К.т.н. Горященко К.Л.

Хмельницкий национальный университет, Украина

Диагностика технического состояния проводниковых линий

Одно из преимуществ кабельных и проводниковых систем состоит в том, что они предоставляют больше рабочего пространства для потребителя энергетических ресурсов, чем их жесткие аналоги, например, гидравлические или пневматические системы. Также, кабельные системы значительно легче и более дешевле в изготовлении.

Задача обеспечения высокой надежности кабелей связи и силовых кабелей неотъемлема от самого понятия "кабель" или "проводниковая линя". Сама задача обеспечения надежности возникает с момента изготовления кабеля. Особую актуальность обуславливает необходимость контроля за состоянием во время прокладки и дальнейшей эксплуатации. Поэтому, диагностика технического состояния кабельных линий является ключевым элементом в программах контроля срока службы на всех этапах жизненного цикла кабельных систем.

Анализ мировых источников показывает, что одной из актуальных проблем современности является предоставление качественного и стабильного энергетического снабжения клиентам, а тенденция роста количества проводниковых линий связана как с ростом количества потребителей так и их энергетических потребностей. Как результат, обеспечение энергетических и информационных потребностей конечных потребителей реализуется путем введения в эксплуатацию все новых и новых линий.

Однако, часть уже проложенных линий находится на грани морального и физического сноса. Например, на территории Puget Sound, Washington, USA [1] фиксируется от 12 до 20 крупных выходов из строя кабельных линий питания ежемесячно, которые срывают обеспечение на большой территории [4].

Энергетическая отрасль Украины не меньше страдает от выхода из строя линий питания. Одна только Юго-западная электроэнергетическая система Украины владеет свыше 2196 км магистральных линий электропередачи (по состоянию на 2009 год).

Рост уровня эксплуатационной надежности новых кабельных линий может быть достигнут за счет улучшения технологий производства. А вот с уже введенными в эксплуатацию линиями – путем проведения периодического контроля их состояния.

Таким образом, одной из актуальных задач есть и остается такою в дальнейшем – обеспечение диагностики состояния проводниковых линий, которые обеспечивают передачу электрической энергии низкого, среднего и высокого уровня напряжения (LV, MV, HV). Одновременно с этим, задача диагностики состояния линии в равной мере соотноситься и к проводниковым линиям связи, что расширяет задачу диагностики.

Фактически, обслуживание кабельных линий стоит перед комплексным заданием состоящим в использовании существующих кабельных сетей установленное время эксплуатации, использованием кабельных линий сверх их эксплуатационного периода, а также проведения мероприятий по выявлению и постепенной замене старых проводниковых кабелей на более современные. Проведение такого комплекса работ, вполне понятно, требует большого объема финансовых затрат и расходов времени.

Теоретические и практические аспекты решения задач в этой области рассмотрены в работах таких ученых как: Гроднев И.И., Андреев В.А., Шалит Г.М., Аксенов Ю.П., Лебедев Г.М., Ляпина А.Г., Кадомская К.П., Качесов В.Е., Лавров Ю.А., Сахно В.В., Benjamin T.L., Chen C.S., Roemer L.E., Robinson S.R., Thorn D.C., Grumbach R.S., Backmann М., Pfeiler С., Wabmuth А., но предложенные подходы не всегда позволяют достичь желаемого результата.

На данный момент используются три базовых метода обслуживания кабельных линий: внеплановое техническое обслуживание (ТО), плановое ТО, и ТО, которое базируется на анализе состояния самой линии. За последние 10 лет использование диагностического анализа проводниковых линий в странах Европы и Америки выросло, по разных оценками, до 40% от общего объема методов обслуживания кабельных линий. Применение диагностики состояния проводниковой линии позволяет определять текущие характеристики системы, а также прогнозировать последующее изменение состояния линии.

Эффективность метода диагностики определяется уровнем знаний механизмов старения использованных проводниковых и изоляционных материалов, чувствительностью к неразрушающим методам контроля старения и повреждения электрической изоляции по трассе, объемами и нормами испытания кабелей, информационной поддержкой контроля и прогнозирования состояния кабелей [2; 3].

На рис. 1 показаны типичные повреждения, которые имеют место в кабельных линиях, которые и приводят к выходу из строя кабеля.

Рис. 1. Типичные повреждения кабеля

Среди повреждений можно выделить следующие:

- отверстия в изоляции внешней оболочки кабеля;

- отверстия в изоляции внутренней оболочки кабеля;

- внутренние пустоты;

- разнообразные включения (загрязнения диэлектрика);

- трещины в оболочке и изоляторе;

- водяные "деревья" – трещины, заполненные водой, а также водяные "мостики", которые соединяют поверхностные слои изоляции с внутренней частью кабеля;

- коррозия оболочки;

- механические разрушения внутренних проводников.

Выявление начальных повреждений линии, как и выявление следов таких повреждений позволяет уменьшить финансовые расходы на обслуживание проводниковой линии.

Кажется, что было бы логично внедрение сети датчиков непрерывного контроля состояния линии, в том числе датчиков контроля состояния для линий под напряжением. Но, через высокие цены на устройства контроля, реально нет возможности установить их во всех местах кабельных систем. Поэтому, непрерывный мониторинг проводится лишь на ответственных объектах кабельной инфраструктуры.

Таким образом, на первый план выходит задача создания метода мобильной диагностики проводниковых линий, который бы позволил оперативно определять состояние линии, а при необходимости и определять параметры отдельных элементов линии.

Список использованных источников:

1. Puget Sound Energy (PSE) [Web resource] . – Access mode : http://www.en.wikipedia.org/wiki/Puget_Sound_Energy

2. Мониторинг условий эксплуатации кабелей и электрооборудования на АЭС [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http:// www .niipriborov.ru/aes/workbranch-03.html

3. Petzold, F., Schlapp, H. ; Gulski, E. ; Seitz, P. ; Quak, B. Advanced solution for on-site diagnosis of distribution power cables / Dielectrics and Electrical Insulation, IEEE Transactions on / December 2008, Volume: 15, Issue: 6, P. 1584–1589.

4. Bing Jiang. Mobile monitoring of underground cable systems / A thesis... for the degree of Master of Science in Electrical Engineering. – University of Washington, 2003. – 91 p.