Пробой внешней линии электроснабжения. Причины повреждений и способы обнаружения

Повреждение электрического кабеля, питающего промышленные и коммерческие объекты электроэнергией, считается аварийной ситуацией, которая чревата серьезными последствиями – полным обесточиванием, скачками напряжения, возникновением коротких замыканий, возгоранием энергопотребляющего оборудования и пожарами. Внешняя электропроводка при таких авариях частично или полностью выходит из строя, требует срочного ремонта, а в случае с подземной прокладкой силовых кабелей – сложного и дорогостоящего ремонта.

Главная проблема внешней электропроводки с подземной прокладкой токопроводящих проводов – затрудненный доступ к самому кабелю, невозможность визуально и быстро определить место и сложность повреждения без использования современной диагностической аппаратуры. Очень часто владельцы энергопотребляющих объектов даже не имеют документации по расположению электрических магистралей под землей (обычно, если технологическое присоединение проводилось несколько десятилетий назад).

Региональные электросетевые компании с ограниченными техническими и финансовыми возможностями часто неспособны оперативно ликвидировать повреждение подземной внешней электропроводки, либо предлагают ремонт силовых кабелей в качестве отдельной дорогостоящей услуги. Что делать в этом случае владельцам предприятий и компаний?
 

Почему повреждается силовой кабель?

В отличие от электрокоммуникаций воздушной прокладки, подземные магистрали питания не подвержены внешним погодных воздействиям и хорошо защищены от прямых механических нагрузок. Обычно кабель имеет надежную изоляцию, упакован в экранирующую оплетку и укладывается в траншею внутри труб или гофр. Повредить такую токопроводящую жилу сложно.

Тем не менее, подземные силовые кабели выходят из строя достаточно часто и причин тому множество:

- заводской брак провода/изоляции или естественный износ;

- неграмотный электромонтаж и ненадежная изоляция соединений;

- некорректная установка релейной защиты и заземления кабеля;

- случайные повреждения при укладке кабеля в траншею;

- деформации и обрывы токопроводящей жилы при смещении грунтов;

- повреждение коммуникаций при проведении рядом земляных работ без плана размещения подземных коммуникаций.

Отдельная категория поломок – плавающие пробои, то есть, короткие замыкания кабелей из-за вышеперечисленных причин, а также из-за неправильного выбора сечения электрокабеля, превышения силовых нагрузок, серьезных перепадов напряжения.

Часто неисправность магистрали можно определить еще на стадии пуско-наладочных работ (замеры потенциалов при запуске технологического присоединения), но нередки случаи, когда дефект обнаруживается уже после сдачи подключения в эксплуатацию, либо через несколько лет.

И здесь возникает проблема: как найти место повреждения и точно определить его причину, чтобы оперативно провести ремонт поврежденных кабелей? Следовательно, решать задачу необходимо с проведения диагностики подземных кабельных коммуникаций.

 

Основные виды неисправности силового кабеля

Чтобы выполнить качественный и эффективный ремонт электромагистрали, необходимо точно определить неисправность силового кабеля.

Основных таких неисправностей четыре:

- Однофазное замыкание на землю. В результате повреждения изоляции одной из токоведущих фаз, жила замыкается на экранирующую оболочку. В результате наблюдаются сильные скачки фазных напряжений (заплывающий пробой изоляции при высоком сопротивлении), перекос напряжения в фазах (замыкание при малом напряжении) или исчезновение напряжения на неисправной фазе. Такая поломка опасна и может привести к междуфазному замыканию большого участка электропроводки.

- Междуфазное замыкание на землю. В результате естественного или принудительного повреждения изоляции, замыкаются две и более токопроводящих фаз, что крайне опасно и ведет к появлению высоких токов и разрушению кабеля.

- Обрыв кабеля. Обычно – результат серьезного внешнего или внутреннего (сдвиг грунтов) механического воздействия. Как результат: повреждение изоляции, замыкание фаз на землю, межфазное замыкание, обесточивание, возгорание.

- Комбинированная неисправность. Сразу несколько разнотиповых повреждений, которые сложно правильно диагностировать. Способны полностью вывести из строя участок сети.

То есть, электрический кабель подземной прокладки либо получает пробой (замыкание), либо разрывается. Причины и последствия могут быть разными. Задача: найти место повреждения и локализовать его, пока ситуация не привела к более серьезной аварии или полному выходу магистрали из строя.
 

Поиск повреждений силового кабеля подземной прокладки

Поиск места пробоя или замыкания электрического кабеля – первый этап комплекса ремонтных работ поврежденной электромагистрали. Он предполагает несколько важных последовательных этапов.

Трассировка кабеля

Прежде всего, специалистам аварийной службы необходимо найти место залегания и определить глубину прокладки электрокабеля на местности, то есть, провести трассировку магистрали. Это важно в случаях, когда отсутствует детальная инженерная документация о прокладке подземной силовой трассы, на участке проложено множество электрокоммуникаций, линия имеет множество ответвлений.

Методы трассировки силовых кабелей:

- Пассивный – применяется для кабелей, которые находятся под напряжением и создают вокруг жилы электромагнитное поле с частотой до 50 Гц. С помощью трассоискателя (кабельного локатора) по этой частоте определяется точное местоположение траншеи с кабелем. Однако, если под землей несколько кабелей под нагрузкой – метод не годится. 

- Активный – применяется для идентификации «своего» кабеля среди других коммуникаций или для поиска обесточенного провода. К трассоискателю подключается генератор с индукционной антенной, который наводит в кабеле сигнал нужной частоты.

Эти методы электрической «эхолокации» позволяют точно определить расположение (трассировку) и глубину залегания кабеля на местности, но не рассчитаны на идентификацию зоны и места повреждения токопроводящей жилы. Поэтому далее выполняется второй этап – дефектоскопия.  

Дефектоскопия зоны повреждения кабеля

Определение места пробоя или обрыва электрического кабеля должны производить специалисты лицензированных электроизмерительных лабораторий, использующие сертифицированное измерительное оборудование и ряд современных технологий ОМП:

Дистанционные – относительные методы определения расстояния до зоны повреждения кабеля:

- Импульсный – определение расстояния до места пробоя с помощью зондирующих электрических импульсов, снимающие показатели сопротивления с исправных/неисправных участков сети. Оптимален при однофазных/междуфазных замыканиях жил на землю.

- Емкостный – определение расстояния до места повреждения с помощью показателей емкости жил, которые измеряются с помощью мостов переменного тока. Оптимален при обрывах токопроводящих фаз.

- Колебательный – определение расстояния до поврежденной зоны кабеля с помощью высоковольтного разряда, который создает электромагнитные волны в месте поломки. Оптимален при однофазных замыканиях на землю.

- Волновой – определение зоны повреждения с помощью высоковольтной электромагнитной волны (конденсатор), которая вызывает пробои сопротивления в месте поломки. Оптимален при однофазном/междуфазном замыкании на землю.

- Петлевой – определяет зону повреждения изоляции с помощью измерения величины сопротивления в месте пробоя. 
 

Топографические – методы точного определения места повреждения силового кабеля на местности:

- Акустический – определяет место пробоя изоляции с помощью электроимпульса, изменяющего тон звуковых колебаний над пробоем. Оптимален при всех типов неисправностей силового кабеля.

- Потенциальный – определяет место повреждения кабеля с помощью фиксации разницы электрических потенциалов на грунте вдоль электромагистрали. Оптимален для всех видов неисправностей проводки.

- Индукционный – определяет место повреждения с помощью замеров уровня магнитного поля, которое возникает при протекании тока по жиле. Оптимален для всех видов неисправностей.

Таким образом, применяя различные методы дефектоскопии, специалисты могут с высокой точностью определить точное место пробоя/обрыва силового кабеля и установить характер и масштабы повреждения, что существенно сокращает время диагностики и упрощает выбор методов ремонта кабельной магистрали в каждом конкретном случае.
 

Ремонт силового кабеля

Поиск пробоя/обрыва кабеля выполняется, выполненный с применением современных технологий дефектоскопии обычно дает точную и полную картину повреждений подземной кабельной проводки.

После этого принимается решение о способе локализации дефекта и выполняется необходимый комплекс ремонта:

- земляные работы (выкапывание кабеля в траншее);

- восстановление целостности участка поврежденного кабеля (снятие старой оболочки и брони, изоляции и поврежденных сегментов жилы);

- сварка или пайка места обрыва, установка термоусаживающей муфты на место ремонта;

- установка новой оболочки и брони участка кабеля;

- тестовое испытание производительности кабельного соединения высоким напряжением (составляется протокол испытаний);

- восстановление земляной подушки над зоной ремонта.

Как видите ремонт поврежденных кабелей имеет вполне четкий протокол мероприятий и не должен представлять серьезной проблемы при адекватном и своевременном реагировании. Однако есть нюанс: трассировка и дефектоскопия силовых кабелей разрешена только лицензированным электроизмерительным лабораториям с сертифицированным оборудованием.

Доступ к таким лабораториям есть не в каждом регионе РФ, а измерения и расчеты стоят дорого. Поэтому электросетевые компании и не хотят браться за такую работу (не имеют лицензии на проведение электроизмерительных расчетов), либо запрашивают высокую стоимость услуг. Что делать владельцам коммерческих и промышленных объектов, электропитание которых затруднено из-за поврежденных силовых кабелей подземной прокладки?

В Москве и Московской области решить проблему ремонта подземных кабельных магистралей юридическим лицам помогут специалисты группы компаний «ЭЛЕКТРИМ».

Мы изучаем состояние объекта и электрооборудования на нем, привлекаем лицензированную электроизмерительную лабораторию для выполнения трассировки и дефектоскопии поврежденных кабелей (составляется протокол измерений), выбираем способ ремонта и выполняем полный комплекс электромонтажа, проводим испытания отремонтированной магистрали. После завершения работ, заказчик получает на руки официальный протокол испытаний с подтверждением исправности линии электропитания.
 

Важно! Земляные работы по вскрытию кабельной магистрали в месте повреждения и засыпке траншеи после ремонта заказчик выполняет своими силами.