Борьба за грозостойкость кабельных магистралей в ТУСМ‑2

{26} С начала эксплуатации кабельных магистралей в зоне обслуживания ТУСМ?2 линейному персоналу пришлось решать вопросы грозозащиты кабельных линий. Вспоминая 60?е годы, можно с уверенностью сказать, что опыта грозозащиты кабеля было очень мало. Существующая защита не внушала доверия ввиду крайней неэффективности. В качестве основных способов грозозащиты предлагались прокладка тросов параллельно кабелю, оконтуровка отдельно стоящих деревьев, использование ВЛС, защитные заземления в усилительных пунктах. Все эти мероприятия хотя и играли определённую защитную роль при грозовых воздействиях, но их было явно недостаточно. Низкое качество механической прокладки кабеля усугубляло дело: на одной из первых магистралей КМ?17 основная масса грозовых повреждений наблюдалась на механических вмятинах на оболочке кабеля. Наличие грозовых повреждений на КМ, трудности их устранения, трудоёмкость и большой объём выполняемых работ всегда держали коллективы цехов и ТУСМ в напряжении и поиске способов повышения грозостойкости магистралей. В служебном архиве лаборатории ТУСМ?2 имеется около десятка толстых папок, в которых находятся документы, отражающие ход этой работы, в них находятся акты, таблицы, справки, протоколы, инструкции, рекомендации и прочие документы.

В начале 60?х годов на эксплуатации не было измерительных приборов, способных точно определять место повреждения, а при грозовых повреждениях на кабеле зачастую имелось несколько мест пониженной изоляции, поэтому нахождение повреждения и устранение его представляло довольно сложную задачу. Отсутствие обходных связей, резервов, длинных вставок не позволяло доводить параметры линий до нормы, и как только изоляция жил кабеля позволяла пропустить дистанционное питание, работы считались законченными. Естественно, надёжность работы такой линии была невысокой. Усугубляла положение схема дистанционного питания, принятая на ламповых системах К?24, К?60. Дистанционное питание на каждый НУП подавалось индивидуально, по схеме «провод – земля», по парам кабеля напряжение питания шло разное, иногда разность доходила до сотен вольт, поэтому пробои внутри пар были не редкостью. В середине 60?х годов на эксплуатации стали появляться приборы, работающие на принципе высоковольтных мостов, и наконец появилась возможность находить точно место повреждения. Приборы работали избирательно, сначала находились повреждения с более низкой изоляцией. С появлением ВВМ стало возможным доводить изоляцию кабеля до нормы. Регулярно после грозового периода стали проводиться профилактические измерения кабелей, подверженных грозовым воздействиям, с последующими работами по устранению мест пониженной изоляции, обнаруженной при измерениях. Таким образом, изоляция эксплуатируемых кабелей была поставлена под контроль.

В начале 70?х годов на магистралях, выполненных на симметричном кабеле, произошла замена лампового оборудования К?60 на полупроводниковое — К?60П. Схема дистанционного питания нового оборудования приобрела необходимую симметрию, по всем парам пошло одинаковое по величине питание. Однако грозозащита оборудования НУП оказалась недостаточной, практически после каждой более?менее серьёзной грозы блоки аппаратуры выходили из строя. После внедрения предложений специалистов ЛЗГ {28} ТЦМС?12 Парьева Н.С. и Палеха Н.А. количество повреждений блоков аппаратуры резко уменьшилось. Параллельно проводились работы по защите кабеля. На КМ?17В были установлены разрядники Р?2М непосредственно в муфтах кабеля. Но проведённые мероприятия были явно недостаточны. Наиболее эффективным способом предупреждения грозовых повреждений на кабеле оставались профилактические измерения с последующим доведением параметров кабеля до норм, это также относилось к аппаратуре НУП. В конце 70?х годов на КМ?540, уплотнённой аппаратурой К?60П?2М, происходил массовый выход из строя оборудования. Надо сказать, термокамеры НУП, где содержалась аппаратура, зимой промерзали, то есть условия эксплуатации оборудования были неблагоприятными. Электромеханик, обслуживающий НУП, летом практически не вылезал с магистрали. Осенью мной было обследовано состояние грозозащитных устройств, состояние грозозащиты оказалось в неудовлетворительном состоянии, болтовые соединения заземлений расслаблены, разрядники на вводных кассетах или отсутствовали, или были неисправны, изоляция оборудования не соответствовала норме, защитные заземления тоже не везде соответствовали норме. После проведения необходимых профилактических работ резко сократился выход из строя блоков аппаратуры. Несколько позже, в 1984 году, на аппаратуре К?60п?2м была установлена динисторная защита. Параллельно с этими работами на магистрали был выполнен перемонтаж муфт по новой технологии. После этих мероприятий качественные показатели работы магистрали значительно улучшились.

В 1981 году был принят стандарт предприятия СТП?14?21?02?81 «Устройство заземлений и заземляющих проводок», разработанный специалистами управления. Появление стандарта положительно было воспринято на магистралях, и стандарт немедленно стал внедряться. На оборудовании НУП была осуществлена замена заземляющих проводок, не соответствующих стандарту, окольцованы заземления на оборудовании и другие мероприятия. Внедрение стандарта, несомненно, положительно повлияло на качество работы магистралей.

1984 год можно назвать годом решительного наступления на грозоповреждаемость кабельных магистралей. Промышленность приступила к выпуску разрядников Р?76, Р?78, способных выдерживать большие токи и обеспечивающие стабильность параметров при достаточно больших количествах срабатывания. Руководством ТЦМС?14 было принято решение по установке разрядников Р?76 (эмиссия) в кабель на участке НУП?10/5 – СУС КМ?17В. Перед установкой разрядников были выполнены достаточно трудоёмкие работы по повышению диэлектрической прочности изоляции кабеля напряжением 3,2 кВ по схеме — между всеми жилами, соединёнными в пучок, и заземлённой оболочкой и между каждой жилой и остальными жилами, соединёнными с заземлённой оболочкой, — 2,2 кВ. Работы по доведению до указанных норм осуществила бригада, возглавляемая начальником КУ?22 Нелюбиным Ю.Г. Разрядники устанавливались в контейнерах, которые подключались к муфтам с помощью соединительного кабеля, получалась довольно громоздкая конструкция, от которой впоследствии отказались. После подключения разрядников были выполнены работы по симметрированию кабелей. Установка разрядников на указанном участке позволила избежать повреждений кабеля в течение 2 – 3 сезонов. Но всё?таки разрядники были установлены не на каждой муфте, а через несколько муфт, и то обстоятельство, что параметры разрядников имели разброс по напряжению срабатывания, по?видимому, сыграли негативную роль, поэтому избежать полностью повреждений не удалось. В частности, были зафиксированы прожоги изоляции между жилами.

В эти же годы на участке НУП?10/5 – НУП?11/5 КМ?17В предпринималась попытка ручной прокладки грозостойкого кабеля МКСАСБП 4?4?1,2 с целью замены существующего, всего было проложено и смонтировано два кабеля длиной по трассе около 10 км, но кабель не был включён в магистраль и впоследствии размонтирован.

С 1985 по 1990 год на магистралях проводились интенсивные работы по установке разрядников Р?76 на кабеле на магистралях КМ?17, КМ?17В. При этом предварительно повышалась диэлектрическая прочность изоляции между жилами и землёй до 3,2 кВ путем устранения мест пониженной изоляции. Разрядники устанавливались практически на всех муфтах, после их установки проводился полный комплекс электрических измерений. На двух участках НУП – НУП разрядники в качестве эксперимента устанавливались на одном кабеле, исходя из того, что напряжение при ударе молнии наводится на оба кабеля одинаковое, но при срабатывании разрядников в одном из кабелей происходит снятие наводимого напряжения с последующим перераспределением оставшегося напряжения между обоими кабелями, т.е. наводимое напряжение уменьшается примерно в 2 раза. Практически этот процесс происходит мгновенно. Эксперимент оказался удачным. На одном из этих участков вместо разрядников Р?76 были установлены разрядники Р?78 с более низким напряжением срабатывания.

В эти же годы проводятся мероприятия по переводу дистанционного питания на схему «кабель – кабель», установка разрядников в кабель — это один из этапов перехода на новую схему питания. Работа по изменению схемы дистанционного питания своей главной целью преследовала повышение грозостойкости систем К?60П. Основные мероприятия по переводу на схему ДП «кабель – кабель» заключались в следующем:

• повышение диэлектрической прочности изоляции аппаратуры НУП до 600 В, 1500 В;

• установка разрядников, динисторов в аппаратуре НУП К?60П;

• перевод систем на схему питания «кабель – кабель»;

• изготовление и установка пульта контроля изоляции кабеля в пунктах подачи ДП.

Проверка диэлектрической прочности изоляции аппаратуры НУП до 600 В и 1500 В разделялась на две стадии по той причине, {31} что одни элементы аппаратуры были рассчитаны на напряжение 600 В, другие — на 1500 В. Это обстоятельство значительно увеличивало объём работ, так как нужно было отпаивать элементы с более низким напряжением для испытания напряжением 1500 В. Значительные трудности представляли работы по доведению изоляции аппаратуры до величины в 25 МОм, т.к. работы проводились летом при температуре 20 и выше градусов тепла, а в термокамере НУП — около 10 градусов, и через определённое время на стенках термокамеры и оборудовании появлялся конденсат.

Технология монтажа и конструкции сборок динисторов и разрядников разрабатывались в лабораториях ТУСМ?2 и ТЦМС?14. На НУП был выполнен большой объём работ, особенно следует отличить инженера ПЛ Чмыря Н.И. и электромеханика ЦЛКС?22 Малых И.П., которые очень ответственно отнеслись к данной работе, так как имели большой опыт в устранении грозовых повреждений и отлично понимали важность выполняемой работы. И конечно, инициатором был главный инженер ТЦМС?14 Коробов В.С. С проведением указанных мероприятий грозостойкость симметричных магистралей значительно увеличилась, практически прекратились повреждения с простоями связей. Грозостойкость КМ?17В ухудшилась после установки на ней аппаратуры К?1020, которая была включена в 7 – 8?ю пары кабеля. С включением К?1020 была нарушена симметрия продольного сопротивления жил, дистанционное питание по схеме и величине было разное. Практически после каждой грозы на магистрали стали появляться перекосы по питанию на К?60П и К?1020. При устранении перекосов по К?60П не было возможности проверить состояние 7 – 8?ю пары, т.к. НУП К?1020, на которые были заведены эти пары, установлены чаще, чем НУП К?60П, 1, 2 и 3 четвёрки кабеля не заходили в НУП К?1020.

На коаксиальных магистралях грозовые повреждения вызывают более тяжкие последствия, как правило с простоями связей. В 1987 году автором этих строк было подано предложение по грозозащите коаксиального кабеля, суть которого заключалась в следующем. В результате многолетних наблюдений за грозовыми повреждениями коаксиального кабеля можно было сделать заключение, что основным видом повреждения является смятие свинцовой оболочки с последующим смятием коаксиальной пары и коротким замыканием между внутренним и внешним проводом. При этом на броне вмятины не наблюдалось, иногда были заметны небольшие вздутия наружу. В месте повреждения кабеля происходил микровзрыв, вызванный искрой тока между бронёй и оболочкой, при этом в результате большой температуры битумная масса переходила в газообразное состояние и созданное давление вминало свинцовую оболочку. Это явление может происходить в том случае, если между бронёй и оболочкой в результате грозовой наводки возникает достаточно высокая разность потенциалов при условии низкого переходного сопротивления между бронёй и окружающей средой (низкое удельное сопротивление грунта), когда происходит стекание тока с брони. Второе наблюдение заключалось в том, что практически за все годы эксплуатации коаксиальных магистралей не наблюдались грозовые повреждения вблизи муфт (эти наблюдения велись с начала эксплуатации). Почему? Ответ заключается в том, что при монтаже муфт происходит перепайка брони и оболочки. Два повреждения, наблюдавшихся около муфт, подтверждают это, как исключение из правил. Обе муфты были смонтированы во время строительства монтажником Гейнцем с нарушением технологии без перепайки брони и оболочки. Имея в руках статистику, можно рассчитать зону защиты, создаваемую муфтой, и зоны возможных грозовых повреждений на кабеле. Было предложено два варианта блоков защиты, которые устанавливались в зонах возможных грозовых повреждений на участках НУП – НУП, ранее подвергавшихся грозовым повреждениям. В августе 1988 года на участке НУП?6/1 – НУП?7/1 КМ?17Г, на котором ранее наблюдалось 4 грозовых повреждения с большими простоями связей, было установлено 25 пунктов защиты, {33} установку осуществляла бригада из пяти человек в течение трёх дней. После этого на данном участке грозовых повреждений не наблюдалось. Предложение было одобрено межотраслевой лабораторией грозозащиты и в качестве эксперимента внедрено. Эксперимент затянулся до 2000 года. Прошла реконструкция магистрали, оборудование К?1920 заменено на К?3600, повреждения на незащищённых участках продолжались. Летом 2000 года были выполнены работы по грозозащите 15 участков НУП – НУП, на которых ранее наблюдались повреждения. На участках было установлено 327 блоков грозозащиты. За прошедшие два года на магистрали произошло три грозовых повреждения, из них два — с простоем связей. Повреждения были на участках, на которых не была установлена защита, ранее не подвергавшихся повреждениям.

Работы по грозозащите не сняты с повестки дня. Наступила эра волоконно?оптических кабелей, наличие металлических элементов в этих кабелях не снимает с повестки дня вопросы их грозозащиты. Низкая изоляция пластмассовой оболочки может способствовать выходу из строя волокон, поэтому необходим контроль за изоляцией шлангов.

Остаются актуальными вопросы грозозащиты радиорелейных станций, их нужно решать в соответствии с современными концепциями грозозащиты. Нами разработана программа работ по обследованию состояния грозозащиты объектов РРЛ.

Грозовые повреждения на кабельных магистралях всегда держали коллективы кабельных цехов ТУСМ?2 в состоянии постоянной готовности к устранению повреждений. Руководство ТУСМ (Ларионов Н.Ф.) уделяло большое внимание подготовке специалистов по монтажу, измерениям, обслуживанию оборудования НУП. Поэтому кабельщики?спайщики ТУСМ?2 всегда занимали первые места на всесоюзных и других конкурсах, удивляя качеством монтажных работ специалистов — членов конкурсных комиссий. В ТУСМ?2 выросла целая плеяда прекрасных измерителей, способных выполнять на высочайшем уровне любые виды измерительных работ, начиная от симметрирования до устранения сложнейших грозовых повреждений. Очень хочется, чтобы традиции, заложенные старшими товарищами, не прерывались, чтобы молодёжь, приходящая на смену, придерживалась этих традиций, чтобы трудности, переживаемые предприятием, были преодолены.