Испытание сшитого полиэтилена аидом

Испытание сшитого полиэтилена аидом normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

При написании статьи про испытания повышенным напряжением кабелей с бумажной, пластмассовой и резиновой изоляцией, я не уделил внимания кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Хотя стоило, ведь методика их испытаний принципиально отличается.

В данной статье я хотел бы подробно раскрыть все нюансы по испытанию кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), т.к. ни в ПУЭ (скачать последнее издание ПУЭ-7), ни в ПТЭЭП, об этом ни слова не сказано, а нормы испытаний для этих кабелей взяты из рекомендаций заводов-изготовителей, различных стандартов и ГОСТов (в том числе и зарубежных), которые значительно разнятся между собой.

Итак, поехали.

В настоящее время у нас на предприятии на замену распространенным высоковольтным кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией марки ААШв все чаще приходят кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, сокращенно, СПЭ. Вот, например, один из последних проектов.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_1

Согласно этого проекта, от распределительной подстанции напряжением 10 (кВ) до комплектной трансформаторной подстанции КТПН 10/0,4 (кВ) необходимо проложить кабель из сшитого полиэтилена марки АПвВнг(А)-LS (3х95).

Что же за кабели такие из сшитого полиэтилена?! И в чем заключается их преимущество?!

На примере кабеля АПвВнг(А)-LS рассмотрим его расшифровку и конструкцию:

  • А — токопроводящая жила из алюминия
  • Пв — изоляция жил из сшитого полиэтилена (СПЭ)
  • Внг-LS — заполнитель и оболочка из ПВХ пластиката пониженной горючести с пониженным газо- дымовыделением
  • (А) — категория исполнения в части пожарной безопасности

Кабель изготавливается с многопроволочными алюминиевыми жилами (1) круглого сечения (класс гибкости 2). Поверх каждой жилы методом экструзии накладывается экран из электропроводящей пероксидносшиваемой полиэтиленовой композиции (2). Далее жила изолируется пероксидносшиваемым полиэтиленом (3). На изолированную жилу методом экструзии снова накладывается экран из электропроводящей пероксидносшиваемой полиэтиленовой композиции (4). Затем на жилу накладывается комбинированный экран, состоящий из слоя электропроводящей бумаги или полимерной ленты (5), и повива из медных проволок (6), поверх которых спирально наложена медная лента.

Полученные три экранированные жилы скручиваются вокруг жгута из ПВХ пластиката (7) пониженной пожароопасности. Далее промежутки между жилами заполняются ПВХ пластикатом (8) пониженной пожароопасности и поверх накладывается оболочка из ПВХ пластиката (9) пониженной пожароопасности.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_2

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_1

Приведу определение сшитого полиэтилена, взятое из ГОСТа Р55025-2012, п.3.7:

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_4

Вот так выглядит этот кабель в реальности. Слева, в красной оболочке, как раз таки, наш рассматриваемый кабель АПвВнг-LS, только другого сечения.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_3

Кабели из сшитого полиэтилена могут быть не только многожильными, но и одножильными.

ispytanie_kabelya_povyshennym_napryazheniem_испытание_кабеля_повышенным_напряжением

Про остальные марки кабелей СПЭ Вы можете более подробнее почитать на соответствующих ресурсах. Сейчас я на этом останавливаться не буду.

Кабели из сшитого полиэтилена обладают рядом преимуществ, таких как:

  • отсутствие масла, что исключает возможность его вытекания при прокладке кабеля на разных перепадах высот («выдавленное» масло, или вязкий изоляционный пропиточный состав, высушит разделку, что в итоге может привести к короткому замыканию — примеры с такими авариями как раз таки приведены в статье про последствия при коротком замыкании)
  • высокие изоляционные характеристики при низких диэлектрических потерях
  • повышенная нагрузочная способность, по сравнению с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией (например, ААШв)
  • значительный срок службы (не менее 40 лет), что на 10 лет больше, чем у того же кабеля ААШв
  • гибкость кабеля позволяет прокладывать его в труднодоступных местах
  • возможность прокладки при отрицательных температурах, вплоть до -15°С
  • небольшой вес по сравнению с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией

К недостаткам я бы отнес следующее:

  • высокая стоимость
  • необходимость прохождения обучения по его монтажу и ремонту
  • необходимость в специальном инструменте для его монтажа и ремонта
  • высокая стоимость испытательной установки, но об этом поговорим чуть позже

Я никого не принуждаю и не заставляю прямо сейчас брать и переходить на кабели СПЭ — каждый сам для себя делает выбор в ту или иную сторону. Хотя скажу, что переход на данный вид кабеля у нас на предприятии, да и вообще, по городу, идет не совсем охотно и, возможно, что это связано больше с его перечисленными недостатками, а именно стоимостью и затратами на обучение, инструмент и испытательную установку.

А сейчас перейдем непосредственно к теме статьи.

Нормы испытаний кабелей из сшитого полиэтилена

Вы уже знаете, что кабели с бумажно-пропитанной изоляцией необходимо испытывать постоянным (выпрямленным) напряжением. Так вот запомните, кабели из сшитого полиэтилена испытывать постоянным напряжением не допустимо!

Так почему же кабели СПЭ необходимо испытывать только переменным напряжением?!

Сильно вдаваться в физические и химические процессы я не буду, но при проведенных исследованиях было выявлено, что при испытании кабеля СПЭ постоянным (выпрямленным) напряжением в слое изоляции из сшитого полиэтилена и на поверхности проводящих экранов возникает накопление локальных объемных зарядов, которые в конечном счете могут привести, либо к значительному снижению срока службы кабеля, либо к пробою его изоляции. Данному явлению больше всего подвергнуты кабельные муфты, т.к. они являются наиболее слабыми элементами кабельной линии.

Ниже я приведу все найденные мной нормы по испытаниям кабелей СПЭ, а затем расскажу какой вариант мы применяем в нашей электротехнической лаборатории (ЭТЛ).

1. Инструкции заводов-изготовителей по эксплуатации кабелей из сшитого полиэтилена

Не удивительно, но именно здесь я и нашел отличия по нормам испытаний. Что ни инструкция, то свои требования…

Вот например, в инструкции Кольчугинского завода «Электрокабель» сказано, что токоведущие жилы необходимо испытывать относительно экрана следующим испытательным переменным напряжением:

  • 3Uо частотой 0,1 (Гц) в течение 1 часа
  • Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (1 сутки)
  • 2Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 1 часа

При проведении испытаний остальные жилы и экраны кабеля должны быть обязательно заземлены.

ispytanie_kabelya_povyshennym_napryazheniem_испытание_кабеля_повышенным_напряжением

Обратите внимание, что Uо — это фазное напряжение, т.е. напряжение между фазой и «землей» (заземленной нейтралью). Кстати, здесь многие путаются и уже на этом этапе допускают ошибки, которые приводят к преждевременному выходу кабеля СПЭ именно при испытаниях.

Система электроснабжения внутризаводских сетей напряжением 10 (кВ) нашего предприятия выполнена с изолированной нейтралью, а это значит, что фазное напряжение Uо составляет в корень из 3 раз меньше, чем линейное напряжение сети, т.е. при линейном напряжении 10,5 (кВ) фазное напряжение составляет порядка 6 (кВ).

konstrukciya_i_sxema_podklyucheniya_ntmi-10_конструкция_и_схема_подключения_НТМИ-10_12

Получается, что кабель из сшитого полиэтилена напряжением 10 (кВ) необходимо испытывать следующим образом:

  • 18 (кВ) частотой 0,1 (Гц) в течение 1 часа
  • 6 (кВ) промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (1 сутки)
  • 12 (кВ) промышленной частотой 50 (Гц) в течение 1 часа

Таблица по остальным классам напряжений:

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_5

Испытание сверх низкой частотой (СНЧ) обусловлено тем, что изменение полярности заряда компенсирует уже накопленные заряды, тем самым разряжая их. Но особенно эффективно происходит испытание кабеля именно сверх низкой частотой 0,1 (Гц) синусообразной формы.

Помимо основной изоляции, необходимо испытывать и оболочку кабеля, но при условии, что кабель проложен в земле. Это испытание проводится постоянным (выпрямленным) напряжением 10 (кВ) в течение 1 минуты. Испытательное напряжение прикладывается между экраном и «землей» (заземляющим устройством). После испытаний экран кабеля необходимо заземлить на время не менее 1 часа.

В инструкции совместной разработки ОАО «ВНИИКП» и ОАО «Фирма ОРГРЭС» требования к испытаниям несколько отличаются:

  • 5Uо частотой 0,1 (Гц) в течение 15 минут
  • Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (1 сутки)

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_8

Но, как альтернатива испытанию переменным напряжением, предлагается испытание кабеля проводить постоянным (выпрямленным) напряжением 4Uо в течение 15 минут. Таким образом, кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 10 (кВ) допускается испытывать постоянным (выпрямленным) напряжением 24 (кВ) в течение 15 минут.

Вот данные для испытаний кабелей с другими классами напряжений.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_6

Требования по испытанию оболочек кабеля в этой инструкции аналогичны, только постоянное (выпрямленное) напряжение 10 (кВ) должно быть приложено между экраном и заземлителем на время 10 минут, вместо 1 минуты.

2. Государственный стандарт ГОСТ Р 55025-2012

Согласно ГОСТ Р 55025-2012, п.10.6, кабели после прокладки и монтажа испытываются следующим образом:

  • 3Uо частотой 0,1 (Гц) в течение 1 часа
  • Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (1 сутки)
  • 2Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 1 часа

Как видите, нормы испытаний кабелей из сшитого полиэтилена, по сравнению с инструкцией Кольчугинского завода «Электрокабель», ни чем не отличаются.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_5

Но в данном ГОСТе есть небольшое дополнение о том, что допускается испытывать кабели постоянным (выпрямленным) напряжением 4Uо в течение 15 минут, аналогично, как и по инструкции совместной разработки ОАО «ВНИИКП» и ОАО «Фирма ОРГРЭС».

Таким образом, кабель СПЭ напряжением 10 (кВ) допускается испытывать постоянным (выпрямленным) напряжением 24 (кВ) в течение 15 минут.

Вот данные для испытаний кабелей с другими классами напряжений.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_6

Что касаемо оболочки, то требования к ее испытанию аналогичные требованиям инструкции заводов-изготовителей (см. выше).

3. Международный стандарт МЭК (IEC) 60502-2

В международном стандарте МЭК (IEC) 60502-2, п.20.2 сказано, что после монтажа кабеля и арматуры рекомендуется испытывать его следующим образом:

  • 2Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 5 минут
  • 2Uо промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (1 сутки)

Как видите, нормы испытаний, по сравнению с перечисленными выше инструкциями и ГОСТом, немного отличаются. Но удивительно то, что в данном стандарте ни слова не сказано про сверх низкую частоту 0,1 (Гц) при испытаниях.

Таким образом, для кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 10 (кВ) испытательное напряжение должно составлять:

  • 12 (кВ) промышленной частотой 50 (Гц) в течение 5 минут
  • 12 (кВ) промышленной частотой 50 (Гц) в течение 24 часов (сутки)

Вот таблица для остальных классов напряжений.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_9

Но в этом международном стандарте МЭК (IEC) 60502-2 предлагается альтернатива испытанию переменным напряжением, т.е. допускается испытывать кабели постоянным (выпрямленным) напряжением 4Uо в течение 15 минут. Но при этом ниже имеется примечание, что данный вид испытаний может привести к пробою изоляции кабеля!

Таким образом, кабель СПЭ напряжением 10 (кВ) допускается испытывать постоянным (выпрямленным) напряжением 24 (кВ) в течение 15 минут, что полностью совпадает с требованиями инструкции совместной разработки ОАО «ВНИИКП» и ОАО «Фирма ОРГРЭС», и ГОСТа Р 55025-2012.

Вот данные для испытания кабелей с другими классами напряжений.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_6

По испытанию оболочек кабелей в данном стандарте ничего не сказано, а идет перенаправление на другой международный стандарт МЭК (IEC) 60229 (Раздел 5), которого в открытом доступе я не нашел.

Заключение

В данной статье я привел Вам известные мне нормы испытаний кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, взятые из рекомендаций заводов-изготовителей, а также отечественного и зарубежного стандартов. Как видите, они немного отличаются между собой, поэтому каждый для себя сам определяет по каким нормам проводить испытания.

В нашей электролаборатории отсутствует специальная установка со сверх низкой частотой 0,1 (Гц), поэтому все кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена испытываем, согласно инструкции совместной разработки ОАО «ВНИИКП» и ОАО «Фирма ОРГРЭС и нашего отечественного ГОСТа Р 55025-2012, а именно постоянным напряжением 24 (кВ) в течение 15 минут.

Фрагмент протокола испытания кабеля из сшитого полиэтилена АПвВнг(А)-LS напряжением 10 (кВ) и сечением жил 3(1х95/25):

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_11

В качестве испытательного аппарата мы используем аппарат АИД-70 или АИИ-70 с выпрямителем.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_10

Сам процесс (методика) испытаний нисколько не отличается от испытаний кабелей с традиционной изоляцией и об этом я подробно рассказывал в статье, ссылочку на которую привел в самом начале.

Вариант испытания переменным напряжением в течение часа, а тем более в течение 24 часов (целых суток), мы даже и не рассматривали. Даже не представляю себе, как физически можно испытывать кабель такое длительное время. Ведь в процессе испытаний необходимо непосредственно присутствовать и контролировать параметры испытательного напряжения, тока утечки, различного рода скачки, пробой и т.п.

Да и к тому же, как показала практика, навести испытательное переменное напряжение частотой 50 (Гц) на кабели длиной более 100 метров физически не представляется возможным из-за повышенной емкости кабеля на такой частоте. При незначительном наведении испытательного напряжения в кабеле появляется значительный емкостной ток, при котором срабатывает защита испытательного аппарата.

Испытывать кабели СПЭ постоянным напряжением все же как-то боязно, но за все время ни один кабель не вышел из строя во время испытаний и дальнейшей эксплуатации.

Дополнение 1. На данный момент мы полностью отказались от испытаний кабелей СПЭ постоянным напряжением, потому что уже неоднократно доказано на практике, что постоянное напряжение для такого вида изоляции все же является разрушающим.

Вопросы

Вопрос 1. Расскажите про свой опыт испытаний кабелей из сшитого полиэтилена. Чем руководствуетесь, какими нормами? Каким напряжением испытываете — переменным или постоянным? Какая длительность испытаний? Какими устройствами и аппаратами пользуетесь? Я думаю, что многим из читателей, и мне в том числе, важно знать мнения тех, кто уже имеет более «богатую» практику и опыт испытаний таких видов кабелей.

Вопрос 2. Планирую на следующий год заложить в бюджет приобретение установки сверх низкой частоты (СНЧ) для испытания кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. На электротехническом рынке сейчас представлено множество моделей и установок СНЧ, причем, как отечественных так и зарубежных производителей. Правда они все дорогостоящие и их стоимость находится в пределах от 500 тыс.руб. и выше. Какими установками СНЧ Вы пользуетесь при испытаниях? Напишите в комментариях свои отзывы (достоинства и недостатки) по работе с той или иной установкой.

Дополнение 2. Изначально присматривался к австрийским установкам HVA-28 и HVA-30. Их стоимость на момент написания статьи составляла около 1 млн. рублей. Но из-за значительного ограничения бюджета на 2017 год пришлось присмотреться к более дешевым представленным установкам на рынке. Таким образом, попалась мне на глаза приставка АВ-60-01. Планирую ее использовать в паре с существующими аппаратами АИИ-70 и АИД-70. Характеристики приставки АВ-60-01 вполне подходят нашим требованиям (величина выходного напряжения, емкость объекта и т.п.).

Правда есть один отрицательный момент. По указаниям завода-изготовителя вес приставки АВ-60-01 составляет около 100 (кг). Я изначально был очень сильно удивлен этому, ведь такую установку далеко не унесешь, а зачастую нам приходится испытывать кабели на различных подстанциях, причем далеко не одноэтажных.

Но не так давно к нам приезжали сотрудники сторонней ЭТЛ на испытание кабелей из сшитого полиэтилена с этой самой приставкой АВ-60-01. И как оказалось, на самом деле она не весит свои заявленные 100 (кг). Реальный вес ее высоковольтного блока не более 40 (кг). По испытаниям тоже нареканий нет, так что скорее всего свой выбор остановлю именно на ней. К тому же ее стоимость вполне приемлема по сравнению с указанными выше установками, и составляет порядка 150-170 тыс. руб.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_нормы_испытаний_кабелей_из_сшитого_полиэтилена_12

Другая ЭТЛ, привлеченная со стороны, испытывала кабели СПЭ с помощью установки Frida производства Baur (Австрия).

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_2

Установка Frida мне очень понравилась, т.к. она более компактная и не требует отдельного испытательного аппарата, как в случае с АВ-60-01. Frida — это самостоятельная испытательная установка. Во время испытаний можно наблюдать множество различных параметров (изоляция, емкость, ток, температура, вид синусоиды, время и т.п.). Правда вот данная установка имеет более высокую стоимость по сравнению с приставкой АВ-60-01 или АИСТ СНЧ 36, которую мы решили приобрести.

normy_ispytaniy_kabelej_iz_sshitogo_polietilena_3

P.S. Всем за ранее спасибо за ответы, советы и рекомендации.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Испытание сшитого полиэтилена аидом фото. Поделитесь новостью Испытание сшитого полиэтилена аидом с друзьями!
Испытание сшитого полиэтилена аидом 59
Испытание сшитого полиэтилена аидом 41
Испытание сшитого полиэтилена аидом 90
Испытание сшитого полиэтилена аидом 93
Испытание сшитого полиэтилена аидом 9
Испытание сшитого полиэтилена аидом 59
Испытание сшитого полиэтилена аидом 59
Испытание сшитого полиэтилена аидом 87
Испытание сшитого полиэтилена аидом 72
Испытание сшитого полиэтилена аидом 19
Испытание сшитого полиэтилена аидом 59
Испытание сшитого полиэтилена аидом 28
Испытание сшитого полиэтилена аидом 10
Испытание сшитого полиэтилена аидом 47
Испытание сшитого полиэтилена аидом 21
Испытание сшитого полиэтилена аидом 86
Испытание сшитого полиэтилена аидом 66
Испытание сшитого полиэтилена аидом 11
Испытание сшитого полиэтилена аидом 79
Испытание сшитого полиэтилена аидом 28