Normalizacja wymogów dotyczących prób napięciowych na kablach SN jest problemem ciągle powracającym. Mimo, iż rodzaj, kształt napięcia i długość próby odnosząca się do nowych kabli badanych po instalacji opisana jest w polskiej normie PN-HD 620 jak i 621 to praktyka pokazuje całkiem inne oblicze badań pomontażowych.

Jak wiemy celem badań po montażowych na kablach nowych jest uzyskanie informacji odnośnie:

• Jakości montażu głowic i muf kablowych
• Jakości samego kabla (izolacji) i jego powłoki

W przypadku kabli o izolacji tradycyjnej (papierowej) norma PN-HD 621 dopuszcza stosowanie do próby napięciowej napięcia wyprostowanego DC. Jednak w przypadku kabli nowych (popularnych polietylenowych np. typu XRUHAKXS) dopuszczone jest tylko napięcie o zmiennej polaryzacji ładunku tj. napięcie VLF 0.1Hz o kształcie sinusoidalnym (SIN) lub prostokątnym (CP/Cos) jak również napięcie zmienne AC w częstotliwości między 45-65Hz (prawie niestosowane ze względu na duże rozmiary generatora). Czas próby na nowych odcinakach powinien wynosić 60 min na fazę kablową.

W tym momencie pojawia się zasadniczy problem. Czas odbioru kabla stosując 60 min napięcia VLF 0.1Hz na fazę zwiększa się nawet do 2-3h (przy założeniu że badamy napięciowo 3 fazy podłączone równolegle). Pakiet badań odbiorczych tj.: pomiar rezystancji izolacji, próba powłoki kablowej, próba napięciowa, często diagnostyka WNZ i Tg delta (wykonywana po próbie napięciowej) jest wymagany i konieczny chociaż wykonanie trwa dość długo. Dodatkowo prace związane z dopuszczeniami przez pogotowie lub inne służby powoduje, że ekipa pomiarowa (przeważnie ta sama która układała kabel) jest w stanie wykonać pomiary maksymalnie na jednym kablu dziennie ewentualnie dwóch (najlepiej gdy są w jednej stacji).

Aby skrócić czas pomiarów, firmy często wykonują tylko próbę napięciową na kablu napięciem wyprostowanym ew. jeśli posiadają odpowiedni sprzęt próbę VLF 0.1Hz przez 10min. Spotykane są przypadki, że próby powłoki, pomiar rezystancji przed i po próbie nie jest wykonywana, nie mówiąc już o diagnostyce WNZ lub Tg delta.

Wiele dyskusji odnosi się również do badań przed tzw. „zmufowaniem”. Zakłady energetyczne wymagają na protokołach próby napięciowej na odcinku nowym, który ma być „zmufowany” ze „starym” odcinkiem kablowym np. o izolacji tradycyjnej. Często próby takie odbywają się na kablu nowym przygotowanym do mufowania który na jednym końcu jest okorowany. Jak wiemy mufa jest połączeniem bardzo ważnym ale jednocześnie elementem o podwyższonym ryzku. Zachodzi więc konieczność nie tylko sprawdzenia nowego kabla przed „zmufowaniem”, ale również wykonania próby na kompletnym kablu (nowym i starym) – a tego przeważnie ekipy nie wykonują. Pojawia się pytanie jak badać taki kabel? Czy napięciem stałym DC? (ze względu na obecność izolacji tradycyjnej). Czy napięciem VLF? I do jakiej wartości napięcia probierczego i jak długo. Niektóre zakłady energetyczne dodatkowo wymagają badań diagnostycznych WNZ (wyładowania niezupełne) i Tg delta co samo w sobie jako metodologia jest bardzo dobrym podejściem. Ale jak wiemy pomiar WNZ czy Tg delta na okorowanym kablu może być niemiarodajny i błędnie zinterpretowany. Firmy wykonujące tzw. ”wcinki”, „kolizje” lub przebudowy związane z łączeniem starych odcinków kablowych jak i nowych nie chcą brać odpowiedzialności za ew. uszkodzenia kabla starego podczas próby napięciowej po zmufowaniu a zakładają, żę diagnostyka i tak wyjdzie źle. Z drugiej strony zakłady energetyczne chcą mieć jak najwięcej informacji o bieżącym stanie całości kabla SN tj.: muf , głowic jak i nowej mufy przejściowej łączącej dwa różne (pod względem stanu) kable SN.

Prawidłowa procedura badań odbiorczych powinna uwzględniać badanie diagnostyczne kabla tzw. „starego” z izolacją tradycyjną również przed przecięciem i wprowadzeniem nowego odcinka kablowego. Dzięki takiemu działaniu otrzymamy informację o rzeczywistym stanie kabla przed podjęciem jakichkolwiek prac. Sytuacja wydaje się być trudna do wykonania ale w praktyce wykonawca może a nawet powinien wystąpić do zleceniodawcy o informacje o kondycji „starego” kabla przed wykonaniem jakichkolwiek prac związanych z mufowaniem z nowym odcinkiem kablowym. Wiele zakładów nie posiada takowych informacji lub są one nie kompletne i opierają się na podstawowym badaniu rezystancji izolacji – często wykonanej np. 20 lat temu. Wykonawca zatem zostaje z problemem i dlatego unika badania kompletnego odcinka kablowego po zmufowaniu.

Pytanie zatem jak badać taki kabel i co to badanie przyniesie?

Z założenia musimy przyjąć, że wszystkie odcinki kabli o izolacji tradycyjnej (papierowej) zawsze będą wykazywać oznaki starzenia izolacji. Te oznaki to podwyższony poziom WNZ jak i strat dielektrycznych (Tg delta). Jednakże WNZ w miejscu zainstalowania mufy przejściowej jak i na nowych odcinkach kablowych XRUHAKXS nie są dopuszczalne dla napięcia pracy kabla Uo (faza –ziemia). W przypadku sieci 15kV kable nowo układane są przewymiarowane i instalowane są często kable 12/20kV. Więc jeśli izolacja kabla ma zapłon WNZ poniżej 8,7=Uo czyli równego napięciu pracy kabla to nie jest to dobry symptom bowiem oznacza to, że tak naprawdę zapłon WNZ jest dużo poniżej znamionowych napięć samego kabla 12/20kV (8,7<12kV). Przykład: Jeśli na kablu 12/20 kV zapłon jest przy 8,7kV (praca sieci, napięcie faza-ziemia) to jego zapłon nie jest Uo, ale jeśli patrząc pod parametry kabla, zapłon jest równy 0,73xUo.

Co do muf przejściowych problem jest złożony i wynika z faktu iż mamy dwa rodzaje izolacji kablowej (tradycyjną z WNZ + suchą XRUHAKXS teoretycznie bez WNZ). Długość mufy przejściowej może mieć 0,5-1m długości. Dokładność pomiaru WNZ to ok. 1% długości kabla. Zatem jest ryzyko iż WNZ mierzone na mufie przejściowej mogą być WNZ poza mufą – na „starym” odcinku kablowym. W takim przypadku aby ocenić prawidłowo stan mufy przejściowej mamy dwie opcje:

1. Pomiar charakterystyki WNZ kabla „starego” przed cięciem. Sprawdzamy poziom WNZ/Tg delta na kablu który działał do tej pory. Da nam to informację o jego stanie (omawiany wyżej). Dodatkowo będziemy mogli porównać wyniki przed i po mufowaniu.
2. Pomiar WNZ na mufie łączeniowej czujnikiem np. indukcyjnym przed zakopaniem mufy łączeniowej. Procedura łatwa do wykonania. Zasilamy kabel badany napięciem VLF 0.1Hz do napięcia Uo (napięcie sieci) lub wyżej (wymagania zakładu energetycznego lub właściciela majątku kablowego) i sprawdzamy czujnikiem zbliżeniowym czy WNZ znajdują się na mufie. Jeśli mufa jest „czysta” tzn. miernik nie wykazuje występowania lokalnie WNZ jak również system pomiarowy WNZ daje pozytywne wyniki (brak WNZ) – wiemy, że po mufowaniu kabel nadaje się do bezpiecznego załączenia w sieć.

Badania odbiorcze kabli SN nowych jak i tych łączonych ze starymi odcinkami są istotne dla pozyskania informacji o niezawodności danej linii kablowej jak i zapewnieniu instalatora o poprawnie wykonanej pracy.

Prawidłowa procedura pomiarowa na kablach nowych po ułożeniu powinna wyglądać następująco:

1. Pomiar rezystancji izolacji (2,5kV-5kV DC) min. 100MΩ /1km
2. Pomiar szczelności powłoki kabla 5kV DC/1min na fazę kablową
3. Próba napięciowa VLF 0.1Hz wg. PN-HD 620/621 3.0xUo (60min. faza)
   1. W przypadku skrócenia czasu pomiaru z 60 min. na np. 20 min. obowiązkowo pomiar WNZ do 2.0xUo celem sprawdzenia jakości muf i głowic.
   2. Jeśli jest podejrzenie o zawilgoceniu kabla dodatkowo można wykonać pomiar stratności dielektrycznej Tg delta do 2.0xUo
4. Pomiar WNZ dla napięć 1.0-2.0xUo celem sprawdzenia jakości instalacji muf i głowic.
5. Pomiar rezystancji izolacji po próbie i diagnostyce WNZ/Tg delta

Prawidłowa procedura pomiarowa na kablach nowych połączonych z kablami będącymi w eksploatacji np. z izolacją tradycyjną.

Przed zmufowaniem (kabel nowy)

1. Pomiar rezystancji izolacji (2,5kV-5kV DC) min. 100MΩ /1km
2. Pomiar szczelności powłoki kabla 5kV DC/1min na fazę kablową
3. Próba napięciowa VLF 0.1Hz wg. PN-HD 620/621 3.0xUo (60min. faza) ew. skrócenie czasu do 20min ale tylko jeśli po zmufowaniu będzie wykonany pomiar WNZ.

Po zmufowaniu (całość kabla nowego i „starego”)

1. W przypadku skrócenia czasu próby napięciowej z 60min. na np. 20 min. pomiar WNZ do 2.0xUo celem sprawdzenia jakości muf i głowic po zmufowaniu ze „starym” odcinkiem kablowym (ocena jakości mufowania)
2. Jeśli istnieje podejrzenie, o słabym stanie „starego” kabla, diagnostyka WNZ jak i Tg delta powinna być wykonana do wartości 1.7xUo ew. 1.5xUo (obniżona wartość napięcia probierczego). W tym przypadku przydatne będą informacje o stanie „starego” kabla przed mufowaniem.
3. Pomiar rezystancji izolacji po próbie i diagnostyce WNZ/Tg delta

Firma Megger od wielu lat dysponuje sprzętem do prób napięciowych jak i diagnostyki kablowej. Od 3 lat na rynku obecny jest system TDM 45. Jest to system o modułowej budowie i może być on dostosowany do indywidualnych potrzeb wykonawcy. Zaletą systemu są znormalizowane i zgodne z wszystkimi wytycznymi polskich zakładów energetycznych źródła napięciowe VLF 0.1Hz Sin i CP jak również napięcie DAC(OWTS). System TDM 45 oferuje również możliwość badania powłok kablowych, lokalizację punktową, diagnostykę Tg delta i WNZ. Przykładowe konfiguracje i parametry podane są poniżej.

Poniżej zdjęcie systemu TDM 45 w czasie badań odbiorczych kabli 12/20kV. Niska waga jak i modułowa budowa pozwala na instalację systemu w 10 min w każdych warunkach. System może być zabudowany na pojazdach typu furgon. Wraz z systemem klient otrzymuje roczny pakiet wsparcia technicznego w tworzeniu raportów (prawidłowa analiza danych pomiarowych) jak i obsługi sprzętu. Na systemy udzielamy 2 letniej gwarancji. Istnieje możliwość przedłużenia okresu gwarancyjnego.

Zapraszamy do kontaktu z firmą Megger:
Megger Sp.z o.o.
ul. Słoneczna 42A
05-500 Stara Iwiczna
tel. 22 715 83 33
www.megger.com.pl/kontakt-2/

Przygotował mgr inż. Piotr Cichecki, Energy Market Specialist

---