Проблема течи масла из-под оболочки и концевой заделки сопровождает всю историю существования кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией. Во многом именно сложностью ее устранения обусловлен переход на использование кабелей со сплошной экструдированной изоляцией, например, сшитый полиэтилен. Тем не менее, именно кабели с БПИ-изоляцией имеют сейчас наибольшую долю, по крайней мере, в сетях среднего напряжения.
Течь масла приводит к резкому обеднению изоляции, падению как диэлектрических характеристик, так и способности к теплоотводу. В конечном счете, образование течей ведет к отказу в работе кабельной линии. И решение проблемы течей масла – главное условие продления сроков эксплуатации такого типа кабеля.
Типовая конструкция кабеля с БПИ-изоляцией на среднее напряжение представлена на рис. 1 на примере кабеля СБГ-6 производства завода Камкабель.
Рис.1. Элементы конструкции кабеля типа СБГ-6 производства завода Камкабель. 1 – Медная токопроводящая жила, 2 – Фазная бумажная изоляция, пропитанная минеральным маслом, вязким или нестекающим изоляционным пропиточным составом, 3 – Заполнение из бумажных жгутов, 4 – Поясная бумажная изоляция, пропитаннаяминеральным маслом, вязким или нестекающим изоляционным пропиточным составом, 5 – Экран из электропроводящей бумаги для кабелей на напряжение от 6 кВ и более, 6 – Свинцовая оболочка, 7 – Подушка из битума и крепированной бумаги, 8 – Броня из стальных лент.
Течь масла из-под оболочки и концевой заделки обусловлена несколькими факторами:
- перепад высот при прокладке
- температурные расширения металла, вызванные изменениями режимов эксплуатации, в том числе и наличием аварийных режимов
- степень пропитки бумажной изоляции минеральным маслом или нестекающим составом
- внешнее механическое воздействие на кабель и пр.
Но неизменным условием для отсутствия течей остается одно – полная герметизация кабеля по всей его длине, включая соединительные муфты и, особенно, концевые муфты, как, пожалуй, самые уязвимые места кабеля с БПИ-изоляцией.
В советские времена оконцевание кабелей с БПИ-изоляцией выполнялась следующими способами:
1. Концевые заделки внутренней установки со самосклеивающимися лентами типа ЛЭТСАР для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией (рис. 2).
Рис. 2. Концевая заделка внутренней установки КВсл для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией: а — заделка, 6 — конусный уплотнительный вкладыш; 1 — наконечник, 2, 3 — подмотки из ПВХ ленты и ленты ЛЭТСАР или ЛЭТСАР и ЛЭТСАР ЛПТ, 4 бумажная изоляция жилы, 5 — крестообразная уплотнительная подмотка, б, 9 — центральный и боковой вкладыши, 7 — бандаж из ленты ЛЭТСАР, 8 — герметизирующая подмотка, 10 — линия среза при изготовлении вкладыша .
2. Концевые заделки напряжением до 10 кВ внутренней установки в стальных воронках (рис. 3).
Рис. 3. Концевые заделки КВБ со стальной воронкой для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией: а — заделка КВБо с овальной воронкой, б — заделка КВБк с круглой воронкой, в — малогабаритная заделка КВБм до 1 кВ; 1, 8 — нижний и верхний полухомутики, 2 — жила кабеля, 3 — фарфоровые втулки, 4 — крышка, 5 — воронка, б — болт, 7 — гайка, 9 — провод заземления, 10 — крышка заливочного отверстия, 11 — смоляная лента
Первая технология оконцевания кабелей являлась не самой надежной. Вторая – не самой дешевая. Однако, за неимением третьей, обходились первыми двумя. Многое поменялось с широким внедрением на рынок технологии термоусадки.
Рассмотрим типовую концевую кабельную муфту производства компании 3М типа 92-EH для кабеля с БПИ-изоляцией напряжением 10 кВ, выполняемую по технологии термической усадки.
Внешний вид и чертеж муфты можно увидеть на рисунках 4.а и 4.б
а) б)
Рис. 4. Концевая муфта термоусаживаемая 3М типа 92-EH: К рисунку 4б. 1 – кабельный наконечник, 2 – токопроводящая жила, 3 – фазная изоляция, 4 поясная изоляция, 5 – металлическая оболочка, 6 – броня, 7 – наружный покров, 8 – герметизирующая лента, 9 – прозрачная маслостойкая изоляционная трубка, 10 – трекингостойкая и всепогодная трубка, 11 – трубка для регулирования электрического поля, 12 – клин для регулирования электрического поля, 13 – изоляционная мастика, 14 – термоусаживаемая перчатка, 15 – поясная манжета, 16 – проводящая бумага.
Технология монтажа этой муфты мало чем отличается от монтажа концевых термоусаживаемых муфт других производителей. Она состоит в том, что после разделки кабеля согласно инструкции следует последовательно усадить на кабель термоусаживаемые изолирующие элементы.
Конечно, муфта концевая термоусаживаемая смотрится привлекательнее, технологичнее и, что самое главное, надежнее своих предтечей. Тем не менее, нередкими являются случаи, когда укладываемая в корешок кабеля изоляционная мастика – важнейший элемент герметизации – со временем размывается, под перчаткой образуются пустоты, в которые устремляется масло. Учитывая тот факт, что давление масла в кабеле с БПИ-изоляцией может достигать 8 атмосфер, со временем оно находит путь наружу и начинает течь из-под перчатки. С этого момента начинается процесс обеднения и ускоренного старения изоляции. Процесс этот оказывается тем сильнее, чем больше перепад между верхним и нижним концами кабеля.
Причин тому, что технология дает сбой, несколько. Бытует обоснованное мнение, что одна из них – слишком молодая технология применения термоусадки на кабелях с БПИ изоляцией. Термоусаживаемые концевые муфты монтируются с применением герметиков, не рассчитанных на столь длительный контакт с маслом. Со временем масло разъедает герметик, находит пути выхода и начинает течь из-под перчатки. Еще одна из версий заключается в том, что на Западе, где широко применяется муфта термоусаживаемая, и откуда пришла к нам эта технология, используются кабели с обедненной БПИ-изоляцией, и эта проблема там не такая уж явная. Известны примеры, когда муфта кабельная концевая имеет весьма сложную конструкцию, предусматривающую отверстие для доливки масла, что повышает срок службы кабеля. Не стоит забывать и о проблеме качества монтажа арматуры, с которой мы сталкиваемся повсеместно. Когда муфта концевая установлена недостаточно качественно, резко возрастает вероятность появления утечек масла. Стоит полагать, что течь масла из-под кабельных муфт обуславливается совокупностью вышеизложенных факторов, к которым можно добавить еще некоторые. Такие, как брак при производстве материалов для монтажа, коррозия металлических оболочек, механические повреждения муфты концевой при монтаже и эксплуатации и пр.
В данный момент по проблеме устранения течей масла из-под концевых кабельных заделок специалистами ЗАО «3М Россия» ведется серьезная работа. В частности, использование маслостойкого уплотнителя типа силиконовой мастики (рис. 5) позволяет решить главную задачу - уменьшить интенсивность течей.
Рис. 5. Применение силиконовой мастики 3М в концевой заделке кабеля с БПИ-изоляцией
При этом специалистами компании 3М и ее партнерами разработан и опробован метод монтажа кабельных муфт без применения огневых технологий. Мы предлагаем монтировать муфты кабельные соединительные и концевые методом принудительного нагнетания электроизоляционного компаунда (RPM – resin pressure method). Изначально метод RPM использовался для монтажа кабельных муфт в угольных шахтах, где применение огня категорически запрещено.
Этот метод был разработан компанией ЗМ специально для выполнения работ в труднодоступных местах. Кроме того, способ принудительного нагнетания компаунда позволяет осуществлять оконцевание и соединение кабелей в помещениях с повышенными требованиями по безопасности. Принудительно нагнетая компаунд, можно работать, например, при вертикальном кабельном вводе в углах и высоко расположенных местах, т.е. там, где нельзя установить соединительные муфты обычным способом. Например, с помощью технологии принудительного нагнетания компаунда можно восстановить поврежденную оболочку кабеля, выполнить соединение кабелей, установить концевую, защитную муфту-кожух на кабеле среднего напряжения.
Суть метода состоит в том, что корпус муфты (это может быть как муфта переходная, соединительная, так и концевая) представляет из себя комбинацию самослипающихся изолирующих, губчатых и герметизирующих лент, образующих некое подобие кокона, внутрь которого при помощи специального шприца закачивается электроизоляционный хим- и влагостойкий компаунд, рис. 6, 7.
Рис. 6. Схема нагнетания компаунда под давлением (RPM-технология)
Рис. 7. Монтаж соединительной муфты по RPM-технологии
У метода принудительного нагнетания компаунда (RPM) существует ряд преимуществ:
- Метод особенно пригоден при вертикальном монтаже;
- Применяется для кабеля любого сечения;
- Отсутствует ограничение по длине муфты;
- Универсальность применения: может использоваться для оконцевания и соединения кабелей и соединения кабелей;
- Отсутствие огня при монтаже;
- Метод имеет разрешение Ростехнадзора на использование в горнодобывающей промышленности.
При более детальном рассмотрении оказалось, что муфта кабельная, выполненная по RPM-технологии, отличается не только высокими электроизоляционными характеристиками, но и высокими прочностными характеристиками как при радиальном, так и при осевом внешнем воздействии. Застывший хим- и влагостойкий компаунд дает отличный контакт с оболочкой, препятствуя как попаданию влаги внутрь муфты, так и образованию течей из-под нее. Так может быть защищена от протечек масла и концевая муфта, и соединительная муфта.
Как нагнетается компаунд при монтаже концевой муфты, можно увидеть на рис. 8.
Рис. 8. Концевая заделка на кабеле с БПИ-изоляцией, выполненная по технологии принудительного нагнетания компаунда. Этапы монтажа.
За годы успешного применения в горном деле этот метод настолько понравился энергетикам предприятий, что ему были найдено весьма неожиданное применение – принудительно нагнетаемый компаунд используется для ремонта уже существующих муфт переходных, соединительных и концевых, а также поврежденных оболочек, из-под которых осуществляется течь масла. В мае 2010-го года при помощи этой технологии была отремонтирована эпоксидная соединительная муфта на кабеле с БПИ-изоляцией в цеху коксо-химического производства Череповецкого Металлургического Комбината ОАО «Северсталь», г. Череповец. После осуществления опытного монтажа ремонтной муфты-кожуха поверх поврежденной муфты, течь масла была устранена. Технология получила положительный отзыв от энергетиков цеха, и сейчас ведутся работы по ее внедрению на производстве.
Применение этой технологии на практике при монтаже кабельных соединительных и концевых муфт позволяет забыть о традиционных проблемах с кабелями с БПИ-изоляцией.
