Кабельные линии и кабельные туннели: испытания, тепловой контроль и защита от пожара на заводе

Пожар в кабельном туннеле останавливает предприятие целиком. Вместе с силовыми линиями в одном объёме горят цепи управления, защиты, блокировок и связи, и подать питание в обход нечем: резервный ввод чаще всего проложен в том же сооружении. Восстановление занимает недели, потому что менять приходится не один кабель, а всё, что прошло через зону высокой температуры, вместе с металлоконструкциями и проходками.

Кабельное хозяйство при этом традиционно финансируется по остаточному принципу. Оно не производит продукт, не попадает в отчёты по выпуску и не мозолит глаза, пока работает. Ниже — что именно должно происходить с кабельными линиями и кабельными сооружениями в нормальном режиме эксплуатации и какие позиции проверяются в первую очередь.

Из чего складывается эксплуатация кабельного хозяйства

Работоспособность кабельной линии держится на четырёх опорах: периодические испытания и измерения, контроль теплового режима, документирование трассы и состояние сооружения, в котором кабель лежит. Выпадает любая из них — и линия перестаёт быть управляемым активом.

Общие требования к эксплуатации кабельных линий у потребителя задают Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей электрической энергии и Правила устройства электроустановок. Обе группы документов периодически пересматриваются, поэтому конкретные периодичности, значения испытательных напряжений и нормы браковки берите из действующей редакции в справочно-правовой системе, а не из старой распечатки, которая лежит в службе главного энергетика с прошлого ремонта.

Испытания повышенным напряжением

Смысл испытания простой: дефект изоляции, который не виден при рабочем напряжении, надо проявить в контролируемых условиях — на выведенной в ремонт линии, когда рядом стоит бригада, а не в ночную смену под нагрузкой.

Ключевая развилка — тип изоляции. Кабели с бумажной пропитанной изоляцией традиционно испытывают выпрямленным напряжением. Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена постоянное напряжение не применяют: оно накапливает в полимере объёмный заряд и само по себе ускоряет развитие водных триингов, то есть портит кабель, который проверяет. Для таких линий используют испытание напряжением сверхнизкой частоты либо испытание синусоидальным напряжением от резонансной установки, обычно в сочетании с измерением частичных разрядов и тангенса угла диэлектрических потерь.

Практический вывод для предприятия, где рядом лежат линии разных поколений: перед подрядчиком нужно ставить задачу не «испытать кабели», а испытать их по методике, соответствующей типу изоляции каждой линии. Испытание СПЭ-кабеля выпрямленным напряжением по инерции — типовая и дорогая ошибка.

Измерение сопротивления изоляции и другие измерения

Измерение мегаомметром проводится до испытания повышенным напряжением и после него. Само по себе оно грубое, но именно оно ловит очевидное: залитую водой соединительную муфту, оставленную закоротку, перепутанную жилу, увлажнённую концевую разделку.

Ценность даёт не единичное значение, а динамика. Если сопротивление изоляции линии падает от испытания к испытанию, линия деградирует — даже когда абсолютная цифра пока укладывается в норму. Чтобы эту динамику вообще было видно, протоколы должны храниться по линиям, а не по годам в общей папке.

Помимо изоляции измеряют сопротивление жил и экранов, проверяют целостность и фазировку, состояние заземляющих устройств и защитных покровов. По кабелям в земле отдельная тема — контроль коррозионной активности грунта и работы электрохимической защиты.

Поиск и локализация повреждения

Когда линия уже пробита, задача распадается на два этапа. Сначала определяют характер повреждения и расстояние до него — обычно рефлектометром, а при высокоомном или заплывающем пробое прожигают место повреждения и применяют импульсно-дуговой или волновой метод. Затем повреждение локализуют на трассе акустическим и индукционным методом, чтобы вскрывать асфальт в одном месте, а не копать траншею вдоль всей линии.

Всё это работает ровно настолько, насколько точна трассовая документация. Если неизвестно, где кабель уходит в сторону и на какой глубине лежит, самая современная аппаратура превращается в угадывание.

Контроль нагрева

Изоляция стареет от температуры, а перегревается чаще всего не сам кабель, а контактные соединения: наконечники в ячейках, болтовые контакты на шинах, разделки в концевых муфтах. Тепловизионное обследование под нагрузкой — самый дешёвый способ найти эти точки до того, как они выгорят.

Что учитывать при планировании съёмки:

• снимать под реальной нагрузкой, желательно в период максимума, иначе дефект не проявится;
• сравнивать однотипные соединения между собой и с температурой окружающей среды, а не с абстрактной нормой;
• отдельно проверять участки с изменившимися условиями теплоотвода: кабель, засыпанный отвалом грунта, заложенный сверху трубой отопления, зажатый в переполненном лотке;
• фиксировать результат протоколом с термограммами, чтобы к следующей съёмке было с чем сравнивать.

Отдельно стоит следить за токовой загрузкой линий в динамике. Кабель, выбранный двадцать лет назад под один цех, после двух реконструкций может работать в режиме, на который не рассчитывался.

Кабельный журнал и схемы

Кабельный журнал — не формальность для проверки, а единственный способ управлять хозяйством, которое физически не видно. В нём должны быть марка и сечение, год прокладки, длина, тип и места установки муфт, способ прокладки, номер и расположение в сооружении, а также вся история: испытания, повреждения, ремонты, вставки.

Что ломает журнал на практике: временные линии, проложенные на период ремонта и оставшиеся навсегда; кабели, брошенные при демонтаже оборудования и не отражённые как выведенные из работы; бирки, которых нет или которые нечитаемы. Инвентаризация с восстановлением маркировки — скучная работа, но она окупается в первый же аварийный вечер.

Туннели, каналы и кабельные этажи

Кабельное сооружение — это отдельный объект эксплуатации со своим набором рисков, и относиться к нему как к «коридору, где лежат кабели», нельзя.

Огнестойкие уплотнения проходок

Пересечение кабелем противопожарной преграды — это место, где огонь и дым уходят из отсека, в котором начался пожар. Уплотнение проходки должно обеспечивать предел огнестойкости не ниже предела огнестойкости пересекаемой конструкции и выполняться сертифицированной системой в проектной комплектации: конкретный состав, конкретная толщина, конкретный способ заполнения.

Типичные нарушения видно глазами: проходка, пробитая при прокладке нового кабеля и заделанная монтажной пеной или ветошью; уплотнение, в которое добавили ещё три кабеля сверх испытанного заполнения; проходка, вскрытая под временную линию и не восстановленная после ремонта. Требования к пределам огнестойкости строительных конструкций и к заполнению проёмов установлены техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности и сводами правил к нему — сверяйтесь с действующей редакцией.

Огнезащитные покрытия и деление на отсеки

Огнезащитные составы по кабелю замедляют распространение горения по кабельной линии. Покрытие имеет срок службы, который заканчивается заметно раньше срока службы кабеля, и требует периодического возобновления — это отдельная строка в ремонтной программе, про которую обычно забывают. Протяжённые туннели делятся на отсеки перегородками с противопожарными дверями, и эти двери должны быть закрыты, а не подпёрты ящиком ради удобства обхода.

Вода и дренаж

Затопление кабельного сооружения убивает муфты и защитные покровы, а кроме того делает туннель недоступным для обхода. Проверяются уклоны, приямки, работоспособность насосов и автоматики их включения, состояние гидроизоляции, отсутствие постороннего попадания воды из сетей водопровода и теплоснабжения, проложенных рядом.

Вентиляция, доступ, сигнализация

Вентиляция отводит тепло и поддерживает допустимую температуру; при пожаре она, наоборот, должна отключаться, чтобы не раздувать горение, — работа этой автоматики проверяется, а не предполагается. Дополнительно контролируются: исправность освещения и аварийного освещения, свободные пути эвакуации, целостность запоров и защита от постороннего доступа, работоспособность автоматической пожарной сигнализации и установок пожаротушения, наличие и актуальность схемы расположения кабелей на входе в сооружение.

Кабельные сооружения, кроме того, — замкнутые пространства с риском скопления газов и недостатка кислорода, поэтому порядок допуска и контроля воздушной среды при работах внутри должен быть прописан, а не выполняться по договорённости между мастерами.

Как это учитывать в плане ремонтов

Кабельное хозяйство плохо ремонтируется по факту отказа: любой отказ здесь либо длинный, либо катастрофический. Поэтому в годовой план имеет смысл закладывать связку из четырёх блоков: испытания и измерения по графику с ведением истории по каждой линии; тепловизионный контроль в период максимальной нагрузки; ежегодный осмотр кабельных сооружений с фотофиксацией состояния проходок, огнезащиты, дренажа и вентиляции; восстановление маркировки и актуализация кабельного журнала после каждой реконструкции.

Полезно оценить и последствия: разобрать, какие потребители обесточиваются при потере каждого кабельного сооружения, и посмотреть, действительно ли резервный ввод независим, или обе линии идут одним туннелем. Этот разбор часто меняет очерёдность работ сильнее, чем любые нормативные сроки.

Кабельная часть неразрывно связана с остальным оборудованием предприятия: питаемые по этим линиям грузоподъёмные механизмы, насосные, компрессорные и котельные установки относятся к опасным производственным объектам, а их техническим устройствам нужна экспертиза промышленной безопасности при наступлении сроков, после ремонта или аварии. Когда заключение нужно быстро и объект стоит, помогает сервис «Блиц-эксперт» НПИ «Недра»: заявка оформляется онлайн, срок — от одного дня, цену по тарифу института видно до регистрации, заявку берёт в работу первый освободившийся эксперт с нужной областью аттестации, а готовое заключение приходит подписанным электронной подписью.

НПИ «Недра» также выполняет техническое диагностирование и неразрушающий контроль в собственной лаборатории, обследование зданий и сооружений, проектные работы и обучение персонала. Если нужно понять, какие позиции по вашему кабельному хозяйству и связанному с ним оборудованию требуют оформления в первую очередь и что покажет проверка Ростехнадзора, опишите объект в форме заявки — инженер разберёт ситуацию и предложит очерёдность работ.

Фото: MTAPhotos, Flickr, CC BY 2.0