса изоляции кабелей. Также были рассмотрены причины повреждения кабелей линии 35 кВ ДСП-80, проанализированы выполненные мероприятия по их устранению и разработаны дополнительные мероприятия по повышению надежности электроснабжения ДСП-80:
* осуществить прокладку резервной кабельной линии;
* для обеспечения высокой эксплуатационной надежности применять в сети 35 кВ электроснабжения ДСП-80 кабелей из сшитого полиэтилена на напряжение не менее 50 кВ;
* выполнить эффективное ограничение перенапряжений в сети 35 кВ ДСП-80.
Для ограничения перенапряжений при однофазных замыканиях на землю и времени их воздействия рекомендовано изменить номинал резистора, установленного в нейтрали сети 35 кВ ПС «Электросталь». Принимая во внимание необходимость повышения ресурса кабельной изоляции линии 35 кВ, питающей ДСП-80, и ввода в эксплуатацию (в дальнейшем) резервной линии на ДСП-80 с уровнем изоляции 35 кВ, что определяет согласно стандарту IEC (МЭК) 60502-2 [2] кратковременную работу кабеля в режимах ОЗЗ, был проведен комплекс расчетов по определению соответствующего номинала резистора. Такое заземление нейтрали позволит отключать любое замыкание на землю в сети 35 кВ электроснабжения ДСП-80 мгновенно либо с выдержкой времени.
Основываясь на результатах расчётов, было рекомендовано с целью повышения надежности электроснабжения ДСП-80 за счет существенного ограничения длительности ОЗЗ и кардинального снижения уровня возникающих перенапряжений при ОДЗ в сети 35 кВ ПС «Электросталь» использование включенного в нейтраль резистора типа РЗ номиналом 1000 Ом, рассчитанного на кратковременную работу в режиме однофазного замыкания на землю. В качестве нейтралеобразующего устройства можно использовать установленный на ОРУ-35 кВ трансформатор ТМГ-1000/35. При этом ДГР типа РЗДПОМ-700/35 на ПС «Электросталь» должен быть выведен из эксплуатации, поскольку применение дугогасящих аппаратов на тупиковых подстанциях с одной линией (в данном случае линия электроснабжения ДСП-80) не допускается согласно ПУЭ.
Для ограничения коммутационных высокочастотных перенапряжений рекомендовано выполнить установку дополнительных ПРЗ. Расчеты показали, что защита от перенапряжений в выявленных по результатам замеров «проблемных» точках будет обеспечена с помощью аппарата типа ОПН-35/40,5-10(11) УХЛ1.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дмитриев М.В., Евдокунин Г.А. Расчет заземления экранов однофазных силовых кабелей 6-500 кВ // Новости электротехники. 2007. №2(44). С.124-128.
2. Международный стандарт МЭК (IEC) 60502-2. Силовые кабели с экструдированной и араматура на номинальное напряжение от 1 кВ (Um = 1,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ) /Часть 2.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сравнительные характеристики силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена и кабелей с бумажно-пропитанной и ПВХ изоляцией. Силовые кабели с медными или алюминиевыми жилами, с изоляцией из силанольносшитого полиэтилена, с оболочкой из полиэтилена.
презентация [1,5 M], добавлен 12.02.2016Использовании для силовых кабелей изоляции из современных полиолефиновых материалов, подвергаемых вулканизации. Обработка полиэтилена на молекулярном уровне. Способы сшивания термопластичных материалов. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.
презентация [1,2 M], добавлен 20.07.2015Использование для силовых кабелей изоляции из современных полиолефиновых материалов, подвергаемых вулканизации. Ухудшение механических свойств при температурах, близких к температуре плавления. Основные способы сшивания термопластичных материалов.
презентация [1,2 M], добавлен 07.11.2013Классификация силовых кабелей. Конструкция жил силовых кабелей. Маркировка силовых кабелей. Прокладка кабельных линий на эстакадах. Рекомендуемые способы применения маслонаполненных кабелей. Электрический расчет маслонаполненного кабеля низкого давления.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 13.06.2012Природа электрического тока. Устройства для передачи электрической энергии и контроля ее параметров. Прокладка кабелей в коллекторах и туннелях. Монтаж полок и стоек. Защита кабелей от механических повреждений. Вспомогательные элементы электрической цепи.
курс лекций [22,6 M], добавлен 09.03.2017Этапы реконструкции существующей линии на базе электрического кабеля связи с заменой системы передачи между г. Казань и г. Набережные Челны. Проектирование вновь строящейся линии с использованием оптических кабелей между г. Набережные Челны и г. Уфа.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 05.11.2011Общие требования и правила при сооружении кабельных линий электропередачи. Монтаж стопорных и стопорно-переходных муфт. Оконцевание кабелей в наружных электроустановках. Особенности монтажа заделок и муфт при использовании алюминиевой оболочки кабеля.
презентация [4,9 M], добавлен 16.04.2012Общая характеристика кабелей, проводов и шин, виды электропроводок и технология их монтажа. Классификация кабелей и кабельных сетей по конструктивным признакам, способы прокладки. Условия, определяющие выбор кабелей, выполнение сетей шинопроводами.
реферат [5,0 M], добавлен 20.10.2009Обзор достижений в кабельной технике и конструкций силовых кабелей. Расчёт конструктивных элементов кабеля: токопроводящей жилы, изоляции; электрических и тепловых параметров кабеля. Зависимость тока короткого замыкания от времени срабатывания защиты.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 04.06.2009Типология и молекулярная структура полиэтилена низкой плотности. Физические и фазовые состояния, термомеханическая кривая и релаксацинные процессы полиэтилена. Фазовые переходы, кристаллизация и стеклование. Теплофизические и электрические свойства.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.06.2014Теоретические расчеты выбора кабелей электроснабжения асинхронных двигателей, разновидность сечения кабелей. Предварительный расчет тока и определение сопротивления элементов. Расчёт уставок защиты магистрального участка сети и плавких предохранителей.
курсовая работа [706,8 K], добавлен 02.01.2011Характеристика электроприемников и источников питания. Расчет электрических нагрузок при проектировании системы электроснабжения. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов, конструктивного исполнения и схемы соединения ГПП, сечения питающих кабелей.
курсовая работа [211,3 K], добавлен 30.12.2013Классификация кабелей и кабельных линий электропередач. Выбор метода прокладки и технология монтажа кабеля. Способы его электрического соединения, основные требования к ним. Техническое обслуживание и ремонт кабельных линий, их основные повреждения.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 09.07.2011Определение суммарной мощности подстанции. Выбор числа и мощности трансформаторов. Расчет токов, проверка по обеспечению термической стойкости кабелей отходящих линий. Выбор схемы соединений, сборных шин, токопроводов и кабелей; конструктивные решения.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 19.12.2014Характер и основные причины повреждений в кабельных линиях, порядок и методы их определения: дистанционные, кратковременной дуги, волновые, измерения частичных разрядов. Виды зондирующих сигналов. Помехи импульсной рефлектометрии и борьба с ними.
контрольная работа [519,1 K], добавлен 20.03.2011Системы охлаждения транспортируемого газа на компрессорных станциях. Принцип работы АВО газа. Выбор способа прокладки проводов и кабелей. Монтаж осветительной сети насосной станции, оборудования и прокладка кабеля. Анализ опасности электроустановок.
курсовая работа [232,3 K], добавлен 07.06.2014Рассмотрение классификации (чугунный, стальной), основных повреждений, причин расслоения пароводяной смеси в экономайзере. Ознакомление с требованиями в конструкции, возможностями, параметрами и сроками безопасной эксплуатации теплообменных аппаратов.
реферат [1,1 M], добавлен 18.04.2010Электрические кабели, провода, шнуры, электроизоляционные материалы и изделия. Металл и трубы. Инструменты для пробивных и крепежных работ, для соединения и оконцовки кабелей. Линии заготовки технологической обработки элементов осветительных установок.
курсовая работа [600,2 K], добавлен 01.02.2011Проект внутреннего и внешнего электроснабжения нефтеперерабатывающего завода. Расчет электрических нагрузок, выбор числа цеховых трансформаторов, силовых кабелей; компенсация реактивной мощности. Выбор оборудования и расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [452,4 K], добавлен 08.04.2013Характеристика электроприемников металлургического завода. Метод коэффициента использования светового потока. Расчёт силовой и осветительной нагрузки. Выбор цеховых и силовых трансформаторов, выключателей, разъединителей. Составление картограммы нагрузок.
курсовая работа [782,0 K], добавлен 12.01.2015