Испытание силовых кабелей 0,4-6-10 кВ повышенным напряжением

Прибор для испытания силовых кабелей до 10 кВ (АИД-70М)

В процессе своей эксплуатации кабель постоянно подвергается воздействию определенных внешних неблагоприятных факторов: изменение температуры, давление и смещение грунта, и прочие нагрузки, которые тем или иным образом оказывают влияние на состояние изоляции кабеля. А так как изоляция не может быть вечной, то проведение испытания силовых кабелей – занятие абсолютно необходимое. Во всяком случае, оно хотя бы позволит получить представление о том, в каких кондициях находится силовой кабель.

Испытание кабеля повышенным напряжением проводится в соответствии с ГОСТ. Величина используемого в испытаниях напряжения тоже устанавливается по ТУ или ГОСТу на конкретные кабели.

Испытание силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией

Производя высоковольтные испытания кабеля с металлической оболочкой и экраном, выполняют соединение экрана и оболочки и – если испытание занимает длительное время – подводят начальное напряжение, равное порядка 40% от полного испытательного напряжения. Затем испытание кабелей 10 кв–ным напряжением продолжают, постепенно повышая его до уровня установленного испытательного напряжения. Повышение не должно производиться быстрее 1 кВ в секунду. При ступенчатой регулировке напряжение на каждой ступени не должно превышать 5% от основной величины полного испытательного напряжения.

Качество изоляционного слоя кабеля очень сильно влияет на надежность работы электроустановки в целом. Оно может меняться как при изготовлении на заводе, так и во время хранения, транспортировки, монтажа схемы, а, особенно, при ее эксплуатации.

Например, попавшая внутрь изоляции влага при отрицательных температурах замерзнет и изменит свои электропроводящие свойства. Определить ее наличие в этой ситуации весьма проблематично.

Виды проверок

Качеству изоляции уделяется постоянное внимание, которое комплексно реализуется:

периодическими обязательными проверками обученным персоналом;

автоматическим отслеживанием специальными приборами контроля во время выполнения постоянного технологического цикла.

Во время оценки кабеля персоналом определяется его механическое состояние и проверяются электрические характеристики.

При внешнем осмотре, который является обязательным во время любой проверки, довольно часто можно увидеть только выведенные для подключения концы кабеля, а остальная его часть скрыта от обзора. Но даже при полном доступе определить качество изоляционного слоя невозможно.

Электрические проверки позволяют выявить все дефекты изоляции, что разрешает сделать вывод о пригодности кабеля к дальнейшей эксплуатации и дать гарантии на его использование. Они по степени сложности подразделяются на:

1. измерения;

2. испытания.

Первый способ применяется для оценки качества в следующих случаях:

после приобретения до начала укладки в электросхему, чтобы не тратить время на прокладку и последующий демонтаж неисправного кабеля;

после выполнения монтажных работ для оценки их качества;

когда закончены испытания. Это позволяет оценить исправность изоляции, подвергшейся действию повышенного напряжения;

периодически в процессе эксплуатации для контроля сохранности технических характеристик под воздействием рабочих токовых нагрузок или факторов окружающей среды.

Испытания изоляции кабеля проводятся после его монтажа до подключения в работу или периодически при эксплуатации по мере необходимости.

Как устроен кабель

Для объяснения принципа электрических проверок рассмотрим структуру простого, часто встречающегося кабеля марки ВВГнг.

Каждая из его токоведущих жил снабжена собственным слоем диэлектрического покрытия, которое изолирует ее от соседних жил и утечек на землю. Токоведущие провода помещены в заполнитель и защищены оболочкой.

Другими словами, любой электрический кабель состоит из металлических проводов, чаще всего на основе меди или алюминия и слоя изоляции, предохраняющего жилы от возникновения токов утечек и коротких замыканий между всеми фазами и землей.

Каждый кабель предназначен для передачи определенного вида энергии при различных условиях эксплуатации. К нему предъявляются определенные, специфические требования, . С ними необходимо ознакомиться до проведения электрических измерений.

Приборы для проверок

Иногда начинающие электрики для замера изоляции кабеля или электропроводки пользуются тестерами или мультиметрами, на которых нанесена шкала замера сопротивлений в килоОмах и мегаОмах. Это является грубой ошибкой. Такие приборы предназначены для оценки параметров радиодеталей, работают от маломощных элементов питания. Они не способны создать необходимую нагрузку на изоляцию кабельных линий.

Этим целям служат специальные приборы - мегаомметры , называемые на жаргоне электриков «мегомметрами». Они имеют много конструктивных исполнений и модификаций.

До начала пользования любым прибором необходимо каждый раз проверять его исправность:

внешним осмотром;

оценкой сроков прохождения проверок метрологической лабораторией по состоянию ее клейма на корпусе. Правила безопасности не разрешают пользоваться измерительным прибором с нарушенным клеймом даже когда есть паспорт о проведенной проверке до окончания ее действия;

проверкой сроков периодических испытаний изоляции у высоковольтной части прибора электротехнической лабораторией. Неисправный мегаомметр или поврежденные соединительные провода могут быть причиной поражения персонала электрическим током.

контрольным замером известного сопротивления.

Внимание! Все работы с мегаомметром относятся к категории опасных! Их имеет право выполнять только обученный, прошедший проверку и допущенный комиссией персонал с группой по электробезопасности III и выше.

Технические вопросы подготовки кабеля к замеру изоляции и испытаниям

Обратите внимание на то, что организационная часть здесь рассматривается очень кратко и не полностью. Это большая, важная тема для другой статьи.

1. Все работы по измерению должны проводиться на кабеле со снятым с него напряжением и, как правило, окружающего оборудования. Действие наведенных электрических полей на схему замера должно быть исключено.

Это диктуется не только безопасностью, но и принципом работы прибора, который основан на подаче калиброванного напряжения в схему от собственного генератора и замере возникших в ней токов. Деления шкалы аналоговых приборов и отсчеты цифровых моделей в Омах пропорциональны величине возникающих токов утечек.

2. Кабель, подключенный к оборудованию, необходимо отключать со всех сторон.

Иначе будет замеряться сопротивление изоляции не только его жил, а всей оставшейся подключенной схемы. Иногда этим приемом пользуются для ускорения работы. Но, в любом случае, для получения достоверных сведений схему подключения оборудования необходимо учитывать.

Для отключения кабеля выполняется расшиновка его концов или отключаются коммутационные аппараты, к которым он подключен.

В последнем случае при получении отрицательных результатов необходимо проверять изоляцию цепей этих аппаратов.

3. Длина кабеля может достигать большой величины порядка километра. На удаленном конце в самый неожиданный момент могут появиться люди и своими действиями повлиять на результат измерения или пострадать от высокого напряжения, приложенного к кабелю от мегаомметра. Это необходимо предотвратить выполнением .

Особенности безопасного использования мегаомметра и технология выполнения замера

Длинные кабели, проложенные в электрических сетях вблизи работающего , могут находиться под наведенным напряжением, а при отключении от контура заземления иметь остаточный заряд, энергия которого способна нанести вред организму человека. Мегаомметр вырабатывает повышенное напряжение, которое прикладывается к жилам кабеля, изолированным от земли. При этом тоже создается емкостной заряд: каждая жила работает как обкладка конденсатора.

Оба этих фактора вместе накладывают условие безопасности - применять при замерах сопротивления каждой жилы, как по отдельности, так и в комплексе, переносное заземление. Без него прикасаться к металлическим частям кабеля без применения защитных электротехнических средств категорически запрещено.

Как измерить сопротивление изоляции жил относительно земли

Рассмотрим в качестве примера проверку сопротивления изоляции одной жилы относительно земли.

Первый конец переносного заземления вначале надежно крепится к контуру земли и больше не снимается до полного окончания электрических проверок. Сюда же подключается один из двух проводов мегаомметра.

Второй конец заземления, оборудованный изолированным наконечником с предохранительным кольцом и зажимом для быстрого подключения типа «Крокодил» с соблюдением правил безопасности подключают на металлическую жилу кабеля для снятия с нее емкостного заряда. Затем, без снятия заземления, сюда же коммутируется вывод второго провода от мегаомметра.

Только после этого «крокодил» заземления разрешается снять для проведения замеров подачей напряжения на подготовленную электрическую цепь. Время измерения должно составлять не менее одной минуты. Это необходимо для стабилизации переходных процессов в схеме и получения точных результатов.

Когда генератор мегаомметра остановлен отключать прибор от схемы нельзя из-за присутствующего на ней емкостного заряда. Для его отвода необходимо повторно использовать второй конец переносного заземления, наложить его на проверяемую жилу.

Проводник, идущий от мегаомметра, снимается с жилы после подключения на нее переносного заземления. Таким образом, цепи измерительного прибора всегда коммутируются к испытательной схеме только при установленном заземлении, которое убирается на момент проведения замера.

Описанная проверка состояния изоляции кабеля мегаомметром для фазы С демонстрируется последовательностью рисунков.

В приведенном примере для упрощения понимания технологии не описаны действия с другими жилами, оставшимися под наведенным напряжением, которое должно сниматься установкой закоротки с дополнительным переносным заземлением, что значительно усложняет схему и выполнение измерений.

На практике с целью ускорения работы по проверке изоляции фаз относительно земли все жилы кабеля подключают к закоротке. Эту операцию должен выполнять персонал, допущенный к работе под напряжением. Она опасна.

В рассматриваемом примере это фазы РЕ, N, А, В, С. Далее осуществляют измерения по вышеперечисленной технологии для всех параллельно включенных цепочек сразу.

Обычно кабели эксплуатируются в исправном состоянии, то такой проверки бывает достаточно. Если получается неудовлетворительный результат, то придется пофазно осуществлять все замеры.

Как измерить сопротивление изоляции между жилами кабеля

С целью улучшения понимания процесса сделаем упрощение, что кабель не находится под влиянием наведенного напряжения и имеет короткую длину, которая не создает значительных емкостных зарядов. Это позволит не описывать действия с переносным заземлением, которые необходимо выполнять по уже рассмотренной технологии.

Перед замером обязателен осмотр собранной схемы и проверка с помощью индикатора отсутствия напряжения на жилах. Их необходимо развести в стороны без касания друг друга и каких-либо окружающих предметов. Мегаомметр подключают одним концом к фазе, относительно которой будет выполняться замер, а вторым проводом поочередно коммутируются оставшиеся фазы для проведения измерений.

В нашем примере выполняется замер изоляции всех жил поочередно относительно фазы РЕ. Когда он закончится, то выбираем за общую очередную фазу, например, N. Аналогичным образом осуществляем замеры относительно ее, но с предыдущей фазой уже не работаем. Ее изоляция между всеми жилами проверена.

Затем выбираем очередную фазу в качестве общей и продолжаем замеры с остальными жилами. Таким способом перебираем все возможные комбинации соединения жил между собой для анализа состояние их изоляции.

Еще раз хочется обратить внимание, что эта проверка описана для кабеля, не подвергающегося наведенному напряжению и не обладающего большим емкостным зарядом. Слепо копировать ее на все возможные случаи нельзя.

Как документально оформить результаты измерений

Дату и объем проверки, сведения о составе бригады, применяемые измерительные приборы, схему подключения, температурный режим, условия выполнения работы, все полученные электрические характеристики необходимо сохранить в записи. Они могут потребоваться в будущем для исправного кабеля и служить доказательством неисправности забракованному изделию.

Поэтому на проведенные измерения составляется протокол, заверенный подписью производителя работ. Для его оформления можно использовать обыкновенный блокнот, но более удобно применить заранее подготовленный бланк, содержащий сведения о последовательности операций, напоминания по мерам безопасности, основные технические нормативы и таблицы, подготовленные к заполнению.

Такой документ удобно составить один раз с помощью компьютера, а затем просто распечатывать его на принтере. Этот способ экономит время на подготовку, оформление результатов измерений, придает документу официальный вид.

Особенности испытания изоляции

Эта работа проводится с помощью специальных стендов, содержащих посторонние источники повышенного напряжения с измерительными приборами, относится к категории опасных. Ее выполняет специально обученный и допущенный персонал, который организационно на предприятиях входит в состав отдельной лаборатории или службы.

Технология испытаний во многом напоминает процесс измерений изоляции, но при этом используются более мощные источники энергии и высокоточные измерительные приборы.

Результаты испытаний, как и при измерениях, оформляются протоколом.

Работа приборов контроля изоляции

Автоматической проверке состояния изоляции электрооборудования в энергетике уделяется много внимания. Она позволяет значительно повысить надежность электроснабжения потребителей. Однако это отдельная большая тема, которая требует дополнительного раскрытия в другой статье.

Сопротивление изоляции — один из главнейших параметров кабелей и проводов, ведь в ходе эксплуатации силовые и сигнальные кабели всегда подвержены различным внешним воздействиям. Кроме того, помимо внешних воздействий, постоянно присутствует и влияние жил внутри кабеля друг на друга, их электрическое взаимодействие, что непременно приводит к появлению утечек. Добавив сюда факторы, влияющие на качество изоляции, мы получим более цельную картину.

По этим причинам кабели всегда защищаются диэлектрической изоляцией, к которой относятся: резина, пвх, бумага, масло и т. д. - в зависимости от назначения кабеля, от рабочего напряжения, от рода тока и т. д. Так, например, подземные распределительные телефонные линии выполняются бронированным лентой кабелем, а некоторые телекоммуникационные кабели заключают в оболочку из алюминия для защиты от внешних токовых помех.

Что касается диэлектрических свойств изоляции, то не только они влияют на выбор конкретного материала для того или иного кабеля. Не менее важна термостойкость: резина более стойка к высоким температурам, чем пластмасса, пластмасса — лучше чем бумага и т.д.

Так, изоляция кабеля — это защита жил от их влияния друг на друга, от короткого замыкания, от утечек, и от внешних воздействий со стороны окружающей среды. А сопротивление изоляции определяется величиной оного между жилами и между жилой и наружной поверхностью изолирующей оболочки (или между жилой и экраном).

Безусловно материал изоляции в процессе эксплуатации кабеля теряет свои былые качества, стареет, разрушается. И одним из показателей этих неблагоприятных изменений является снижение сопротивления изоляции постоянному току.

Сопротивление изоляции постоянному току для различных кабелей и проводов нормируется согласно их ГОСТ, что указывается в паспорте на конкретную кабельную продукцию: в лабораторных условиях фиксируется нормальное сопротивление изоляции при температуре окружающей среды в +20°C, после чего сопротивление приводится к длине кабеля в 1 км, что и указывается в технической документации.

Так, НЧ-кабели связи имеют минимальное нормируемое сопротивление 5 ГОм/км, а коаксиальные — до 10 ГОм/км. При замерах учитывают, что это приведенная длина для 1 км кабеля, соответственно кусок вдвое длиннее будет иметь вдвое меньшее сопротивление изоляции, а кусок вдвое более короткий — вдове большее. К тому же температура и влажность при замерах оказывают существенное влияние на текущее значение, так что необходимо вводить поправки, специалисты это знают.

Говоря о силовых кабелях, учитывают положения ПУЭ п. 1.8.40. Так, силовым кабелям цепей вторичной коммутации и осветительных электропроводок с напряжением до 1000 В приписывается норма от 0,5 МОм для каждой жилы между фазными проводами и между фазным и нулевым проводом и проводом защитного заземления. А для линий с напряжением от 1000 В и выше — норма сопротивления не указывается, но указывается ток утечки в мА.

Проводятся специальные испытания, при которых нормируется напряжение проверки. В соответствии с родом тока испытательного оборудования и назначением проверяемого кабеля, с учетом материала его изоляцией — . Так при помощи мегаомметра и оценивают качество изоляции высоковольтных кабелей.

Сопротивление изоляции в 1 МОм на киловольт рабочего напряжения кабеля считается приемлемым, то есть для кабеля, работающего под напряжением в 10 кВ сопротивление в 10 МОм будет принято нормальным по итогу испытаний мегаомметром с проверочным напряжением 2,5 кВ.

Измерения сопротивления изоляции проводят регулярно мегаомметром: на мобильных установках — раз в полгода, на объектах повышенной опасности — раз в год, на остальных объектах — раз в три года. Данными измерениями занимаются квалифицированные специалисты. В результате измерений специалистом составляется документ — акт установленного Ростехнадзором образца.

По итогу проверки делается заключение о том, нуждается ли объект в ремонте или его работоспособность соответствует требованиям проверки. Если требуется ремонт — проводят ремонт с целью восстановления сопротивления изоляции до нормы. Протокол составляется и по итогам ремонта, после очередных замеров мегаомметром.

Андрей Повный

Сопротивление изоляционного слоя кабеля один из самых главных параметров его работоспособности. Если вы купили кабель, и он у вас хранился некоторое время на складе, не думайте что изоляция его будет такой же, как и при покупке. Изоляция может ухудшаться как при неудовлетворительных условиях хранения, так и в процессе работы и монтажа. Для того, чтобы выявить все возможные проблемы и осуществляется проверка изоляции кабеля мегаомметром.

Причины плохой изоляции кабеля

Есть несколько факторов влияющих на изоляционные свойства кабелей:

Для того чтобы вовремя выявить проблему с изоляцией, потребуется специальный прибор – мегаомметр. Данные приборы бывают старого образца (механические, где нужно вращать ручку):

и нового образца – электронные:

Рассмотрим работу этих устройств.

Правила безопасности

Проверка изоляции кабеля мегаомметром производится только на отключенном и обесточенном оборудовании.

Мегаомметр способен выдать высокое напряжение (отдельные виды до 5000 Вольт), поэтому при работе с ним строго соблюдайте следующие правила:

Подготовительные работы

Испытуемый кабель перед проверкой необходимо подготовить.

Для этого:

• ⚡ проверяете отсутствие напряжения на жилах кабеля
• ⚡ на длинных кабелях может быть наведенное или остаточное напряжение
  Поэтому перед каждым замером, с помощью отдельного кусочка провода или переносного заземления, в диэлектрических перчатках необходимо коснуться жилы и заземленного корпуса или контура заземления, чтобы снять этот заряд;
• ⚡ отсоединяете кабель от подключенного оборудования.
  Это необходимо сделать, чтобы при проверке изоляции кабеля мегаомметром, в испытании участвовал только сам кабель, без того оборудования или автоматов к которым он подключен. Отключение необходимо выполнить с двух сторон кабеля. Иногда для ускорения работы этого не делают. Сначала проводят замер, и если он показал отрицательный результат, то только после этого откидывают жилы.

Проверка мегаомметра

Перед проверкой изоляции кабеля мегаомметром, необходимо испытать на работоспособность сам аппарат.
Вот как это делается на мегаомметре М4100. Прибор имеет 2 шкалы: верхнюю для измерения в мегаомах и нижнюю для замеров в килоомах.

Для работы в мегаомах:

• ⚡ подключаете концы провода щупов к двум левым клеммам. Щупы должны быть разомкнуты;
• ⚡ вращаете ручку и смотрите показания стрелки. При исправности прибора она будет стремиться в левую сторону — к бесконечности;
• ⚡ замыкаете щупы между собой. При вращении ручки стрелка должна отклониться вправо до нуля.

Для работы в килоомах:

• ⚡ на 2 левые клеммы ставите между собой перемычку и один из концов подключаете туда. Второй конец подключается на правую крайнюю клемму. Щупы разомкнуты;
• ⚡ Вращаете ручку и смотрите показания. При исправности прибора стрелка отклоняется максимально вправо;
• ⚡ После замыкания щупов и вращении ручки, стрелка будет стремиться к нулю по нижней шкале (т.е. в левую сторону).

Работа с мегаомметром М4100

1. первым делом проверяете отсутствие напряжения на кабеле
2. заземляете все жилы
3. прибор размещаете на ровную поверхность
4. при замере изоляции жилы на “землю” один из щупов присоединяется к проводу, другой к броне или заземляющему устройству. После чего снимаете заземление только с измеряемой жилы;
5. равномерно вращаете ручку в течение 60 секунд. Скорость вращения – два оборота в секунду. На 60 секунде отмечайте показания прибора;
6. после каждого замера снимайте остаточный заряд с жилы и с проводов мегаомметра, путем их прикосновения к заземлению.

Бытовые сети и домашние проводки достаточно испытывать напряжением 500 Вольт. Минимальное значение, которое должна показать проверка изоляции кабеля мегаомметром в этом случае — 0,5мОм.

В промышленных эл.сетях кабели испытываются мегаомметрами на 2500 Вольт. Сопротивление изоляции при этом должно быть не меньше 10 мОм.

Работа с электронным мегаомметром

Как часто проводится проверка изоляции кабеля мегаометром?

1. Первый замер делается на заводе изготовителе
2. Перед монтажом на объекте
3. После монтажа перед подачей напряжения
4. В течение эксплуатации при выявлении дефектов или при техобслуживании один раз в три года.

• ⚡ некоторые путаются со шкалами прибора М4100. Где расположена шкала измерения в мегаомах, а где в килоомах? Чтобы не запамятовать воспользуйтесь подсказкой: мегаом (мОм) как единица измерения выше, чем килоом (кОм), соответственно и ее шкала находится выше!
• ⚡ перед измерением очищайте концы жил кабеля от грязи. Грязная изоляция может дать плохие результаты, хотя сам кабель будет исправным;
• ⚡ измерительные провода самого мегаомметра должны иметь изоляцию минимум 10мОм. Не используйте непонятные обрезки или куски старых проводов. Вы только ухудшите показания измерений и не узнаете точных результатов;
• ⚡ когда проверяете кабель, в цепи которого присутствует счетчик, обязательно отсоединяйте все фазные жилы и нулевую жилу от корпуса или шинки. Иначе из-за прибора учета, у вас будут показания мегаомметра, как будто жилы кабеля дают короткое замыкание между собой;
• ⚡ если вы последовательно проводите измерения отдельных участков проводки, всегда отключайте нулевые жилы от общей шины. В противном случае получите одинаковые замеры на всех кабелях. И эти результаты будут равны худшему сопротивлению одного из подключенных кабелей;
• ⚡ если кабель протяженный (более 1 км), с большой емкостью, то снимать остаточный заряд необходимо с помощью специальной штанги. А то можно создать большой ”бум” прямо перед глазами;
• ⚡ при измерениях в сетях освещения выкручивайте лампочки накаливания со светильников, сами выключатели оставляйте включенными. Для газоразрядных ламп замеры можно проводить не вытаскивая лампочек из корпусов, но с обязательным выкручиванием стартера.