Kabely jsou nezbytnou součástí našeho každodenního života - napájejí naše zařízení, propojují technologie a zajišťují, že všechno funguje, jak má. Avšak porucha izolace kabelu představuje vážnou hrozbu pro bezpečný a stabilní provoz energetické soustavy.
Co je to izolace a proč je důležitá?
Izolace je vrstva izolačního materiálu mezi topnými dráty nebo mezi topnými dráty a zemnící stínící vrstvou, která má velký ochranný účinek na kabely. Kvalita izolační vrstvy souvisí s kvalitou kabelu. Izolace brání kontaktu vodičů, elektrickému zkratu, požáru a úrazu elektrickým proudem.
Například rychlovarná konvice má svou izolovanou napájecí šňůru, kterou připojujeme do elektrické zásuvky. V napájecí šňůře jsou jednotlivé vodiče. Jedním vodičem teče elektrický proud ze zásuvky do rychlovarné konvice, kde ohřeje topné těleso, které zase ohřeje vodu. Stejně velký elektrický proud, který při provozu teče do konvice, se v každém okamžiku vrací jiným vodičem v napájecí šňůře zpět do elektrické zásuvky. Elektrický proud je tak trochu líný. Nechce ohřívat vodu v konvici a jediné, po čem touží, je vrátit se zpět do elektrické zásuvky, a to cestou nejmenšího odporu. A právě proto, aby nemohl přeskočit z jednoho vodiče na druhý (tzv. hodit zpátečku) ještě před konvicí, odděluje jednotlivé vodiče izolace. Zaizolované vodiče pak chrání další, vrchní izolace - tzv. plášť. Toho se dotýkáme, když na napájecí šňůru saháme. Díky izolaci elektrický proud neteče jinam, než by měl. Třeba do naší ruky. Chrání nás tak před úrazem elektrickým proudem, ale i před požárem.
Příčiny poškození izolace kabelu
Ve skutečnosti je nejčastější chybou kabelů porušení izolace. Zde je několik důvodů rozpadu:
1. Mechanické poškození
- Zmáčknuté kabely: Kabely vedené ke spotřebičům mohou být zmáčknuté nábytkem, vlastním spotřebičem, dveřmi, okny apod.
- Nesprávné, nadměrné používání: Časté ohýbání, tahání za kabel místo za části k tomu určené, namotávání.
- Příliš těsné úchyty: Úchyty pro upevnění kabelů, které jsou příliš těsné.
- Přetažené a ohnuté kabely: Kabely příliš napnuté a ohnuté na hranici rizika poškození.
- Poškození ostrými předměty: Vodič narušený hřebíkem nebo šroubkem.
- Poškození během přepravy a pokládky: Kabel je během přepravy silně zmáčknutý nebo je kabel zasažen těžkými předměty a spodní vrstva se během pokládání potopí. Kabel je při přímém zakopávání pod nadměrným napětím a dokonce je kabel náhodně zraněn bagrem.
2. Vlhkost izolace
- Špatný konstrukční proces hlavy kabelu: Voda proniká dovnitř kabelu nebo je poškozena vnitřní ochranná vrstva kabelu, takže voda vniká.
- Vysoká vlhkost: Kabel s olovem je položen blízko zdroje zemětřesení, což má za následek únavové praskání v důsledku dlouhodobých vibrací a plášť kabelu je zkorodovaný a vytváří díry.
- Ponoření do oleje s rozdílem výšky: Když je kabel ponořený v oleji položen s velkým výškovým rozdílem, může dojít k jevu kapání oleje z kabelu. Následkem proudění dochází k vysušení horní části kabelu ztrátou oleje, zvýšení tepelného odporu této části kabelu, papírová izolace se předem koksuje a rozpadá.
3. Stárnutí a zhoršování stavu izolace
- Vliv prostředí: Kabely zničené prostředím, ve kterém se nacházejí, jako je UV záření, vysoká teplota, vlhkost nebo chemikálie.
- Hlodavci: Kabely zničené hlodavci.
- Dlouhodobý provoz: Při dlouhodobém provozu kabelů dochází vlivem špatného odvodu tepla nebo přetížení ke stárnutí elektrických a mechanických vlastností izolačních materiálů a ke zkřehnutí izolační vrstvy nebo zlomení.
- Vady materiálu: Projevuje se vady zanechané olověným (hliníkovým) pláštěm, vady na papírové izolaci během procesu obalování (vrásky, praskliny, zlomy), vady při výrobě kabelového příslušenství (puchýře, nedostatečná mechanická pevnost) nebo nesprávná údržba a správa izolačních materiálů, které způsobují navlhnutí, znečištění a stárnutí izolace kabelu.
4. Přepětí a elektrický průraz
- Silný elektrický průraz: V izolačním materiálu jsou vady, jako jsou nečistoty, dutiny, hroty vodičů atd., které způsobí disproporci elektrického pole v izolaci a způsobí pulzní výboj v izolaci.
- Atmosférické a vnitřní přepětí: Přepětí generuje značné elektrické namáhání izolační vrstvy, což vede k poruchám.
5. Nesprávný návrh a výrobní proces
- Nedostatečná vodotěsná konstrukce: Vodotěsná konstrukce distribuce elektrického pole středního kloubu a koncové hlavy není důkladná.
- Nevhodný výběr materiálu: Výběr materiálu je nevhodný, zpracování není dobré a výroba není v souladu s předpisy.
Nebezpečí spojená s poškozenou izolací
Dojde-li k poškození izolace, např. dlouhodobým skřípnutím mezi nábytkem, hrozí nejen úraz elektrickým proudem, ale i požár následkem působení elektrického zkratu. Přestane-li izolace plnit svojí funkci, tj. oddělovat jednotlivé vodiče, elektrický proud ve své touze vrátit se co nejkratší cestou zpět do zásuvky, přejde z jednoho vodiče na druhý. To buď přímým spojením vodičů, nebo za přispění elektrického oblouku. Elektrický proud tak již nepoteče do rychlovarné konvice, ale v místě poškozené izolace přejde na druhý vodič a vrátí se zpět do zásuvky. A protože se elektrickému proudu tato zkratka bez práce (ohřívání vody) líbí, začne tudy ihned protékat ve své maximální možné hodnotě - jde o zkratový elektrický proud. K požáru pak už stačí jen přeměna elektrického proudu na teplo. Čím větší elektrický proud, tím větší uvolněné teplo. Požár může vzniknout vznícením poškozené izolace v místě elektrického zkratu nebo vznícením izolace celé šňůry následkem vysoké hodnoty zkratového proudu - přetížení kabelu.
Čtěte také: Průvodce kročejovou izolací
Typy poruch kabelů
Izolace naštěstí není jedinou věcí, která nás chrání před požárem. Před elektrickým zkratem nás chrání pojistky nebo jističe. Je nutné podotknout, že pouze v případě, jsou-li plně funkční. Velkým nešvarem jsou „opravované“ pojistky. Pojistky se v žádném případě neopravují, ale pouze vyměňují za nové. Opravovaná pojistka již neplní ochrannou funkci, garantovanou výrobcem.
Běžné typy poruch kabelů:
- Porucha nízkého odporu: Izolační odpor Rf je menší než 10Z0 (Z0 je vlnová impedance kabelu, obecně mezi 10 a 40Ω). U nízkonapěťových silových kabelů a ovládacích kabelů je pravděpodobnější, že budou mít poruchy s nízkým odporem.
- Selhání přerušeného obvodu: Kontinuita kovové části kabelu je zničena, dochází k rozpojení. Izolační odpor Rf měřený pomocí meggeru je nekonečný (∞), ale během zkoušky stejnosměrným výdržným napětím dojde k elektrickému průrazu.
- Porucha vysokého odporu: Izolační odpor Rf je větší než 10Z0 měřený pomocí megaohmmetru a během stejnosměrného vysokonapěťového pulzního testu dojde k elektrickému průrazu. Vysokoodporové poruchy jsou kabelové poruchy s vysokou pravděpodobností vysokonapěťových silových kabelů.
- Porucha přeskoku: Izolační odpor Rf měřený pomocí meggeru je nekonečný (∞), ale při stejnosměrném výdržném napětí nebo vysokonapěťovém pulzním testu dojde k elektrickému průrazu přeskokem.
- Porucha průrazu: Poškození izolace je elektrický průraz, zemnící bod je obecně pokrytý olovem nebo mědí neporušený a nedochází k žádné zjevné vnější deformaci.
- Provozní závada: Kabelový podavač, motor, kabelové vedení transformátoru, kolísání napětí vysokonapěťového sekundárního obvodu nebo zjištěný zemnící signál (výkonová součást s ochranou proti uzemnění má zemnící spoušť).
Kromě výše uvedeného výboje existuje zvláštní případ výboje - částečné výboje. Tyto výboje nastávají v případě defektů v izolačním materiálu nebo jako externí výbojová koróna, kdy je elektrické pole kolem vodiče koncentrované v bodě a způsobí pulzní výboj ve vzduchu, aniž by vytvořil zkrat se zemí. Charakteristikou částečného výboje je, že ačkoli je energie malá, může se zhoršovat a vést k poruše zkratového výboje.
Preventivní opatření a řešení
Všichni známe příčiny poruchy kabelu, a proto bychom měli přijmout odpovídající opatření, abychom tomu zabránili.
Preventivní opatření:
- Pravidelné kontroly: Zkontrolujte, zda prodlužovací šňůry či jiné kabely nevedou pod exponovanými místy (pod kobercem, pod prahem, nábytkem, apod.). Zkontrolujte, zda nejsou napájecí šňůry spotřebičů nadměrně zohýbané či někde přiskřípnuté.
- Správné používání: Elektrické spotřebiče a prodlužovací šňůry provozujte v prostředí, do kterého jsou určeny. Nepoužívejte poškozené kabely, kabely omotané páskou apod. Izolace je velmi důležitá, chrání nejen vás, ale i vaše blízké.
- Ochrana kabelů: Při manipulaci s kabelem bychom měli být opatrní a nedopustit, aby se kabel opotřeboval. Nadzemní kabely, zejména ty, které jsou položeny podél stěny, musí být zakryty.
- Kvalita instalace: Zlepšit kvalitu konstrukce. Během stavby musí být izolace ovinutí utažena bez dutin nebo nadměrného ohýbání. Epoxidová pryskyřice a křemenný prášek musí být před použitím přísně vysušeny.
- Profesionální servis: Nebojte se zavolat elektrikáře či revizního technika. I když jsou vybrány nejkvalitnější vodiče a kabely, po dlouhé době provozu se vyskytnou nějaké závady, takže je třeba je včas najít a vyřešit, aby se snížily ztráty.
- Ochranná zařízení: K zabránění přepětí lze použít vhodná ochranná zařízení, jako jsou přepěťové ochrany nebo svodiče přepětí.
Metody zjišťování místa poruchy:
Nalezení místa poruchy nemusí být vždy jednoznačné, je často dosti obtížné a vždy nepostačí jedna měřicí metoda. Měření také může ovlivnit rušení od průmyslového kmitočtu ze sousedních kabelů. Před měřením určíme druh chyby, tj. jde-li o zkrat mezi fázemi, mezi některým vodičem a zemí nebo o přerušení některého vodiče.
- Zjišťování místa poruchy můstkem: K měření se používá různě upravených můstků se zdrojem stejnosměrného nebo střídavého proudu. Při malém přechodovém odporu v místě chyby je měření můstkem úspěšné. Při velkém odporu je třeba zmenšit odpor propalovacím přístrojem na velikost asi 20 až 60Ω nebo na přímý zkrat. K propálení je třeba použít k tomu účelu vyráběný propalovací přístroj, který má malý výkon a citlivou regulaci.
- Měření podle Murraye: Vadná žíla se na konci kabelu řádně spojí s některou zdravou žílou. Způsob zapojení je specifický pro jednožilové a dvoužilové zkraty.
- Měření podle Grafa: Metoda je vhodná pro měření na silových kabelech a dává přesnější výsledky, protože nejsou rozhodující průřezy ani délky pomocných vodičů i přívodu.
- Měření kapacitním můstkem: Přerušení žíly kabelu zjistíme nejsnáze kapacitním můstkem. Výsledky měření jsou přesné i při méně dobré izolaci kabelu.
- Metoda odrazu impulsů: Do měřeného kabelu se vysílají krátkodobé impulsy. Impulsy se na každé nepravidelnosti kabelu částečně nebo úplně odrážejí. Ze změřené doby průběhu impulsu se dá určit vzdálenost nepravidelnosti (poruchy) od místa měření. Místo poruchy se dá zjistit s přesností kolem 5m.
- Indukční metoda: Měřený kabel se napájí střídavým proudem. Kolem vodiče vznikne střídavé magnetické pole, které indukuje v hledači cívce napětí. Indukční metoda umožňuje přesné zjištění tras kabelů, jejich hloubku, místo poškození, rozlišení kabelů ve svazku, vyhledání uzemnění apod.
- Rázová metoda: Používá se tam, kde se nedá zmenšit velikost odporu poruchy propálením nebo kde jsou žíly přerušeny. Principem je vybíjení kondenzátu přes jiskřiště do vadného kabelu. Rázová vlna způsobí v místě poruchy přeskok, který je provázen zvukovou explozí.
| Příčina poruchy | Popis | Preventivní opatření / Řešení |
|---|---|---|
| Mechanické poškození | Odření, stlačení, propíchnutí, zmáčknutí, tahání, hlodavci. | Instalace ochranných pouzder, odolné materiály, správná manipulace, ochrana proti hlodavcům. |
| Vlhkost izolace | Pronikání vody, vysoká vlhkost, poškozená ochranná vrstva, kapání oleje. | Zajištění správné konstrukce hlavy kabelu, vyhýbání se vlhkému prostředí, pravidelné kontroly. |
| Stárnutí a zhoršování izolace | UV záření, teplota, chemikálie, dlouhodobé přetížení, vady materiálu. | Používání kvalitních kabelů, pravidelné kontroly a testování, včasná výměna. |
| Přepětí a elektrický průraz | Vady izolačního materiálu, nečistoty, hroty vodičů, atmosférické a vnitřní přepětí. | Instalace přepěťových ochran a svodičů přepětí, používání vysoce kvalitních izolantů. |
| Nesprávný návrh a výroba | Nedostatečná vodotěsná konstrukce, nevhodný výběr materiálu, špatné zpracování. | Zajištění odborných znalostí a zkušeností pracovníků, dodržování norem, kvalitní suroviny. |
Když dojde k poškození kabelů, často se zdá, že oprava je jednoduchý úkol, který zvládnete sami. Ale je to opravdu tak? Kabely vedou elektrický proud a jakýkoli neodborný zásah do jejich struktury může mít vážné následky. Špatná izolace, nesprávně spojené vodiče nebo použití nevhodných materiálů mohou vést k riziku úrazu elektrickým proudem, přehřívání kabelu, zkratu nebo dokonce požáru. I když se vám podaří kabel "opravit", často se stane, že jeho výkon nebo životnost budou snížené. Pokud se rozhodnete obrátit na elektroservis, získáte jistotu, že vaše zařízení bude opraveno odborně a bezpečně. Specialisté mají zkušenosti s různými typy kabelů a dokáží nejen opravit poškozené vodiče, ale také zajistit jejich správnou izolaci a ochranu. Profesionální oprava kabelu vám také ušetří čas a zbytečné starosti. Nabízíme rychlé a spolehlivé služby, které zahrnují diagnostiku problému, opravu i prevenci budoucích poškození. Oprava kabelu svépomocí může vypadat jako úspora času a peněz, ale ve skutečnosti přináší více rizik než užitku.
Čtěte také: IPA asfaltová izolace: Co potřebujete vědět
Čtěte také: Radon a asfaltová izolace
tags: #zpuchrela #izolace #kabelu #příčiny #nebezpečí #řešení