Большинство предприятий имеют электрические сети и кабельные линии с длительным периодом эксплуатации. За этот период они подвергались постоянному воздействию внешних повреждающих факторов и процессам негативных временных изменений в местах, где была нарушена технология при их строительстве и монтаже. Эти факторы отрицательно влияют на ресурс работоспособности и надежности. Под их воздействием в кабелях и проводах возникают скрытые дефекты, участки износа, проблемные места. В дальнейшем их развитие ухудшает характеристики кабелей и проводов, нарушает условия транспортировки электричества, приводит к развитию аварии, а в итоге нарушают безопасность эксплуатации самих предприятий.
Постановка задачи
Актуальной задачей для безопасной эксплуатации является своеврвеменное выявление и ликвидация скрытых дефектов, что необходимо для сохранения ресурса работоспособности и нормальных условий транспортировки электричества, и предупреждения аварий. Для электрических сетей и кабельных линий с большим периодом эксплуатации необходимо выполнение ряда условий. Во-первых, обнаружение скрытых дефектов должно проводится еще до наступления ухудшения характеристик кабелей и условий транспортировки электричества. Во-вторых, выявление скрытых дефектов не должно ухудшать остаточный ресурс работоспособности или увеличивать размеры уже существующих скрытых дефектов. Очевидно, что надо использовать неразрушающие и безвредные способы.
Необходимо отметить, что широко применяемые сейчас технические средства имеют ограниченные возможности. В основном они определяют только места явных повреждений в аварийных кабелях (уже вышедших из строя). Причем, с ущербом для ресурса работоспособности, так как разрушительно воздействуют на конструкцию кабеля высоким напряжением или большим током. При работе они являются опасными для обслуживающего персонала и окружающего технологического оборудования.
Современные требования
Федеральная служба Ростехнадзора нацеливает предприятия промышленной и социальных сфер РФ на применение неразрушающих методов и новейших технологий для обеспечения безопасности электроснабжения, путем раннего выявления мест скрытых дефектов и сокращения технологических потерь электричества.
Для предприятий требуется, чтобы применение современной технологии неразрушающего контроля позволяло получить с минимальными затратами фактические данные о местоположении скрытых дефектов, состоянии муфт и других проблемных мест. Для уточнения данных, выявления быстро растущих скрытых дефектов, определения сроков первоочередного ремонта при предупреждении аварий требуется, чтобы безвредность и безопасность неразрушающего контроля позволяла делать повторные обследования.
Важно, чтобы на основе повторных обследований, можно делать мониторинг технического состояния собственных электрических сетей и кабельных линий., что увеличивает чувствительность для раннего обнаружение скрытых дефектов.
Зачем надо выявлять скрытые дефекты?
- Можно заранее и своевременно принять меры для предупреждения внезапных аварий и обеспечения безопасности электроснабжения.
- Обнаружение и устранение дефектов «автоматически» восстанавливает электрические характеристики действующих кабелей.
- Значительно и многократно может продлеваться период их будущей эксплуатации существующих электрических сетей и кабельных линий, без их замены на новые.
- Устранение потерь из-за скрытых дефектов на 10-25% уменьшает общее потребление дополнительного электричества на каждом предприятии и является очень выгодным энергосберегающим мероприятием.
Возможности современной технологии
В Санкт-Петербурге для этих целей создана и успешно применяется информационно-измерительная технология для неразрушающего обследования и получения данных о фактическом состоянии конструкции по длине отечественных кабелей различных типов, в том числе имеющих длительный период эксплуатации.
Полученные результаты ясно и наглядно показывают каждый метр длины конструкции, общее техническое состояние трассы, включая состояние муфт, всех мест износа. Наглядно указываются все места дефектов и даже их типы. Это позволяет сразу определить, где имеются сверхнормативные потери, а где возникнут в будущем аварии или даже пожары.
Все эти данные о каждом кабеле затем заносятся в паспорт, как это требуется по правилам эксплуатации и при энергетических обследованиях. На основании таких обследований достоверно определяются объемы для планового восстановительного ремонта, противоаварийные и энергосберегающие мероприятия, а также пути их экономного проведения.
Результат восстановления ресурса работоспособности кабелей и качества ремонта можно повторно проконтролировать.
Все результаты обследований архивируются в банк данных в виде паспорта кабеля. Это позволяет проводить повторные обследования, наблюдать и сравнивать состояние конструкции. Такой мониторинг значительно упрощает обработку данных и позволяет выявлять дефекты еще более ранней стадии, до момента изменения электрических характеристик или условий транспортировки.
Что дает предприятиям технология неразрушающей диагностики кабелей
Результаты диагностики показывают в ясной и наглядной графической форме фактическое состояние каждого метра конструкции по длине кабеля, включая: состояние муфт, мест прежних ремонтов, кабельных вставок, ну и конечно все скрытые дефекты с указанием их местоположения внутри кабеля.
В отличие от существующих технических средств, применяемых для аварийных кабелей, диагностика не требует применения опасных и вредных для конструкции кабелей очень высоких напряжений и больших токов, которые сокращают ресурс работоспособности «старых», но надежно работающих кабелей.
С помощью предлагаемой технологии дается очень большой спектр информации о техническом состоянии конструкции кабеля, что позволяет впервые достоверно определять объемы плановых ремонтов, где и что надо конкретно делать, например:
- по ремонту выявленных скрытых дефектов и для предупреждения аварий;
- по восстановлению электрических характеристик и продлению срока работоспособности;
- по ликвидации потерь электричества и энергосбережению.
Важно, что эти результаты документируются, доступны всем и входят в состав паспорта кабеля. Как это требуют Правила эксплуатации, но не было современных технологий по их выполнению. Повышается производственная и технологическая дисциплина служб эксплуатации и надежность электроснабжения предприятия.
Преимущества для практики
Высокая производительность технологии обеспечивается, потому что отключение кабеля требуется только на 5-10 минут. Это позволяет проводить работу с большим количеством кабелей в удобное время для основного производства или других потребителей. Например, в период проведения планово-предупредительных ремонтов предприятия, в ночное время, в период отпусков. Такая производительность основана на разделении обследования на отдельные этапы, при котором применяемые технические средства и персонал могут работать с максимальной эффективностью.
Важным преимуществом является отсутствие ограничений при подключении к ближнему или дальнему концу кабеля или провода, а также проведение обследования в любом труднодоступном или стесненном месте на территории промышленных или социальных предприятий. Условия на социальных предприятиях значительно сложнее и имеют свою специфику. Поэтому для проведения обследований в сложных условиях были разработаны ряд технических решений, на которые имеются патенты РФ.
От применения современной технологии дополнительно выявлен важный положительный эффект о фактическом состоянии длительно эксплуатируемых кабелей. Выявлено, что многие кабели, оцениваемые, как не соответствующие норме по величине изоляции и подлежащие замене для обеспечения безопасности электроснабжения, фактически не требуют их замены на новые, хорошо сохраняют ресурс работоспособности, надежны при эксплуатации в будущем (ввиду реального имеющегося в них распределения скрытых дефектов и их типов).
Затраты при внедрении новой технологии
Стоимость современной диагностики для одного кабеля не превышает и даже ниже существующей стоимости при определении места повреждения в аварийном кабеле. При этой стоимости определяется не одно место аварии, а выявляется количество всех имеющихся скрытых дефектов; указываются их местоположение по длине внутри конструкции кабеля; оценивается их влияние на надежность и ресурс работоспособности, выявляются наиболее крупные и аварийно-опасные дефекты, составляется паспорт кабеля с планом будущих работ по ремонту и энергосбережению.
Экономическая эффективность
Экономический эффект от использования современной технологии для обеспечения безопасности электроснабжения, увеличения периода будущей эксплуатации действующих кабелей, сокращения потерь электричества на предприятиях составляет свыше 150-250%. Срок окупаемости 18 месяцев. Обеспечение безопасности электроснабжения длительно работающих сетей и кабельных линий реализуется не старым затратным способом — 100% заменой на новые, — а экономным и эффективным локальным ремонтом только 5-7% от общей протяженности.
Предлагаемая технология дает исходные данные как для решения технических задач по предупреждению аварий и продлению ресурса работоспособности кабелей, так и для решения экономических задач по увеличению эффективности затрат по эксплуатации; реального энергосбережения; значительного сокращения избыточного потребления электричества и расходов по оплате. Таким образом, позволяет работать на экономию денег.
А. Ф. КОСМАЧЕВ,
Санкт-Петербургский университет
телекоммуникаций
им. проф. М. А. Бонч-Бруевича
www.sut.ru
