|
Старение кабелей при прокладке в грунте.
Итоги 25 лет испытаний надежности кабелей на ОАО “Завод “Сарансккабель”.
Э.А. Боксимер, доктор электротехники, генеральный директор;
В.И. Рязанов, директор по технологии - главный технолог;
С.Г. Курганская, начальник ЦЗЛ
ОАО “Завод “Сарансккабель” г. Саранск
В августе 2005 г . ОАО “Завод “Сарансккабель” отмечает сразу две знаминательные даты - 55-летие своего основания и 50 лет со дня выпуска первой продукции. Переходя через полувековый рубеж своей деятельности на предприятии подводятся результаты многолетних испытаний качества выпускаемых кабельных изделий. Одним из таких испытаний было исследование старения кабеля при прокладке в грунт. Испытания проводились в природных климатических условиях на испытательном полигоне центральной заводской лаборатории (см. фото 1). На специально выделенной площадке на территории завода проводятся испытания стойкости кабелей и проводов к климатическим воздействиям при воздушной прокладке. Здесь же в пяти земляных траншеях глубиной 0,5 м проводятся многолетние испытания надежности кабелей при прокладке в грунт.
В процессе эксплуатации кабель, проложенный в землю, подвергается воздействию положительных и отрицательных температур, воздействию влаги, слабых растворов щелочей и кислот, содержащихся в грунте, что может привести к необратимым изменениям механических и электрических параметров кабеля, т.е. к его старению. Прежде всего страдают от этого воздействия защитные оболочки кабеля.
Рис. 1. Испытательный полигон ОАО «Завод «Сарансккабель»
Для определения степени старения защитных покровов в августе 1979 г . на испытательном полигоне была произведена закладка в испытательные траншеи прямо в грунт пяти пар образцов кабелей СБПу 10 х 2 х 1,0; АВВГ 2 х 6 - 0,66 кВ; ЦСБл 3 х 25-10 кВ; ЦСБ 3 х 25(ож)-10 кВ; АСБ 3 х 50 (ож)-10 кВ; АПБбШв 4 х 50(ож)- 1 кВ (с битумом); АПБбШв 4 х 35 (ож)-1 кВ (без битума) с различными защитными покровами.
Образцы были отобраны из серийного выпуска данных изделий и сопровождались свинцовыми бирками. Концы образцов были герметично запаяны и под электрической нагрузкой не находились. Оба конца каждого образца были выведены на поверхность.
В сентябре 2004 г . образцы кабелей были извлечены из грунта с целью определения степени влияния агрессивной среды грунтовых вод, представляющих собой слабые растворы щелочей и кислот, на сохранность защитных покровов, на электрические и физико-механические характеристики кабелей 25 лет находившихся в грунте. Произведен визуальный анализ состояния образцов. Испытания образцов кабелей проводились по ГОСТ 16442-80, ГОСТ 6436-75, ГОСТ Р 51312-99, ГОСТ 18410-73.
Визуально установлено, что на наружных покровах силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией после 25 лет нахождения в грунте сохранилась обмеловка. Использование стеклопряжи, как материала не поддающегося бактериальному разрушению, позволило избежать гниения, обрастания плесневыми грибками защитных покровов силовых кабелей, надежно защитило бронеленту от коррозии. Стеклопряжа стала более сухая - наблюдается потеря замасливателя. У образцов кабелей ЦСБл 3 х 25 (ож) - 10 кВ (см. фото 2) и ЦСБ 3 х 25(ож) - 10 кВ после испытания стойкости к навиванию появились трещины на защитном покрове до бронеленты. Бронелента оцинкованная с белым налетом продуктов коррозии цинкового покрытия. В местах перекрытия бронелент налет окиси цинка значительный. Следов ржавчины основного металла нет. Битум на бронеленте сохранился частично. У кабеля ЦСБл 3 х 25 (ож) - 10 кВ битуминированные бумажные ленты в процессе длительного нахождения в грунте склеились между собой. Свинцовая оболочка покрыта битумом, битум мягкий, оболочка и битум без повреждений. Поясная изоляция хорошо пропитана пропиточной массой. Пропиточная масса, заполняющая междужильное пространство, зажелатинизировалась, при разделке отделяется кусками, повторяющими конфигурацию жил. Скрутка не распадается, кордель без повреждений. Изоляция жил хорошо пропитана, без комков и повреждений. У образцов кабеля АСБ 3 х 50(ож) - 10 кВ бумажные ленты промаркированы краской по краю.
|
|
Рис.2. Образец кабеля ЦСБл 3х25(ож) - 10 кВ после 25 лет испытаний в грунте
Результаты испытаний кабелей силовых с бумажной пропитанной изоляцией
Таблица 1.
| |
|
|
|
|
|
|
| |
Вид испытаний или показатель
|
АСБЗх50(ож)-10кВ (изготовлен в 1979 году)
|
ЦСБл 3x25 (ож) - 10 кВ (изготовлен в 1979 году)
|
|
| |
|
|
|
|
|
| |
Электрическое сопротивление токопроводящей жилы, Ом/км
|
|
|
|
|
|
| |
Электрическое сопротивление изоляции, МОм/км
|
|
|
|
|
|
| |
Испытание кабелей напряжением
|
40 кВ 4 часа должен выдержать без пробоя
|
40 кВ, 4 часа выдержал без пробоя
|
40 кВ, 4 часа должен выдержать без пробоя
|
40 кВ, 4 часа выдержал без пробоя
|
|
| |
Определение стойкости кабеля к навиванию
Испытание напряжением
|
3 циклов Дц=15(Дн+д)
50 кВ 10 мин должен выдержать без пробоя
|
3 цикла Дц= 568 мм
50 кВ 10 мин выдержал без пробоя
|
3 цикла Дц=15(Дн+д)
50 кВ 10 мин должен выдержать без пробоя
|
3 цикла Дц = 738 мм
50 кВ 10мин выдержал без пробоя
|
|
| |
Качество наложения брони (изгибание кабеля)
|
Дц= 15Дк, верхняя лента должна перекрывать зазоры между витками нижней
|
Дц = 600 мм, зазоры между витками нижней ленты не видны
|
Дц = 15Дк, верхняя лента должна перекрывать зазоры между витками нижней
|
Дц = 667 мм, зазоры между витками нижней ленты не видны
|
|
| |
Испытание на невытекание изоляционного пропиточного состава
|
|
|
Не должен вытекать при +70°С 8 часов
|
|
|
| |
Испытание свинцовой оболочки на растяжение
|
|
До Д = 45мм без разрыва выдержал
|
|
До Д = 41мм без разрыва выдержал
|
|
| |
Испытание на невытекание битумного состава
|
Не должен вытекать при +50°С 4 часа
|
|
Не должен вытекать при +60°С 4 часа
|
|
|
| |
Относительное удлинение бронеленты, %
|
|
|
|
|
|
| |
Временное сопротивление бронеленты, кг/мм2
|
|
|
|
|
|
| |
Поверхностная плотность цинкового покрытия, г/м2
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
Примечение: Дц -диаметр цилиндра для навивания образца кабеля,
Д - диаметр кабеля по металлической оболочке,
Дк - диаметр кабеля, д -диаметр жилы,
Дн - начальный диаметр свинцовой оболочки.
Визуально установлено, что на наружных покровах силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией после 25 лет нахождения в грунте сохранилось меловое покрытие. Использование стеклопряжи как материала, не поддающегося бактериальному разрушению, позволило избежать гниения, обрастания плесневыми грибками защитных покровов силовых кабелей, что надежно защитило бронеленту от коррозии. Стеклопряжа стала более сухая - наблюдается потеря замасливателя. У образцов кабелей ЦСБл 3x25 (ож) - 10 кВ (рис. 2) и ЦСБ 3x25 (ож) - 10 кВ после испытания на стойкость к навиванию на защитном покрове появились трещины до бронеленты.
Оцинкованная бронелента приобрела белый налет продуктов коррозии цинкового покрытия. В местах перекрытия бронелент налет окиси цинка значительный. Следов ржавчины основного металла нет. Битум на бронеленте сохранился частично. У кабеля ЦСБл 3x25 (ож) - 10 кВ битуминированные бумажные ленты в процессе длительного нахождения в грунте склеились между собой. Свинцовая оболочка покрыта битумом, битум мягкий, оболочка и битум без повреждений. Поясная изоляция хорошо пропитана пропиточной массой. Пропиточная масса, заполняющая междужильное пространство, имеет желеобразную консистенцию, при разделке отделяется кусками, повторяющими конфигурацию жил. Скрутка не распадается, кордель без повреждений. Изоляция жил хорошо пропитана, цветная маркировка бумажных лент сохранилась. В табл. 1 приведены результаты испытаний после старения кабеля с бумажной пропитанной изоляцией по основным показателям. Из приведенных результатов испытаний следует, что характеристики испытанных кабелей соответствует требованиям стандарта. Состояние элементов защитных покровов кабелей с пластмассовой изоляцией бронированных после нахождения в грунте в течении 25 лет характеризуется следующим:
- наружная оболочка из ПВХ-пластиката без повреждений;
- поверхность бронелент, покрытая битумом, не имеет следов коррозии; внутренняя поверхность бронелент имеет налет продуктов коррозии;
- подушка из двух слоев крепированной битуми-низированной бумаги хорошо сохранилась.
Образец кабеля марки АПБбШв 4x50 мм2 - 1 кВ после старения показан на рис. 3.
Рис.3. Образец кабеля АПБбШв 4х50 1 кВ после 25 лет испытаний в грунте
Образцы кабеля марки АПБбШв 4x35 - 1 кВ, бронированные двумя оцинкованными лентами без поливки битумом, имеют следы коррозии цинкового покрытия. Остальные элементы защитного покрова в хорошем состоянии.
Небронированный кабель с изоляцией и оболочкой из ПВХ-пластиката марки АВВГ 2x6 мм2 -0,66 кВ сохранился без изменений по сравнению с исходным состоянием. В табл. 2 приведены результаты испытаний кабелей после старения. Очевидно, что характеристики испытанных кабелей соответствуют нормам стандарта.
Полиэтиленовая оболочка кабеля сигнально-блокировочного марки СБПу 10x2x1,0 (рис. 4) после извлечения из траншеи испытательного полигона сохранилась без дефектов и повреждений. Под оболочкой имеются легко опознаваемые отличительные нити завода. Поясная изоляция - полиэти-ленфталатная пленка. Расцветка изоляции - зеленая и натуральная - сохранилась без изменений. В табл. 3 приведены положительные результаты испытаний сигнально-блокировочного кабеля.
Рис. 4. Образец кабеля СБПу 10x2x1,0 после 25 лет испытаний в грунте
Результаты испытаний кабелей силовых кабелей с пластмассовой изоляцией
Таблица 2.
| |
|
|
|
|
|
|
| |
Вид испытаний или показатель
|
АВВГ 2x6-0,66 кВ (изготовлен в 1979 году)
|
АПБбШв 4x50 - 1 кВ (с битумом) (изготовлен в 1979 году)
|
|
| |
|
|
|
|
|
| |
Электрическое сопротивление токопроводящей жилы, Ом/км
|
|
|
|
|
|
| |
Электрическое сопротивление изоляции, МОм/км
|
|
|
|
|
|
| |
Испытание переменным напряжением частотой 50 Гц
|
3 кВ, 10 мин. должен выдержать без пробоя
|
3 кВ, 10 мин выдержал без пробоя
|
3,5 кВ, 10 мин. должен выдержать без пробоя
|
3,5 кВ, 10 мин. выдержал без пробоя
|
|
| |
Определение стойкости кабеля к навиванию
Испытание напряжением
|
Дц = 20 (Дк + д) 45 мин. -15°С, 3 цикла без трещин
3 кВ, 5 мин. должен выдержать без пробоя
|
Д =242 мм 45 мин. -15°С, 3 цикла без трещин
3 кВ, 5 мин. выдержал без пробоя
|
120 мин. При-15°С, 3 цикла, Дц=15(Дн + д)
4 кВ, 5 мин. должен выдержать без пробоя
|
120 мин. при -15°С, 3 цикла Дц = 607мм,
4 кВ, 5 мин. выдержал без пробоя
|
|
| |
Плотность прилегания пластмассового защитного шланга.
|
|
|
Должны быть видны отпечатки ленты на внутренней поверхности шланга
|
|
|
| |
Нераспространение горения защитного покрова
|
|
|
Не должно быть поврежденных частей на расстоянии не более 50 мм от верхнего зажима
|
На расстоянии не более 50 мм от верхнего зажима поврежденных частей нет
|
|
| |
|
|
|
Дц=15Дк, верхняя лента должна перекрывать зазоры между витками нижней
|
Дц = 492 мм, зазоры между витками нижней ленты не видны
|
|
| |
Невытекание битумного состава
|
|
|
Не должен вытекать 4 часа при +60°С
|
4 часа при +60°С не вытек
|
|
| |
Испытание на холодостойкость
|
|
|
120 мин. при -50°С, Дц=15(Дн+д) без трещин
|
120 мин. при -50°С, Дц = 607мм, трещин нет
|
|
| |
Разрывная прочность защитного шланга, кгс/см2
|
|
|
|
|
|
| |
Относительное удлинение защитного шланга, %
|
|
|
|
|
|
| |
Стойкость защитного шланга к деформации при +80°С, %
|
|
|
|
|
|
| |
Относительное удлинение бронеленты, %
|
|
|
|
|
|
| |
Временное сопротивление бронеленты, кг/мм2
|
|
|
|
|
|
| |
Прочность при растяжении ПВХ-оболочки, Н/мм2, не менее
|
|
|
|
|
|
| |
Относительное удлинение ПВХ-оболочки при разрыве, % не менее
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
Примечение: Дц- диаметр цилиндра для навивания образца кабеля;
Дк - диаметр кабеля; д -диаметр жилы.
Результаты испытаний сигнально-блокировочного кабеля СБПу 10 х 2 х 1,0.
Таблица 3.
| |
|
|
|
|
|
| |
Вид испытаний или показатель
|
|
|
|
|
| |
Электрическое сопротивление токопроводящей жилы, Ом/км
|
|
|
|
|
| |
Электрическое сопротивление изоляции
|
Не менее 5000 МОм на 1 км длины
|
|
|
|
| |
Исп. напряжением между жилами, 50 Гц
|
|
2500 В 1 мин. выдержал без пробоя
|
|
|
| |
Проверка отн. удлинения неизолированной токопроводящей жилы
|
|
|
|
|
| |
Стойкость к изгибам Испытание напряжением
|
Дц=14Дмакспри-15°С 2 часа не должно быть трещин 2500 В без пробоя
|
Дц = 291 мм при-15°С 2 часа без трещин 2500 В выдержал без пробоя
|
|
|
| |
Воздействие пониженной температуры среды при -50°С; Испытание напряжением
|
Дц=10Дмакс при-50°С 2 часа не должно быть трещин 2500 В без пробоя
|
Дц = 208 мм при -50°С 2 часа трещин нет 2500 В выдержал без пробоя
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Выводы.
1. Пребывание в течение 25 лет в грунте и воздействие смены положительных и отрицательных температур, влаги, слабых растворов щелочей и кислот, содержащихся в грунте, не вывело электрические параметры испытуемых кабелей за пределы допусков.
2. Воздействие агрессивной среды в течение 25 лет не оказало заметного влияния на изоляцию и оболочку из полиэтилена образцов кабелей марки СБПу и АПБбШв.
3. Оболочка и защитный шланг из ПВХ-пластиката образцов кабелей АВВГ, АПБбШв, ВБбШв после длительного нахождения в грунте не изменились. Поверхность образца кабеля АВВГ 2 х 6 - 0,66 кВ глянцевая, блестящая.
4. Свинцовая оболочка кабеля осталась без изменений и надежно защитила изоляцию от влаги. Качество пропитки и эластичность бумажных лент практически не изменилось. Растяжение свинцовой оболочки на конусе согласно п. 2.2.14. ГОСТ 24641 образцы кабелей марок ЦСБл 3 х 25(ож) - 10 кВ, ЦСБ 3 х 25(ож)-10 кВ и АСБ 3 х 50(ож) - 10 кВ - выдержали.
5. Агрессивная среда (вода, щелочи, кислоты, содержащиеся в грунте), изменения в окружающей среде не оказали существенного влияния на состояние защитных покровов кабелей силовых с пропитанной бумажной изоляцией. Стеклопряжа обеспечивает хорошую защиту кабеля от бактериального разрушения, гниения, обрастания плесневыми грибками. На поверхности сохранились следы обмеловки.
6. Кабели, изготовленные на ОАО “Завод “Сарансккабель”, показывают хорошую работоспособность. Положительные результаты испытаний, проводимых в течение 25 лет, доказывают отработанность технологического процесса, профессионализм и высокую квалификацию кадрового состава, эффективность сложившейся на предприятии жесткой системы контроля технологии и качества.
Испытания кабелей на испытательном полигоне ОАО “Завод “Саранск-кабель” продолжаются. Заложены на длительные испытания надежности при прокладке в грунт силовые и контрольные кабели с индексом “нг-LS”, сигнальные кабели в алюминиевой оболочке, силовые кабели с пропитанной бумажной изоляцией, в защитных покровах которых использована “гесенская лента”. Наряду с анализом надежности кабелей при прокладке в грунт, проводятся испытания стойкости кабелей и проводов, в том числе СИП-2А, СИП-3, МФК-2, ПРППМ, КССПВэп, ТППэп к климатическим воздействиям при воздушной прокладке. Испытания надежности кабелей при их старении становится правилом для всей номенклатуры кабельных изделий, выпускаемых на предприятии . Через 5 лет, по достижению 30 лет старения кабелей в грунте, будет проведена выборка, полный цикл испытаний и следующий этап постоянно проводимого на ОАО “Завод “Сарансккабель” анализа надежности выпускаемой кабельной продукции.
Лестницы, стремянки алюминиевые и диэлектрические ЛУЧ
|
Итоги испытаний 
