Портфолио

Повреждение силовых высоковольтных кабелей при проведении приемосдаточных испытаний

Независимая экспертиза.

Суть проблемы

При проведении приемосдаточных испытаний кабельных линий повышенным напряжением на объекте строительства произошел пробой 7 из 10 линий. Монтажная организация обратилась к ООО "Эксперт-Центр" для проведения независимой экспертизы с целью установления причин повреждения кабелей.  

Поставленные на экспертизу вопросы

1) Определить причину выхода из строя представленных на исследование кабельных линий ВБВнг(А)-LS: заводской брак/ некачественный монтаж/ действие непреодолимых сил/ или иное?
2) Исследовать толщину изоляции, омическое сопротивление жилы и изоляции, испытать повышенным напряжением целые образцы кабельных изделий ВБВнг(А)-LS на поиск скрытых дефектов и/или отклонения от заявленных паспортных значений.
3) Установить и указать на ответственных лиц, если такие имеются, за выход из строя представленного на исследование электротехнического оборудования.

Методы исследования

Аналитические, документальный, органолептические, инструментальные.

Процесс исследования

I. Выполнен анализ документации завода-изготовителя.
Анализ сертификатов соответствия и декларации соответствия показал, что все формальные условия по сертификации производимых силовых кабелей марки ВБВнг(A)-LS на номинальное переменное напряжение 6 кВ заводом-изготовителем соблюдены.

Выполнен анализ паспортов качества завода-изготовителя на поставленную кабельную продукцию. Установлено, что в паспортах качества на кабели, поставленные на трех разных барабанах, имеются различия. В частности, для одного барабана установлено соответствие продукции ТУ и ГОСТ, а для двух других - только ТУ. Для кабелей с разных барабанов установлено разное время продолжительности испытаний повышенным напряжением – 10 мин для кабеля, выполненного в соответствии с ТУ и ГОСТ, и 5 мин – для кабелей, выполненных только в соответствии с ТУ. Во всех трех паспортах в качестве испытательного указано напряжение переменного тока 12,6 кВ.
Установлено, что условия испытания кабельной продукции, указанные во всех паспортах качества, не соответствуют требованиям ТУ, ГОСТ Р 55025-2012 и ПУЭ.

II. Выполнены высоковольтные лабораторные испытания представленных на экспертизу образцов кабельной продукции.

Образцы кабеля №2 и №3 (без внешних визуальных признаков повреждений) длиной соответственно 1,16 м и 1,11 м сначала были подвергнуты испытанию повышенным напряжением (12,6 кВ) переменного тока промышленной частоты (в соответствии с паспортами качества кабельной продукции завода-изготовителя). Процесс испытания приведен на рисунке ⬇. Оба образца выдержали приложенное повышенное напряжение в течение 10 минут.


Далее образцы кабеля были подвергнуты испытанию повышенным напряжением выпрямленного тока 36 кВ продолжительностью 10 мин в соответствии с требованиями п. 1.8.40 ПУЭ ⬇. Оба образца выдержали испытания, а измеренное сопротивление изоляции до и после испытаний соответствует требованиям НТД.

Таким образом, по результатам высоковольтных испытаний дефектов в образцах кабелей №2 и №3 выявлено не было.

III.  На следующем этапе исследований было проведено вскрытие поврежденного образца кабеля №1.

При вскрытии обнаружены многочисленные трещины на поясной и жильной изоляции, развивающиеся от очага повреждения кабеля к противоположной стороне. Характер трещин позволяет с высокой вероятностью предполагать, что они возникли в результате механических перенапряжений кабельной изоляции вследствие ее изгиба.


Вскрытие неповрежденного образца кабеля №2 не выявило каких-либо визуально определяемых дефектов изоляции.

IV. Выполнено исследование толщины изоляции токопроводящих жил представленных на экспертизу образцов.
По результатам измерений изоляция токопроводящих жил кабеля соответствует требованиям пп. 5.2.1.7, 5.2.1.8 ГОСТ Р 55025-2012.

V. Выполнено исследование качества материала изоляции токопроводящих жил кабеля. 
В соответствии с п. 5.2.5.1 ГОСТ Р 55025-2012 прочность кабельной изоляции при разрыве должна быть не менее 12,5 Н/мм2, а относительное удлинение при разрыве – не менее 125%.
Испытание образцов изоляции токопроводящих жил кабеля производилось в соответствии с ГОСТ IEC 60811-501-2015, часть 501 на испытательной машине Zwick/Roell Z010 BT2-FR010TE/A50.

Для испытания на относительное удлинение и прочность при разрыве с двух токопроводящих жил кабеля ВБВнг(А)-LS 3x150мс-6 было взято по 5 проб изоляции.

По результатам испытаний установлено, что относительное удлинение для всех проб составило более 450%, а прочность изоляции при разрыве более 30 МПа (Н/мм2). Таким образом, по своим физико-механическим показателям изоляция кабеля соответствует требованиям п. 5.2.5.1 ГОСТ Р 55025-2012.

VI. Исследование качества монтажа.
Согласно журналу прокладки кабелей прокладка кабельных линий на объекте осуществлялась с 26 ноября 2020 г. по 15 декабря 2020 г. при температурах от -6 до - 11℃.
Согласно п. 6.4.5.1 СП 76.13330.2016 прокладка силовых кабелей напряжением до 10 кВ с поливинилхлоридной изоляцией и оболочкой без волокнистых материалов в защитном покрове, а также с броней из профилированной стальной оцинкованной ленты, в холодное время года без предварительного подогрева допускается в тех случаях, когда температура воздуха в течение 24 ч до начала работ не снижалась, хотя бы временно, ниже минус 15℃. Анализ температуры атмосферного воздуха по данным метеоцентра показывает, что в даты монтажа и предшествующие им сутки температура опускалась ниже минус 15 ℃ только однажды – в ночь с 14 на 15 декабря 2020 года. При этом согласно протоколам прогрева кабелей на барабане перед прокладкой при низких температурах предварительный прогрев кабелей осуществлялся в течение 24 ч перед каждым днем монтажа.
Следует отметить, что в журнале прокладки кабелей не указана продолжительность прокладки кабелей, в то время как данный параметр имеет важное значение при укладке кабелей при отрицательных температурах. Так, согласно п. 6.4.5.3 СП 76.13330.2016 при отрицательных температурах кабели должны предварительно прогреваться и укладываться в следующие сроки: при температуре от 0℃ до -10℃ ­– не более 1 часа, при температуре от -10℃ до -20℃ – не более 40 минут.

В ходе органолептического и фотографического обследования трассы укладки кабельных линий на объекте экспертом Ушаковым С. Ю. выявлен изгиб кабеля радиусом ~ 46 – 50 см. Что составляет около 7,8 - 8,5 наружных диаметров кабеля.

Согласно п.10.5 ГОСТ Р 55025-2012 (в соответствии с которым согласно декларации соответствия производится исследуемая кабельная продукция), а также п. 6.4.1.7 СП 76.13330.2016 для многожильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение от 6 до 35 кВ радиус изгиба должен быть не менее 12 наружных диаметров кабеля, т.е. для кабеля ВБВнг(А)-LS 3х150мс-6 – не менее 70,8 см. При этом ГОСТ Р 55025-2012 допускает изгиб кабелей на минимальный радиус 7,5 наружных диаметров при монтаже кабелей с использованием специального шаблона. Аналогичное требование содержится и в п. 6.7 ТУ. Однако, в плане производства работ по монтажу в перечне применяемых инструментов шаблоны для изгиба кабелей отсутствуют, что может свидетельствовать о нарушении требований ГОСТ.

Согласно Плану производства работ на поворотах трассы прокладки кабелей должны были быть установлены угловые ролики, обеспечивающие плавный поворот кабеля с радиусом изгиба 7,5D, что не соответствует требованиям ГОСТ Р 55025-2012, СП 76.13330.2016 и ТУ.


Результаты исследования


ОТВЕТЫ НА ПОСТАВЛЕННЫЕ ВОПРОСЫ
На основании проведенного исследования можно дать следующие ответы на поставленные вопросы:
Вопрос №1: «Определить причину выхода из строя представленных на исследование кабельных линий ВБВнг(А)-LS: заводской брак/ некачественный монтаж/ действие непреодолимых сил/ или иное?»
Ответ на вопрос №1: «В ходе лабораторных исследований образцов кабельной продукции каких-либо дефектов изоляции выявлено не было. По своим физико-механическим свойствам изоляция токопроводящих жил соответствует требованиям ГОСТ Р 55025-2012. Изоляция выдержала испытание повышенным напряжением как в соответствии с паспортами качества на кабельную продукцию, так и в соответствии с требованиями ПУЭ. Таким образом, проведенные исследования не дают оснований утверждать, что причиной повреждения кабельных линий стал заводской брак.


Вскрытие поврежденного образца кабеля выявило многочисленные трещины на поясной и жильной изоляции, развивающиеся от очага повреждения кабеля к противоположной стороне. Характер трещин позволяет с высокой вероятностью предполагать, что они возникли в результате механических перенапряжений кабельной изоляции вследствие ее изгиба.
Таким образом, наиболее вероятно повреждение кабелей произошло в результате их изгибов сверх допустимых значений в ходе монтажа при отрицательных температурах, которые могли быть допущены вследствие ошибки в плане производства работ относительно задания минимально допустимого радиуса изгиба кабеля.
Для полного исключения версии о низком качестве изоляционных материалов кабельной продукции ВБВнг(А)-LS рекомендуется дополнительно провести следующие испытания:
- испытание изоляции на изгиб при низкой температуре (в соответствии с п.4.2 ГОСТ IEC 60811-504-2015);
- проверку стойкости кабелей к навиванию (в соответствии с п.8.4 ГОСТ Р 55025-2012).
Указанные виды испытаний не предусмотрены техническим заданием на оказание услуг проведения настоящей независимой экспертизы.


Вопрос №2: «Исследовать толщину изоляции, омическое сопротивление жилы и изоляции, испытать повышенным напряжением целые образцы кабельных изделий ВБВнг(А)-LS на поиск скрытых дефектов и/или отклонения от заявленных паспортных значений».
Ответ на вопрос №2: «Измерение толщины изоляции токопроводящих жил кабелей в соответствии с ГОСТ IEC 60811-202-2015, часть 202 показало, что изоляция токопроводящих жил кабеля соответствует требованиям пп. 5.2.1.7, 5.2.1.8 ГОСТ Р 55025-2012.
В ходе лабораторных испытаний два представленных на экспертизу образца кабеля (№2 и №3) без видимых визуальных повреждений выдержали приложенное в течение 10 мин. переменное напряжение 12,6 кВ номинальной частотой 50 Гц (в соответствии с паспортами качества), а также приложенное в течение 10 мин. напряжение 36 кВ выпрямленного тока (в соответствии с п.1.8.40 ПУЭ). Измеренные омические сопротивления токопроводящих жил и изоляции кабелей соответствуют требованиям НТД.
Дополнительно проведены лабораторные испытания образцов изоляции токопроводящих жил кабеля на прочность при разрыве и относительное удлинение в соответствии с ГОСТ IEC 60811-501-2015, часть 501, которые показали, что по своим физико-механическим показателям изоляция кабеля соответствует требованиям п. 5.2.5.1 ГОСТ Р 55025-2012.
Иные скрытые дефекты или отклонения от паспортных значений в ходе исследований не выявлены».


Вопрос №3: «Установить и указать на ответственных лиц, если такие имеются, за выход из строя представленного на исследование электротехнического оборудования».
Ответ на вопрос №3: «Исходя из ответов на предыдущие вопросы, наиболее вероятными ответственными являются лица, участвовавшие в разработке плана проведения работ, однако для подтверждения данной версии требуется проведение дополнительных испытаний, перечень которых приведен в ответе на вопрос №1».

Эксперты
Маслов А.Ю., Ушаков С.Ю.Эрбес В.В.
Кабели и муфты Несудебные Эксперт Маслов А.Ю. Эксперт Ушаков С.Ю. Эксперт Эрбес В.В.