Анализ на повреда на кабела с изолация XLPE в 35 kV мрежа на металургичен завод
М.Б. Илиних, Л.И. Сарин, А.И. Ширковец LLC "PNP Bolid", Новосибирск
Представени са резултатите от цялостни изследвания на работата на 35 kV електропровода DSP-80 на голям металургичен завод, извършени с помощта на еднофазни кабели с XLPE изолация. Извършен е анализ на повредата на кабела, определени са основните причини за щети, разработени са мерки за предотвратяване на такива повреди в бъдеще, за да се увеличи надеждността на захранването за EAF-80 като цяло.
През 2008 г. със съвместната работа на специалисти от отдела за електрозахранване на електрическата лаборатория на металургичния комбинат и LLC "PNP Bolid", работата "Изследване и разработване на мерки за подобряване на надеждността на електрозахранването на пещта DSP-80 ".
След въвеждането в експлоатация на кабелната линия, захранваща пещта, повредите на кабелните втулки и самите кабели започнаха почти веднага. В допълнение, аварийни повреди на филтърните кондензатори при STK-35 kV са възникнали многократно. Това доведе до непланиран престой на EAF-80, недостатъчно производство и значителни икономически загуби. Въпросът за повишаване на надеждността на захранването на пещта ДСП-80 и особено на експлоатационната надеждност на силови кабели с XLPE изолация в 35 kV мрежа на Подстанция "Електростал" и кондензатори на филтърните банки STK.
За да се решат тези проблеми, беше необходимо да се разберат причините за повреда на оборудването и да се разработи набор от мерки за подобряване на надеждността на неговата работа.
2. РЕЗУЛТАТИ ОТ ПЪЛНИ ИЗСЛЕДВАНИЯ ОТ ЕКСПЛОАТАЦИЯТА НА КАБЕЛНАТА ЛИНИЯ С ИЗОЛЯЦИЯТА НА 35 kV КРЪСТНО СВЪРЗАН ПОЛИТИЛЕН
Електрическата линия 35 kV DSP-80 от Подстанция "Електростал" е направена с помощта на седем еднофазни кабела с XLPE изолация, тип APvVng2g 1x630/35-35 kV (един монофазен кабел - готовност). Кабелната линия е направена от две секции (секция 1 - от клетката до реактора, разположена в КРУ, секция 2 - от реактора до DSP-80), без транспониране, със заземяване на кабелни екрани от двете страни. Този дизайн на линия от едножилни кабели с XLPE изолация и заземяване на кабелни екрани от двете страни води до появата на значителни стойности в кабелните екрани в нормалния симетричен режим.
течения. Появата на такива токове води до нарушаване на топлинния режим на кабела, повреда на обвивката на кабела и основната изолация на сърцевината на кабела.
Анализът на различни видове проверки на свързващата линия DSP-80 ни позволява да идентифицираме редица основни причини, довели до появата на дефекти и повреда на линията.
1. Груби грешки при монтажа на кабелната линия на подаващото устройство DSP-80:
- несъответствие на действителната инсталация на CL с проекта.
Съгласно проекта, две кабелни струни APvVng-1 (1x630) са опънати за всяка фаза, три кабела са положени в "триъгълник". Проверката на трасето показа, че всъщност полагането на кабелни линии не може да се счита за подходящо за проекта: в някои участъци всичките шест кабела преминават един до друг в една кабелна тава, включително на участъците „изкачване и спускане“. Тук кабелите често падат на ръба на рафта, което води до повреда на външните им обвивки;
- неправилно кримпване на кабелни проводници.
Уши от ABB, които са инсталирани върху проводниците на всяка фаза на кабела, изискват специална техника за кримпване; дължината на кримпваната секция трябва да бъде 90 mm. Всъщност при инсталирането на кабела се притискат участъци с дължина 40-45 мм (т.е. 2 пъти по-малко от необходимото) и вместо 6-странично кримпване се прави двустранно. Проблемът е отстранен след преминаване към компресорите REYCHEM, чиято инсталация е доста проста и следователно надеждна;
- нарушение на допустимия радиус на огъване на кабела.
Когато кабелната линия излезе от надлеза и по трасето, ъгълът на огъване понякога достига почти 90 градуса, ако не се спазва минималният радиус на огъване и следователно механичното натоварване е прекомерно, което причинява локално прегряване на изолацията.
Проблемът беше решен чрез преместване на кабелите така, че ъгълът на огъване да съответства на минималния радиус на огъване според изискванията на производителя (около 900 mm). Но, за съжаление, поради нарушения на изискванията за минимални радиуси на огъване, вече са се образували дефекти в изолацията на кабела.
Не е известно дали е проверена „геометрията“ на полагането на кабела по трасето с оборудването на местата за „повдигане и спускане“ със специални канали и монтирането на уплътнения от еластичен материал под скобите и скобите.
2. Нарушаване на топлинния режим на кабелната линия поради потока на свръхток в екраните на 35 kV кабели на захранващия модул DSP-80.
Поради променливото натоварване на изследваната кабелна линия APvVng-35-6 (1x630/35), поради режимите на работа на пещта, работния ток на фазата и съответно тока на сърцевината на всяка линия на кабелната линия, може да варира значително - от единици до стотици ампери. Следователно токовете в кабелните екрани също се променят, но те съставляват значителна част от тока на сърцевината - около 60%, при условие че щитът е заземен от двете страни. Съответно, с малко напречно сечение на екрана, това води до значителното му прегряване с ускорено стареене на изолацията на кабела.