Rodzaje uszkodzeń linii kablowych

Linie kablowe są szeroko stosowane do odbioru, dystrybucji i przesyłania energii elektrycznej do konsumentów. Linie kablowe, jak każdy element sieci elektrycznej, mogą ulec uszkodzeniu podczas eksploatacji.

Jednym z głównych zadań w elektroenergetyce jest zapewnienie ciągłości zasilania odbiorcom, dlatego należy w miarę możliwości minimalizować ryzyko uszkodzenia linii kablowych.

Przyjrzyjmy się, jakie rodzaje uszkodzeń linii kablowych iz jakiego powodu występują te lub inne uszkodzenia.

Jednofazowe zwarcie doziemne

Jednofazowe zwarcie jednej z faz kabla do ziemi jest jedną z najczęstszych awarii linii kablowych. W tym uszkodzeniu jedna z faz przewodzących prąd z powodu naruszenia integralności styków izolacji z zewnętrzną powłoką ekranującą kabla, który jest uziemiony.

Z kolei zwarcia jednofazowe są klasyfikowane według wielkości rezystancji przejściowej w miejscu zwarcia.

Pierwszy typ to zwarcie z dużą rezystancją w punkcie styku, tzw. pływający przebicie izolacji. Przy takim uszkodzeniu obserwuje się chaotyczną zmianę napięć fazowych w sieci elektrycznej.

Drugi typ to zwarcie o małej rezystancji od kilku omów do kilkudziesięciu kiloomów. W takim przypadku zaobserwowana zostanie znaczna nierównowaga napięć fazowych w sieci elektrycznej, przy czym napięcie na uszkodzonej fazie będzie niższe, a na dwóch pozostałych fazach wyższe. Im mniejsza rezystancja w punkcie zamknięcia fazy, tym większa nierównowaga napięć.

Trzeci typ to całkowite zwarcie jednej żyły kabla, czyli rezystancja przejścia w miejscu zwarcia jest bliska zeru. W tej usterce napięcie na uszkodzonej fazie jest nieobecne, na pozostałych dwóch fazach napięcie wzrasta do liniowego.

Jednofazowe zwarcie doziemne w sieciach z solidnie uziemionym punktem zerowym jest stanem awaryjnym, dlatego linia z tym zwarciem zostanie odłączona od napięcia w wyniku zadziałania zabezpieczenia nadprądowego.

W sieciach pracujących w trybie izolowanego punktu neutralnego tego typu awaria nie jest awarią awaryjną, dlatego kabel może być pod napięciem przez długi czas, aż do wykrycia uszkodzonego odcinka i odłączenia go od sieci. Dlatego bardzo często jednofazowe zwarcie doziemne na linii kablowej w izolowanej sieci neutralnej szybko zamienia się w zwarcie międzyfazowe i linia jest automatycznie odłączana.

Zamknięcie fazy dwóch lub trzech faz

Drugim najczęstszym typem awarii jest zwarcie dwóch lub trzech faz linii kablowej.W większości przypadków zwarcie między żyłami kabla następuje przez ekranowaną osłonę uziemiającą — to znaczy w tym przypadku występuje dwu- lub trójfazowe zwarcie doziemne.

Ten rodzaj uszkodzeń jest najpoważniejszy i charakteryzuje się z reguły dużymi prądami, które muszą zostać wyłączone przez działanie ochronne, niezależnie od klasy napięcia i trybu pracy sieci elektrycznej. Jeżeli z jakiegoś powodu nastąpi opóźnienie w działaniu zabezpieczenia linii kablowej, wówczas dochodzi do widocznych uszkodzeń w miejscu zwarcia, aż do całkowitego przerwania kabla w miejscu zwarcia.

Przyczyny zwarcia jednofazowego i międzyfazowego:

• niewłaściwy dobór rodzaju i przekroju kabla, urządzeń zabezpieczających lub niewłaściwy dobór nastaw zabezpieczeń przekaźnikowych i urządzeń automatyki;

• eksploatacja kabla w niedopuszczalnych warunkach środowiskowych;

• wad fabrycznych lub wynikających z błędów w instalacji linii kablowej;

• uszkodzenie linii kablowej podczas eksploatacji w wyniku zewnętrznych uderzeń mechanicznych, negatywnego wpływu sprzętu i komunikacji innych firm, które znajdują się w niedopuszczalnej odległości od kabla (z powodu błędów podczas instalacji kabla lub z powodu niespójnych działań podczas budowa różnych obiektów i komunikacja komunikacyjna);

• naturalne zużycie materiału izolacyjnego i korozja metalowych elementów konstrukcyjnych linii kablowej.

Pęknięcie jednego lub więcej drutów

Innym możliwym rodzajem awarii kabla jest pęknięcie jednego lub więcej rdzeni.Zerwanie drutu następuje w wyniku niepożądanego przemieszczenia lub rozciągnięcia kabla, na skutek źle dobranego rodzaju kabla, błędów w montażu słupów, innej konstrukcji lub podczas układania w ziemi, a także w wyniku zewnętrznych wpływów mechanicznych .

Otwarciu obwodu może również towarzyszyć zwarcie doziemne, jeśli integralność izolacji zostanie przerwana między przerwanym przewodnikiem a zewnętrzną, uziemioną osłoną kabla. W takim przypadku uziemieniem mogą być zarówno zerwane, jak i solidne druty.

W pobliżu często dochodzi do pęknięcia rdzenia linii kablowej złączajako najbardziej wrażliwy odcinek linii kablowej. Przyczyną tego niepowodzenia może być błąd podczas montażu sprzęgła, a także ciągłe przemieszczenia i osiadanie gruntu.

Połączone obrażenia

Na jednej linii kablowej może być jednocześnie uszkodzonych kilka odcinków, a uszkodzenia mogą mieć różny charakter. Podobne uszkodzenia mogą wystąpić, gdy kabel zostanie poddany obciążeniom mechanicznym w różnych miejscach.

Być może przyczyną może być również obecność „słabych miejsc” (częściowe naruszenie integralności materiałów izolacyjnych, wada fabryczna), które wytrzymują obciążenie nominalne, ale ze znacznym nadmiarem prądu płynącego podczas zwarcia, kabel jest uszkodzony w tych miejscach.

Z tego powodu często dochodzi do sytuacji, gdy po usunięciu uszkodzenia na kabel zostanie podane napięcie i ponownie zadziała zabezpieczenie, wskazujące na obecność kolejnego uszkodzonego odcinka wzdłuż linii kablowej.

Dlatego przed podaniem napięcia należy upewnić się, że na kablu nie ma innych uszkodzonych miejsc. Właśnie po to produkują pomiar rezystancji izolacji kabla megaomomierzem, aw sieciach wysokiego napięcia na długich liniach kablowych do wyszukiwania usterek wykorzystywana jest specjalna instalacja testowa.