ZASTOSOWANIE AGREGATU DO DOSYCANIA GŁOWIC KABLOWYCH POD NAPIĘCIEM, JAKO SPOSÓB ZMNIEJSZENIA AWARYJNOŚCI GŁOWIC KABLOWYCH SN

1. 1
mgr inż. Remigiusz Joeck
ENERGA S.A. Oddział Gdańsk
dr hab. inż. Aleksandra Rakowska, prof. nadz.
Politechnika Poznańska
inż. Żaneta Łopat
ENERGA SA Oddział Gdańsk
ZASTOSOWANIE AGREGATU DO DOSYCANIA
GŁOWIC KABLOWYCH POD NAPIĘCIEM,
JAKO SPOSÓB ZMNIEJSZENIA AWARYJNOŚCI
GŁOWIC KABLOWYCH SN
Streszczenie:
W referacie omówiono zagadnienia związane z dosycaniem głowic kablowych SN pod
napięciem. Przedstawiono konstrukcję kabli SN o izolacji papierowej przesyconej (zwanej
popularnie izolacją papierowo-olejową) oraz aktualnie stosowane technologie dosycania PPN, ze
szczególnym uwzględnieniem temperatury, w której należy przeprowadzać ten zabieg dla
poszczególnych syciw kablowych.
1. Wprowadzenie
Spółki Dystrybucyjne w Polsce posiadają na swoim majątku jeszcze dużą ilość linii kablowych
SN o izolacji papierowo-olejowej [8]. W samej ENERDZE jest to około 1600 km linii
wykonanych głównie kablem typu HAKnFtA 8,7/15 kV. Po kilkudziesięcioletniej eksploatacji
głowic olejowych w tych liniach coraz częściej dochodzi do ich uszkodzeń [7] [14].
Doświadczenia eksploatacyjne innych Spółek Dystrybucyjnych są bardzo podobne do
ENERGI. O przewadze w sieci SN kabli o izolacji papierowej (często nazywanej izolacją
klasyczną lub tradycyjną) należy pamiętać przy ocenie awaryjności osprzętu kablowego.
Stosunkowo prosto można ocenić wskaźniki uszkodzeń dla linii elektroenergetycznych różnego
rodzaju. Znajomość długości danej linii eksploatowanej w analizowanym obszarze i znajomość
zanotowanych przypadków jej uszkodzeń w roku kalendarzowym pozwala na precyzyjne
określenie wskaźnika awaryjności. Podobnie w przypadku np. izolatorów liniowych oblicza się
wskaźniki na podstawie liczby zainstalowanych izolatorów i tego samego typu izolatorów
uszkodzonych. Niestety, w przypadku osprzętu kablowego nie mogą być prowadzone
kompleksowe analizy awaryjności, ponieważ nie są rejestrowane liczby zainstalowanych
elementów osprzętu danego rodzaju. Podczas budowania nowych linii dane takie są zapisywane w
dokumentach budowy, jednakże dane nie są gromadzone dla linii kablowych ułożonych dawniej –
a nadal z powodzeniem eksploatowanych. Dlatego przy ocenie głowic i muf kablowych posłużono
się wskaźnikiem odniesionym do długości linii o poszczególnych rodzajach izolacji.
Analiza awaryjności została przeprowadzona na podstawie danych z 5 Spółek Dystrybucyjnych
[16]. W tablicy 1 przedstawiono procentowy udział uszkodzeń osprzętu kablowego danego
rodzaju zarejestrowanych w roku 1999 i 2000 dla sieci kablowej - o sumarycznej długości ponad
jedenaście tysięcy kilometrów linii SN. Natomiast w tablicy 2 zestawiono przykładowo,
wyłonione z wszystkich kart awaryjności w roku 2000, awarie osprzętu kablowego zanotowane w
jednym z zakładów energetycznych (76% linii kablowych o izolacji papierowej, sumaryczna
długość eksploatowanych linii to ponad półtora tysiąca km linii kablowych SN).
2007-06-13: Aktualne problemy w elektroenergetyce. APE'07. XIII Międzynarodowa konferencja naukowa - Jurata

2. 2
Zdecydowanie największa liczba uszkodzeń osprzętu jest wynikiem wadliwej pracy głowic
kabli o izolacji papier+syciwo. Najczęściej powtarzającą się przyczyną awarii głowic jest wyciek
syciwa – czyli osuszenie korpusu w głowicach typu 3GOn i 3GOw. Głowice tego typu przez wiele
lat były jedynymi głowicami instalowanymi w liniach kablowych (o izolacji PAP). Jak wynika z
kart awaryjności linii kablowych SN uszkodzeniom ulegają głowice tego typu - zarówno w liniach
wybudowanych w latach sześćdziesiątych, jak i również w połowie lat dziewięćdziesiątych.
Bardzo często wynika to z wadliwego montażu głowic i nieprecyzyjnego przestrzegania
technologii napełniania syciwem – czy ewentualnego dosycania instalacji.
Tablica 1. Udział procentowy uszkodzeń różnych typów osprzętu kablowego dla pięciu Zakładów
Rok
Procentowy udział uszkodzeń danego typu osprzętu kablowego [%]
głowica
PAP
mufa
PAP
głowica PE
mufa
PE
głowica
XLPE
mufa
XLPE
mufa
przejściowa
1999 45 32 11 4 5 0 3
2000 47 32 6 3 5 3 4
Tablica 2. Uszkodzenia osprzętu kablowego zanotowane w Zakładzie 3 w roku 2000
Miesiąc awarii,
rok ułożenia kabla
Materiał
izolacji
Symbol
kabla
Uszkodzony element osprzętu, przyczyny
awarii
styczeń, 1998 PAP /XLPE HAKnFtA/XRUHAKXS mufa przejściowa termokurczliwa
marzec, 1991 PAP HAKnFtA głowica 3GOn
marzec, 1994 PAP HAKnFtA osłabienie izolacji – głowica 3GOn
marzec, 1981 PE YHdAKX głowica „sucha”
marzec, 1984 PAP HAKnFtA mufa MŻ-1200
marzec, 1980 PAP HAKnFtA głowica 3GOn
marzec, 1997 PAP HAKnFtA głowica
marzec, bd PAP HAKnFtA głowica 3Gon; przepięcia i wada konstrukcji
kwiecień,1978 PAP HAKnFtA głowica z syciwem
kwiecień, 1960 PAP HKnFtA głowica z syciwem
maj, 1982 PE YHAKX głowica taśmowa
maj, 1995 PAP HAKnFtA głowica z syciwem
maj, 1994 PAP HAKnFtA mufa termokurczliwa
maj, 1997 PAP HAKnFtA głowica 3GOn
czerwiec, 1998 PAP HAKnFtA głowica z syciwem
czerwiec, 1995 PAP HAKnFtA głowica
czerwiec, 1966 PAP HAKnFtA głowica z syciwem
czerwiec, 1980 PAP HAKnFtA głowica z syciwem
czerwiec, 1996 PAP HAKnFtA głowica 3GOn; wyciek syciwa
czerwiec, 1984 PAP HAKnFtA głowica 3GOn wyciek syciwa
lipiec, 1992 PAP HAKnFtA głowica z syciwem
lipiec, 1980 PE YHdAKX głowica z syciwem
lipiec, 1996 PAP HAKnFtA głowica z syciwem
sierpień, 1995 PAP HAKnFtA głowica; wyciek syciwa
sierpień,1997 PAP HAKnFtA głowica 3GOn
sierpień, 1966 PAP HAKnFtA głowica z syciwem
sierpień, bd PAP HAKnFtA mufa MŻ, wpływ przepięć atmosferycznych
sierpień, 1996 PAP/XLPE HAKnFtA/YHAKXS mufa przejściowa
sierpień, 1987 PE YHAKX głowica taśmowa
sierpień, 1983 PE YHAKX głowica taśmowa
sierpień, 1998 PAP HAKnFtA głowica z syciwem
wrzesień, 1997 PAP HAKnFtA głowica 3GOn, przepięcia atmosferyczne
wrzesień, bd PAP HAKnFtA głowica, wpływ wyładowań atmosferyczne
październik, 1999 PAP/ XLPE HAKnFtA/YHdAKX mufa przejściowa

3. 3
październik, 1991/98 PAP /XLPE HAKNFtA YHAKXS mufa przejściowa, błędy montażowe
listopad, 1972/95 PAP HAKnFtA głowica z syciwem
grudzień, 96/99 PAP HAKnFtA mufa przejściowa, błędy montażowe
grudzień, 1990 XLPE YHAKXS głowica taśmowa
2. Budowa kabli SN o izolacji papierowo-olejowej
Typowa konstrukcja kabla HAKnFtA 8,7/15 kV została przedstawiona na rys. 1 [11] [2].
1
2
3
4
5678
Rys. 1. Budowa kabla SN typu HAKnFtA 8,7/15 kV
1 - żyła aluminiowa, 2 - półprzewodzący ekran na żyle, 3 - izolacja papierowa, 4 - ośrodek kabla,
5 - powłoka ołowiana, 6 - włóknista osłona, 7 - pancerz z taśm stal.,8 - włóknista osłona
ochronna pod pancerzem
Kable te cieszą się dobrą opinię, sprawdziły się bowiem w wieloletniej eksploatacji. W stosunku
do kabli o izolacji z polietylenu usieciowanego mają jedynie niższą obciążalność prądową, a
montażu osprzętu wymaga wysokich kwalifikacji [1] [13].
3. Awaryjność głowic olejowych [7]
Jest to najstarszy typ głowic (rys. 2 i 3), który był stosowany głównie do zakańczania kabli typu
HAKnFtA. Ich montaż był skomplikowany, ponadto występowały problemy z uzupełnieniem
syciwa w głowicy.
Rys. 2. Głowica olejowa typu I Rys. 3. Głowica olejowa typu II

4. 4
Jak wykazały doświadczenia eksploatacyjne zgromadzone w ENERDZE, awarie głowic kabli o
izolacji papierowej przeważnie powodowały wypalenie łącznika w polu, a czasami nawet ich
eksplozja rozrywała budynek stacji (rys. 4 i 5). W ENERDZE zanotowano już kilka takich
przypadków. Obecnie nie są stosowane tego typu głowice [17], jednakże nadal znajduje się ich
sporo w eksploatacji - łącznie z kablami o izolacji papierowo-olejowej.
Rys. 4 i 5. Rozerwana stacja po eksplozji głowicy
olejowej
Rocznie dosyca się w ENERDZE około kilkuset głowic olejowych bez napięcia z uwagi na to,
że większość sieci SN pracuje w układzie pierścieniowym. Stosowany jest impregnat B-60, który
składa się z: oleju kablowego, sosnowej kalafonii balsamicznej oraz poliizobutylenu [1].
4. Stosowane technologie dosycania głowic olejowych metodą PPN
W przypadku linii kablowych SN zasilanych promieniowo, korzystna byłaby możliwość
dosycania głowic olejowych pod napięciem. Obecnie na rynku polskim dostępne już są metody
dosycania w technologii PPN [9] [10] [12]. Różnią się one między sobą: wyposażeniem (pompka
nożna lub elektryczna), zakresem i regulacją temperatury [3] [5] [6] (rys. 6 i 7).

5. 5
Rys. 6 Widok agregatu do dosycania
I producenta
Rys. 7 Widok agregatu do
dosycania II producenta
Na początku należy otworzyć otwory wlewowe. Producent II przewiduje uprzednie
dostosowanie głowic do dosycania pod napięciem poprzez zastąpienie śrub otworów wlewowych
odpowiednimi zatyczkami (rys. 8 – element H090-05 – zatyczka otworu wlewowego głowicy
kablowej).
Producent I proponuje zastosowanie 4 różnych śrub zamykających głowicę w zależności od jej
typu [3].
Rys. 8 Narzędzia do dosycania oferowane przez producenta II
Przed rozpoczęciem dosycania należy pamiętać, że zabrania się napełniania pod napięciem
gorącym impregnatem pustych głowic kablowych (brak widocznego poziomu impregnatu w
korpusach izolacyjnych) ze względu na prawdopodobieństwo zalegania wilgoci w metalowym
korpusie głowicy, które wskutek nagłego odparowania może być przyczyną niebezpiecznego
zwarcia w głowicy [6].
Osobnym zagadnieniem jest rodzaj użytej zalewy kablowej przy montażu głowicy lub jej
późniejszym dosycaniu. W praktyce w Polsce nie oznacza się w pobliżu głowicy typu tej cieczy.
W literaturze podaje się różne zalewy czy impregnaty:
- impregnat B-60 lub syciwo rodzaju II (nieściekające) [1],
- impregnat B-30 [6],

6. 6
- zalewa kablowa typu A dla głowic pracujących w temperaturze otoczenia nie
przekraczającej +35o
C przy napięciu do 10 kV [13],
- zalewa kablowa typu B dla głowic instalowanych na wolnym powietrzu lub we wnętrzach o
temperaturze otocznia nie przekraczającej +65o
C przy napięciu do 10 kV [13].
Dostęp do otworu wlewowego w warunkach polskich może być znacznie utrudniony.
Konstruktorzy polskich głowic olejowych nie uwzględnili faktu, że mogą być one dosycane w
przyszłości pod napięciem. Na rys. 9 i 10 pokazano niemieckie głowice, których otwory do
dosycania znajdują się w linii poziomej bezpośrednio od czoła pola SN [10].
5. Wpływ temperatury syciwa kablowego w trakcie dosycania na dalszą pracę głowicy
Zalewy, syciwa, impregnaty kablowe są dość złożonymi substancjami pochodzącymi od
różnych producentów. Ich właściwości fizyczne zależą od aktualnej temperatury i przebiegu
procesu grzania, czy usunięcia wilgoci. Producent II w swojej instrukcji obsługi agregatu do
dosycania głowic [3] podaje 6 producentów mieszanek zalewowych. Ich temperatura dosycania
znacznie się różni między sobą i wynosi od 60o
C, 110o
C lub 120o
C. Z kolei producent I agregatu
w swojej instrukcji [6] wymaga podgrzania impregnatu do temperatury 80o
C umożliwiającej jego
tłoczenie. Najwyższą temperaturą impregnatu zaleca jeden z producentów głowic, gdzie przy ich
montażu należy impregnat podgrzać do temperatury 130o
C [4]. Inny producent głowic [1] w ogóle
nie określa tej temperatury podając: „przez korki wlewowe wlać ogrzane, pozbawione wilgoci
syciwo rodzaju II lub impregnat kablowy B60”. W przypadku zalewy kablowej typu B w
opracowaniu [13] określono temperaturę zalewy aż na 180o
C.
Rys. 9. Odkręcanie śruby otworu wlewowego Rys. 10. Dosycanie głowicy
Osobnym zagadnieniem jest usuwanie wilgoci z syciw kablowych. Powszechną praktyką jest
przegrzewanie syciwa w czasie do dwóch godzin bez pomiaru temperatury, aż ustanie tworzenie
się piany oraz zniknie piana z powierzchni ogrzewanej zalewy [13]. Powyższy sposób może
prowadzić do zmiany właściwości fizycznych takiego syciwa.
Ponadto w instrukcji [3] opisano przebieg temperatury syciwa w czasie grzania i jego chłodzenia
(rys. 11) oraz podkreślono, że koniecznym jest, aby lepkość zalewy była mniejsza lub równa
200 mm2
/s w temperaturze 120o
C.

7. 7
Często zdarza się, że po wieloletniej eksploatacji dochodzi do krystalizacji lub znacznego
zgęstnienia syciwa (szczególnie impregnat B60), zwłaszcza przy niskich temperaturach. Można
próbować ogrzać korpus głowicy, jednakże w technologii PPN będzie to znacznie utrudnione.
Także występują problemy z mieszaniem syciw różnych producentów, zwłaszcza przy
wielokrotnym dosycaniu. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że syciwa te nie będą dobrze ze sobą
współpracowały, szczególnie w różnych zakresach temperatur.
6. Wnioski
• Wydaje się uzasadnione przeprowadzenie badań dostępnych w Polsce syciw kablowych z
uwzględnieniem temperatury dosycania i jej wpływu na dalszą pracę głowicy.
• Ze względu na zagrożenie wybuchu głowicy olejowej w trakcie dosycania pod napięciem,
warto przeprowadzić symulację takich prób zwarciowych.
• Dobrze by było uzupełnić narzędzia do dosycania o uchwyt drążka manipulacyjnego do
podgrzewania korpusu głowicy.
7. Literatura
[1] Gajos W., Garbacz K., Miller K.: Budowa linii kablowych 15 i 0,4 kV. Północny Okręg Energetyczny,
Bydgoszcz, 1988
[2] Heinhold L.: Kabel und Leitungen für Starkstrom. Siemens AG Berlin und München, 4 Auflage, 1987
[3] Instructions for use NFG MS Refilling Device. DELTEC Safety Equipment. DEHN + SÖHNE,
Neumarkt, 2003
[4] Instrukcja montażowa: Głowica wnętrzowa olejowa typu SKV. Felten & Guilleaume AG, Nordenham,
1986
[5] Instrukcja obsługi: Agregat do uzupełniania syciwa w głowicach kablowych pod napięciem do 36 kV.
AVA ELEKTRA sc, Zielona Góra, 2004
[6] Instrukcja obsługi: Urządzenie do napełniania głowic kablowych pod napięciem do 36 kV. HUBIX,
Żabia Wola, 2004
[7] Joeck R.: Awaryjność głowic kablowych w stacjach wnętrzowych SN/nN. Konferencja Naukowo-
Techniczna „Stacje elektroenergetyczne WN/SN i SN/nN” – Gdynia 22-23.06.2004r. PTPiREE
Faza grzewcza Faza chłodzenia
Czas grzania Czas chłodzenia

8. 8
[8] Joeck R.: Wstępna analiza ankiety dotyczącej sieci kablowej średniego napięcia będącej na majątku
Zakładów Energetycznych w Polsce. Polskie Towarzystwo Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej,
Poznań, 1994
[9] Katalog: Agregat do uzupełniania syciwa w głowicach kablowych pod napięciem do 36 kV. AVA
ELEKTRA sc, Zielona Góra, 2004
[10] Katalog: DELTEC Arbeitsschutz. DEHN + SÖHNE, Neumarkt, 2002
[11] Katalog: Kable i przewody elektroenergetyczne. Telefonika S.A., Myślenice, 2002.
[12] Katalog: Sprzęt do napełniania głowic kablowych pod napięciem do 36 kV. HUBIX, Żabia Wola,
2004, www.hubix.com
[13] Laskowski L., Masztak R., Stokłosa J.: Zasady budowy linii kablowych. Polskie Towarzystwo
Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej, Poznań, 1999
[14] Minorski S.: Awaryjność urządzeń energetycznych. PWT, Warszawa, 1960
[15] Norma SEP: N SEP-E-004 „Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i
budowa”
[16] Rakowska A., Awaryjność osprzętu w liniach kablowych średniego napięcia, Biuletyn PTPiREE: Klient,
Dystrybucja, Przesył, Nr 5/2001
[17] STANDARDY TECHNICZNE OBOWIĄZUJĄCE DLA URZĄDZEŃ SN i nn
EKSPLOATOWANYCH W ENERDZE GDAŃSKIEJ KOMPANII ENERGETYCZNEJ S.A.
Gdańsk, styczeń 2004 (www.energa.pl)