Аналіз методів діагностики стану ізоляції  високовольтних кабельних ліній

Литвин, Дмитро Володимирович
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7106
Повний запис метаданих
Поле DC	Значення	Мова
dc.contributor.advisor	Кисельов, Владлен Борисович	-
dc.contributor.author	Литвин, Дмитро Володимирович	-
dc.date.accessioned	2026-02-22T15:49:10Z	-
dc.date.available	2026-02-22T15:49:10Z	-
dc.date.issued	2025-12	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7106	-
dc.description.abstract	роботі проаналізовано конструктивні особливості силових кабелів з ППІ, гумовою, ПВХ та XLPE-ізоляцією, їх експлуатаційні переваги й недоліки, а також основні механізми старіння та причини пошкоджень кабельних ліній. Обґрунтовано необхідність підвищення надійності КЛ шляхом впровадження систем моніторингу та ведення технічної документації. Досліджено методи локалізації пошкоджень, зокрема імпульсний і акустичний, та запропоновано їх комплексне застосування. Розглянуто сучасні методи діагностики ізоляції — часткових розрядів, температурного моніторингу (DTS) і низькочастотних випробувань (VLF). Запропоновано інтегровану систему діагностики, що забезпечує перехід до обслуговування кабельних ліній за технічним станом.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	методи діагностики	uk_UA
dc.subject	кабельна лінія	uk_UA
dc.subject	часткові розряди	uk_UA
dc.subject	електрична ізоляція	uk_UA
dc.title	Аналіз методів діагностики стану ізоляції високовольтних кабельних ліній	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Розташовується у зібраннях:	141 Електрична інженерія (Електротехнічні системи електроспоживання)
Файли цього матеріалу:
Файл	Опис	Розмір	Формат
ВКРМ_Литвин.pdf Restricted Access		1.86 MB	Adobe PDF	Переглянути/Відкрити Запит копії
Показати базовий опис матеріалу Перегляд статистики
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
Факультет  електронних  технологій, автотранспорту та машинобудування 
(назва факультету) 
Кафедра електротехнічних систем 
(повна назва кафедри) 
       
 «До захисту допущено» 
Завідувач кафедри ЕТС 
Валентин ТКАЧЕНКО 
______________________ 
“_____” _________2025 р. 
 
 
Кваліфікаційна робота 
на здобуття ступеня вищої освіти магістра 
 
на тему:  
«Аналіз методів діагностики стану ізоляції  
високовольтних кабельних ліній» 
 
 
Виконав: здобувач вищої освіти  2  курсу, групи мЗЕСЕ–44 
Спеціальності: 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» 
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності) 
 
 
Литвин Дмитро Володимирович  ____________ 
(прізвище, ім’я, по-батькові здобувача вищої освіти ) (підпис) 
   
Науковий керівник к.т.н., доцент Владлен КИСЕЛЬОВ ____________ 
(наук. ступінь, вчене звання  Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ) (підпис) 
   
Нормоконтроль к.т.н., доцент Костянтин КЛЮЧКА ____________ 
(наук. ступінь, вчене звання  Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ) (підпис) 
   
 
 
Засвідчую, що у цій кваліфікаційній роботі немає запозичень з праць інших 
авторів без відповідних посилань. 
Здобувач вищої освіти ______________ 
(підпис) 
 
 
Черкаси 2025 р.  
3 
РЕФЕРАТ 
 
По структурі робота складається зі вступу, трьох розділів основної 
частини та висновків основних результатів дослідження. Загальна кількість 
сторінок – 103, рисунків – 26, таблиць – 8, використаних літературних 
джерел – 26. 
Метою кваліфікаційної магістерської роботи є підвищення надійності 
експлуатації високовольтних кабельних ліній, шляхом аналізу методів 
діагностики стану їх ізоляції, а також розробки концепції комплексної 
системи діагностики та контролю. 
На основі мети дослідження, сформульовані такі завдання: 
1. Провести огляд та порівняльний аналіз існуючих методів виявлення 
пошкоджень кабельних ліній (відносних та абсолютних) та оцінити їхню 
ефективність для умов кабельних ліній. 
2. Дослідити сучасні методи діагностики стану ізоляції кабельних 
ліній: 
− метод часткових розрядів (ЧР); 
− метод безперервного температурного моніторингу (DTS); 
− низькочастотні випробування (VLF). 
3. Розробити структурну схему комплексної системи діагностики, що 
поєднує VLF, ЧР та DTS із формуванням алгоритму її роботи. 
У першому розділі розглянуто конструктивні особливості різних типів 
силових кабелів: з паперовою просоченою ізоляцією (ППІ), гумовою, 
полівінілхлоридною (ПВХ) та зі зшитого поліетилену (XLPE). Окреслено їх 
переваги, недоліки та умови експлуатації. Особливу увагу приділено кабелям 
XLPE, які відрізняються високою електричною міцністю, але чутливі до 
часткових розрядів і водних тріінгів. Також описані основні механізми 
старіння ізоляції (теплове, електричне, механічне, вологісне) та наведено 
статистику причин пошкоджень кабельних ліній (КЛ), серед яких 
переважають механічні пошкодження (43%) та дефекти монтажу муфт (10%). 
4 
Запропоновано заходи щодо підвищення надійності КЛ, включаючи ведення 
кабельного журналу, паспортизацію та впровадження систем моніторингу.  
У другому розділі проведено аналіз методів локалізації пошкоджень у 
кабельних мережах. Найбільш перспективними визнано імпульсний та 
акустичний методи, особливо у поєднанні з сучасними діагностичними 
комплексами. Запропоновано комплексний підхід до пошуку пошкоджень, 
що поєднує переваги обох груп методів.  
Третій розділ присвячено сучасним методам діагностики стану ізоляції 
кабельних ліній. Детально розглянуто три основні методи: 
− метод часткових розрядів (ЧР) – найінформативніший для 
виявлення ранніх дефектів, дозволяє прогнозувати ресурс ізоляції; 
− температурний моніторинг (DTS) – заснований на оптичних 
волокнах, дозволяє контролювати тепловий режим КЛ у реальному часі; 
− низькочастотні випробування (VLF) – використовуються для 
оцінки міцності ізоляції, але мають частково руйнівний характер. 
На основі порівняльного аналізу запропоновано комплексну систему 
діагностики, яка поєднує VLF (базовий скринінг), ЧР (детальна діагностика) 
та DTS (тепловий контроль). Система включає центральний блок обробки 
даних, алгоритми кореляції результатів та інтерфейс для оператора. Такий 
підхід дозволяє перейти від планово-попереджувального ремонту до 
проактивного обслуговування за станом. 
Ключові слова: методи діагностики, кабельна лінія, часткові розряди, 
електрична ізоляція, . 
 
 
 
 
 
 
 
5 
ЗМІСТ 
 
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І 
ТЕРМІНІВ ................................................................................................................ 7 
ВСТУП ..................................................................................................................... 8 
РОЗДІЛ 1. УЛАШТУВАННЯ СИЛОВИХ КАБЕЛІВ ТА ПРИЧИНИ ЇХ 
ПОШКОДЖЕНЬ .................................................................................................... 12 
1.1. Улаштування високовольтних кабелів ........................................................ 12 
1.2. Маркування силових кабелів напругою 6 (10) кВ ...................................... 18 
1.3. Заходи із забезпечення надійної роботи кабельних ліній .......................... 22 
1.4. Причини пошкодження високовольтних кабельних ліній......................... 26 
1.4.1. Причини зниження електричної міцності у КЛ ............................. 26 
1.4.2. Недоліки конструкції кабелів .......................................................... 31 
1.5. Висновки до першого розділу ....................................................................... 35 
РОЗДІЛ 2. АНАЛІЗ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ ПОШКОДЖЕНЬ 
КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ ............................................................................................. 37 
2.1 Методика визначення місця ушкодження кабельних мереж ..................... 37 
2.2. Відносні методи визначення пошкоджень у кабельних мережах ............. 41 
2.2.1. Імпульсний метод .............................................................................. 42 
2.2.2. Метод коливального розряду ........................................................... 45 
2.2.3. Метод петлі ........................................................................................ 49 
2.2.4. Ємнісний метод ................................................................................. 52 
2.3. Абсолютні методи визначення пошкоджень у кабельних мережах ......... 56 
2.3.1. Індукційний метод ............................................................................ 56 
2.3.2. Акустичний метод ............................................................................. 58 
2.3.3. Метод накладної рамки .................................................................... 59 
6 
2.4. Висновки до другого розділу ........................................................................ 59 
РОЗДІЛ 3. АНАЛІЗ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ ДІАГНОСТИКИ ТА 
КОНТРОЛЮ СТАНУ ІЗОЛЯЦІЇ ВИСОКОВОЛЬТНИХ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ
 ................................................................................................................................. 61 
3.1. Метод оперативної діагностики та контролю технічного стану ізоляції 
кабельної лінії на основі вимірювання та аналізу часткових розрядів ........... 61 
3.1.1 Реєстрація часткових розрядів .......................................................... 62 
3.1.2. Способи фільтрації завад ................................................................. 65 
3.1.3. Джерела часткових розрядів ............................................................ 66 
3.1.4 Обладнання для реєстрації та аналізу характеристик часткових 
розрядів у кабельних лініях ........................................................................... 68 
3.2. Метод оперативної діагностики та контролю технічного стану ізоляції 
кабельної лінії на основі безперервного вимірювання температури ізоляції із 
використанням вбудованих оптичних ліній ....................................................... 72 
3.3. Низькочастотний (VLF) метод діагностики технічного стану ізоляції 
високовольтної кабельної лінії ............................................................................ 82 
3.4. Порівняльний аналіз методів діагностики стану ізоляції високовольтних 
кабельних ліній ...................................................................................................... 88 
3.5. Розробка концепції системи діагностики та контролю стану ізоляції 
високовольтних кабельних ліній ......................................................................... 91 
3.6. Висновки до третього розділу....................................................................... 96 
ВИСНОВКИ ........................................................................................................... 98 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ........................................................... 101 
 
 
 
 
7 
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, СКОРОЧЕНЬ І 
ТЕРМІНІВ 
 
CBM – Condition-Based Maintenance 
DTS – розподілені системи вимірювання температури 
VLF – випробування на стійкість дуже низькою частотою 
XLPE – ізоляція зі зшитого поліетилену 
КЗ – коротке замикання 
КЛ – кабельні лінії 
ПВХП – ізоляцією з полівінілхлоридного пластикату 
ППІ – паперова просочена ізоляція 
ЧР – часткові розряди 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
ВСТУП 
 
Електроенергетика є складною та динамічною системою, що постійно 
розвивається та включає різноманітні джерела та споживачі електричної 
енергії. Одним із ключових факторів підвищення ефективності її 
функціонування є зменшення ймовірності виникнення коротких замикань 
(КЗ). Усунення або мінімізація впливу раптових КЗ сприяє підвищенню 
статичної, динамічної та загальної стійкості електроенергетичних систем. 
Крім того, зменшення кількості КЗ забезпечує збільшення тривалості 
безвідмовної роботи електроустановок, оскільки усувається вплив 
негативних чинників аварійних струмів. Це, у свою чергу, безпосередньо 
підвищує надійність функціонування всієї електроенергетичної системи. 
Надійність сучасних систем генерації та розподілу електроенергії 
значною мірою визначається електричною надійністю енергетичного 
обладнання. Аварійні пошкодження часто спричиняють непоправні втрати 
для обладнання, що, у свою чергу, призводить до збоїв в електропостачанні 
та значних фінансових витрат як у системі електропостачання, так і у 
споживачів. Особливо відчутними є наслідки відмов обладнання вищих 
класів напруги, яке характеризується великою одиничною потужністю. 
Для підтримання необхідного рівня надійності обладнання в процесі 
експлуатації застосовується система планово-попереджувального технічного 
обслуговування та ремонту. Традиційно така система базується на 
періодичних оглядах і регламентному технічному обслуговуванні, тобто є 
формою обслуговування за відпрацьованим часом. Проте для установок 
високої напруги подібна система не завжди є оптимальною, оскільки 
призводить до необґрунтованих відключень працездатного обладнання. 
Високе навантаження графіків роботи електричних мереж та 
відсутність достатнього резервування зумовили необхідність подовження 
міжремонтних інтервалів. За умов існуючої системи обслуговування це 
9 
призводить до зниження надійності основного обладнання та підвищення 
ймовірності виникнення аварійних режимів. 
Одним із ключових напрямів підвищення ефективності експлуатації 
високовольтних установок є перехід до концепції технічного обслуговування 
за фактичним станом обладнання (Condition-Based Maintenance, CBM). На 
відміну від традиційних регламентних підходів, що базуються на 
відпрацьованому часі або календарних інтервалах, система CBM передбачає 
виконання ремонтних або профілактичних заходів лише у випадку виявлення 
ознак деградації чи пошкодження. Це дозволяє суттєво знизити кількість 
необґрунтованих відключень працездатного обладнання, оптимізувати 
витрати на обслуговування та підвищити загальну надійність енергетичних 
систем. 
Реалізація такої концепції неможлива без розвитку сучасних методів 
технічної діагностики та моніторингу. Серед найбільш перспективних 
напрямів можна виділити [1]: 
• онлайн-моніторинг електрообладнання з використанням датчиків 
температури, часткових розрядів, вібрацій та параметрів ізоляції; 
• застосування технологій Big Data та штучного інтелекту для аналізу 
великих масивів діагностичних даних; 
• впровадження методів predictive maintenance (прогнозуючого 
обслуговування), які дозволяють завчасно оцінювати залишковий 
ресурс обладнання; 
• використання цифрових двійників (Digital Twins) для моделювання та 
прогнозування розвитку дефектів у режимі реального часу. 
Недоліки існуючих традиційних методів випробувань пояснюються 
тим, що вони були розроблені кілька десятиліть тому та орієнтовані 
переважно на виявлення дефектів, які вже втратили актуальність як основні 
критерії надійності сучасних високовольтних установок. Крім того, 
періодичність проведення таких випробувань не відповідає швидкості 
розвитку пошкоджень, що знижує ймовірність раннього виявлення 
10 
критичних дефектів та ускладнює можливість достовірного прогнозування 
відмов [1]. 
У сучасних умовах одним із пріоритетних завдань розвитку 
електроенергетики є створення інтегрованих систем діагностики та 
моніторингу, здатних забезпечити комплексну оцінку технічного стану 
обладнання в реальному часі. Це дозволить підвищити надійність та 
довговічність електроустановок, знизити ризики аварійних відключень і 
забезпечити безперервність енергопостачання споживачів. 
Актуальність роботи. Для підвищення надійності систем 
електропостачання безумовним є впровадження комплексу заходів, 
спрямованих на забезпечення ефективного технічного контролю за станом 
ізоляції електрообладнання. 
Найбільш результативним методом такого контролю є моніторинг, 
який не чинить руйнівного впливу на електричну ізоляцію та дозволяє 
своєчасно виявляти відхилення від нормального режиму роботи. 
Серед об’єктів, технічний стан яких має визначальний вплив на 
надійність енергосистеми, особливе місце посідають високовольтні кабельні 
лінії (КЛ). Саме вони потребують постійного діагностичного спостереження 
та підтримання параметрів ізоляції на належному рівні, оскільки відмови КЛ 
призводять до масштабних порушень у роботі систем передачі та розподілу 
електричної енергії. 
Метою кваліфікаційної магістерської роботи є підвищення надійності 
експлуатації високовольтних кабельних ліній, шляхом аналізу методів 
діагностики стану їх ізоляції, а також розробки концепції комплексної 
системи діагностики та контролю. 
На основі мети дослідження, сформульовані такі завдання: 
1. Провести огляд та порівняльний аналіз існуючих методів виявлення 
пошкоджень кабельних ліній (відносних та абсолютних) та оцінити їхню 
ефективність для умов кабельних ліній. 
11 
2. Дослідити сучасні методи діагностики стану ізоляції кабельних 
ліній: 
− метод часткових розрядів (ЧР); 
− метод безперервного температурного моніторингу (DTS); 
− низькочастотні випробування (VLF). 
3. Розробити структурну схему комплексної системи діагностики, що 
поєднує VLF, ЧР та DTS із формуванням алгоритму її роботи. 
Об’єкт дослідження – високовольтні кабельні лінії електропередачі. 
Предмет дослідження – методи та засоби діагностики стану ізоляції 
високовольтних кабельних ліній. 
Методи досліджень. порівняльний аналіз існуючих методів контролю 
електричної ізоляції (часткові розряди, вимірювання тангенса кута 
діелектричних втрат, імпульсні методи тощо); експериментальні методи 
випробувань кабельних ліній; статистичні методи обробки результатів 
діагностики та прогнозування залишкового ресурсу ізоляції. 
Наукова новизна роботи полягає в удосконаленні підходу до 
діагностики ізоляції КЛ шляхом інтеграції трьох методів, що дозволяє 
підвищити точність оцінки стану кабельної лінії, зменшити кількість 
помилкових рішень та запобігти передчасним виведенням з експлуатації. 
Практична цінність полягає в можливості впровадження 
запропонованої схема комплексної системи діагностики стану ізоляції КЛ 
для підвищення надійності експлуатації високовольтних кабелів, зниження 
витрат на ремонти та запобігання аварійним ситуаціям. 
Апробація роботи. Основні аспекти наукового дослідження 
магістерської роботи були обговорені на студентській науково-практичній 
конференції ЧДТУ, яка відбувалася 23-24 квітня 2024 р. 
 
 
 
12 
РОЗДІЛ 1 
УЛАШТУВАННЯ СИЛОВИХ КАБЕЛІВ ТА ПРИЧИНИ ЇХ 
ПОШКОДЖЕНЬ 
 
1.1. Улаштування високовольтних кабелів 
 
Силові кабелі з паперовою просоченою ізоляцією (ППІ) складаються з 
струмопровідних жил, ізоляційних та захисних оболонок. 
Струмопровідні жили кабелів виготовляються з міді або алюмінію. За 
формою перерізу жили виготовляються круглими, сегментними або 
секторними. Вітчизняні виробники виготовляють силові кабелі таких 
стандартних перерізів: 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240 мм2[2]. 
Трижильні кабелі на напругу 6 кВ (рис. 1.1) виготовляються із 
перерізом жил від 10 до 240 мм2, на 10 кВ – від 16 до 240 мм2. 
 
 
1 – оболочка 
2 – поясна ізоляція 
3 – жила 
4 – подушка під броню 
5 – броня 
6 – зовнішній покрив 
7 – джгути міжфазного  
 заповнення 
8 – фазна ізоляція 
 
Рис. 1.1. Конструкція силового кабелю із паперовою просоченою 
ізоляцією 
 
Кабелі складаються з оболонки, поясної ізоляції, жили, подушки під 
броню, броні, зовнішнього покрову, джгутів міжфазного заповнення, фазної 
ізоляції. 
13 
Ізоляційні оболонки кабелів призначені для ізоляції струмопровідних 
жил один від одного (фазна ізоляція) та від землі (поясна ізоляція). Ізоляційні 
оболонки виконані з паперу, просоченого маслоканіфольним складом [2, 3]. 
Захисні оболонки кабелів служать для захисту ізоляційних оболонок 
від руйнування при проникненні вологи і захисту від механічних 
пошкоджень. Захисні оболонки, що утворюють герметичний шар навколо 
ізоляційних оболонок, виготовляються зі свинцю або алюмінію. 
Для захисту свинцевих оболонок від хімічних впливів їх обмотують 
паперовою стрічкою, просоченою кабельною масою (каніфоль, розчинена в 
мінеральній олії), а поверх покривають оболонкою із джуту. Від механічних 
пошкоджень кабель захищається бронею, яка складається з плоских сталевих 
стрічок. Захист броні від впливу різних речовин, що перебувають у ґрунті, 
здійснюється ще однією джутовою оболонкою. 
Силові кабелі з гумовою ізоляцією виготовляють з мідними та 
алюмінієвими жилами на напругу 3000 та 6000 В. Мідні та алюмінієві 
струмопровідні жили кабелів виготовляють перерізами до 500 мм2. У кабелях 
на напругу 6000 В поверх струмопровідної жили та ізоляції накладають шар 
напівпровідної гуми для вирівнювання електричного поля в ізоляції жил 
кабелів. Силові кабелі з гумовою ізоляцією виготовляють у свинцевій, 
гумовій оболонках або з полівінілхлоридного пластикату. Одножильні кабелі 
в свинцевій оболонці (СРГ, АСРГ тощо) виготовляють перерізом до 500 мм2 
[2, 3]. 
У 60-ті роки минулого століття з’явилося перше покоління кабелів з 
екструдованою ізоляцією: спочатку з ізоляцією із термопластичного 
поліетилену, пізніше – зі зшитого поліетилену (XLPE). Масове виробництво 
кабелів з ізоляцією зі зшитого поліетилену розпочалося у 70-х роках XX ст. 
В даний час створені, прокладені та знаходяться в експлуатації подібні кабелі 
на напругу до 500 кВ [2, 3]. 
14 
Передумовами для цього став позитивний досвід експлуатації ліній із 
застосуванням кабелю з ізоляцією зі зшитого поліетилену в промислово 
розвинених країнах. 
Широке використання зшитого поліетилену в якості матеріалу ізоляції 
силових кабелів обумовлено його відмінними діелектричними якостями 
(висока електрична міцність, низький тангенс кута діелектричних втрат, 
низька діелектрична проникність і, внаслідок цього, мала ємність) і високою 
температурною стабільністю експлуатації, так і в режимі короткого 
замикання, що свідчить 35-річний позитивний досвід експлуатації. 
До основних переваг кабелів з ізоляцією зі зшитого поліетилену можна 
віднести [2, 4]: 
- підвищена пропускна здатність за рахунок збільшення перерізу 
струмопровідної жили кабелю однофазного виконання до 630…1000 мм2 і 
більш високого (на 15-20 %) струмового навантаження, обумовленого 
допустимою робочою температурою кабелів з ізоляцією зі зшитого 
поліетилену до 90˚С; 
- значні будівельні довжини, висока швидкість монтажу та 
ремонтопридатність; 
- низька допустима температура при прокладанні без попереднього 
підігрівання, можливість прокладання на трасах з необмеженою різницею 
рівнів; 
- за гарантією зарубіжних та вітчизняних підприємств-виробників потік 
відмов кабелів з XLPE на один-два порядки менший порівняно з кабелями з 
ППІ. 
Можливою альтернативою кабелю з паперовою просоченою ізоляцією 
є кабель в ізоляції з пероксиднозшитого поліетилену (див. рис. 1.2 та 1.3) 
(процес вулканізації відбувається в середовищі азоту під тиском 8…16 атм. і 
при температурі до 500˚С для того, щоб уникнути включень вологи в ізоляції, 
«водних триінгів»). 
15 
Однак основний недолік кабелів з XLPE – це відсутність ефекту 
самовідновлення ізоляції зі зшитого поліетилену. При поетапній заміні 
кабелів з ППІ на кабелі з XLPE у мережах промислових підприємств або у 
міських чи сільських електричних мережах експлуатуватимуться в одній 
електрично зв’язаній схемі кабелі з різними механізмами пробою та 
деградації електричної ізоляції. У процесі експлуатації КЛ, поблизу джерел з 
механічними та тепловими впливами, піддаються перенапруженням з різними 
амплітудно-часовими параметрами. 
 
 
Рис. 1.2. Конструкція силового кабелю з XLPE: 1 – багатопровідна 
ущільнена струмопровідна алюмінієва або мідна жила; 2 – внутрішній 
екструдований напівпровідний шар; 3 – ізоляція зі зшитого поліетилену; 4 – 
шар намотування напівпровідним полотном або напівпровідною 
водонабухаючою стрічкою; 5 – екран із напівпровідної стрічки; 6 – мідний 
екран; 7 – шар намотування напівпровідним полотном або напівпровідною 
водонабухаючою стрічкою (екструдоване заповнення для трьохжильних 
кабелів); 8 – алюмополіетиленова стрічка (на рисунку не показана); 9 – броня 
(для броньованих кабелів (на рисунку не показана)); 10 – зовнішня оболонка 
 
16 
При поетапному впровадженні в електричних мережах кабелів нового 
покоління не можна чисто механічно замінювати кабелі з ППІ на кабелі з 
XLPE. Для останніх необхідно створювати покращені умови експлуатації, які 
пов’язані зі зменшенням амплітудно-часових параметрів перенапруг при 
виникненні однофазних замикань на землю (ОЗЗ) та однофазних дугових 
замикань (ОДЗ). У цьому випадку час виникнення та швидкість зростання 
водних або електричних триінгів в ізоляції зі зшитого поліетилену буде 
знижено, а фактичне напрацювання збільшено. 
 
Рис.1.3. Структурна формула зшитого поліетилену 
 
Введення в поліетилен органічних окисів з наступною вулканізацією 
призводить до утворення поперечних зв’язків, що перетворюють його з 
термопластичного стану в термореактивний. У цьому стані поліетилен не 
плавиться, а у випадку підвищення температури – не тріскається під впливом 
різних середовищ. 
Конструкція силових кабелів з ізоляцією з полівінілхлоридного 
пластикату (ПВХП) показана на рис. 1.4 [2]. 
Силові кабелі з ізоляцією з полівінілхлоридного пластикату 
виготовляють з мідними та алюмінієвими круглими та суцільними 
секторними жилами. Кабелі з ізоляцією із полівінілхлоридного пластикату 
найбільшого поширення набули на напругу до 1 кВ. У деяких країнах ці 
кабелі виготовляються на напругу до 6 кВ. Полівінілхлоридний пластикат 
17 
поступається за електроізоляційними властивостями поліетилену. Кабелі на 
напругу 6 кВ екранують по ізоляції, а кабелі на напругу 10 кВ екранують як 
жили, так і ізоляції. 
Струмові навантаження у кабелів із ППІ в середньому на 15 % вище, 
ніж у кабелів із ізоляцією з ПВХП. 
Оболонка кабелів із ізоляцією ПВХП напругою до 6 кВ в умовах 
підвищеної вологості клімату, що спостерігається на території України, 
вбирає вологу, що призводить до зменшення електричного опору ізоляції та 
згодом – до виходу кабелю з ладу [2]. 
У кабелів з ізоляцією ПВХП є слабка стійкість (в 1,5 рази менше ніж у 
кабелів із паперовою просоченою ізоляцією) до перевантажень, які 
виникають у вітчизняних електричних мережах постійно. Таким чином, 
кабелі з ізоляцією із ПВХП не витримають тривалих перевантажень і 
швидше вийдуть з ладу, що спричинить великі капітальні витрати. 
Силові кабелі з ізоляцією із ПВХП виготовляють в оболонці тільки з 
полівінілхлоридного пластикату. Такі оболонки мають більшу стійкість до 
теплового старіння, не поширюють полум’я, стійкі проти кислот та інших 
хімічно активних речовин. 
 
 
 
Рис. 1.4. Конструкція силового кабелю з ізоляцією  із ПВХП на напругу 
до 1000 В  
 
Позначення на рис. 1.4: 
1. Струмопровідна мідна (алюмінієва) жила. 
18 
2. Ізоляція жили з полівінілхлоридного пластикату.  
3. Поясна ізоляція. 
4. Броня з двох сталевих стрічок. 
5. Шар бітуму. 
6. Захисний шланг із ПВХП. 
Тривалодопустима температура на жилах кабелю напругою до 6 кВ 
прийнята рівною 65°С, на 10 кВ – 60°С, а короткочасна допустима 
температура при струмах короткого замикання – до 150 °С [2]. 
 
1.2. Маркування силових кабелів напругою 6 (10) кВ 
 
Силові кабелі на напругу 6 (10) кВ є одним із найважливіших видів 
великого асортименту кабельно-провідникової продукції. З наведеної нижче 
класифікації видно, що в залежності від величини робочої напруги, матеріалу 
та конструкції струмопровідної жили, їх кількості, матеріалу ізоляції та 
оболонок, конструкції захисних покриттів цих кабелів існує багато 
різновидів. Разом з тим, цю різноманітність за сукупністю функціональних 
властивостей поєднують у суворо певні групи, що позначаються 
стандартизованою маркою [2]. 
Кожна марка кабелю є літерно-цифровим набором. Перша літера А 
вказує на наявність алюмінієвої струмопровідної жили. Перша літера, 
відмінна від А, вказує на те, що струмопровідна жила – мідна [2]. 
Матеріал ізоляції позначається в марці літерою тільки для кабелів із 
пластмасовою та гумовою ізоляцією. Для кабелів із паперовою ізоляцією 
остання літерою не позначається. Таким чином, можна умовно прийняти, що 
перша літера означає матеріал жили, але якщо жила мідна, буква відсутня. 
Друга літера означає матеріал ізоляції, але якщо паперова ізоляція, літера 
відсутня. При цьому, поліетиленова ізоляція позначається літерою П, ізоляція 
із самозагасаючого поліетилену – літерою з індексом Пс, ізоляція з 
19 
вулканізованого поліетилену – літерою з індексом – Пв, полівінілхлоридна – 
літерою В, а гумова – літерою Р [2]. 
Наступна позиція в літерному позначенні вказує на оболонковий 
матеріал. Якщо кабель має свинцеву оболонку, вона маркується буквою З, 
алюмінієва оболонка – буквою А, гумова з хлоропреновим каучуком 
(наіритом) – літерою М, полівінилхлорідна – літерою У. 
Наступним символом у маркуванні силових кабелів на напругу до 
10 кВ є позначення типу захисного покрову (табл. 1.1). 
Захисний покрив у загальному випадку складається з подушки, броні та 
зовнішнього покрову. Захисний покрив, у випадку якщо броня складається з 
двох сталевих стрічок позначають літерою Б. Якщо броня складається з 
дротів, то покрив позначають літерою К. Відсутність наступних елементів 
захисного покрову до поверхні кабелю позначають літерою Г. 
Зазначене маркування можна вважати основою літерного позначення, 
до якого використовують ряд додаткових позначень [2]: 
- при виготовленні кабелів з паперовою ізоляцією для вертикальної 
прокладки в марці на першому місці стоїть буква Ц; 
- при виготовленні кабелів з паперовою ізоляцією із збідненим 
просоченням наприкінці літерного позначення ставлять літеру В з дефісом 
(-В); 
- якщо захисний покрив кабелю підсилено одним (двома) шарами 
стрічок, розташованих у подушці під бронею, то до літерного позначення 
захисного покрову додають відповідно позначення л (2л); 
- у силових кабелях із пластмасовою ізоляцією індекс наприкінці 
маркування «нг» вказує на те, що зовнішній покрив не підтримує горіння; 
- наявність зовнішнього покрову, що складається із послідовно 
накладених шарів бітумного складу, в’язкого підклеювального складу або 
бітуму, пластмасової стрічки та полівінілхлоридного (поліетиленового) 
шланга позначають у марці літерами Шв (Шп). 
 
20 
Таблиця 1.1 
Маркування силових кабелів 6 (10) кВ вітчизняного виробництва [2] 
Позначення Конструкція елементів захисного покрову 
1 2 
Подушка 
Б Без подушки 
Без Нормальна подушка, що складається з: а) кріплення паперу і бітумного 
позначення складу або бітуму; б) кріплення паперу, попередньо просоченої кабельної 
пряжі та бітумного складу або бітуму 
л Подушка з одним шаром пластмасових стрічок, що складається з:  
а) ПВХ, ПЕТФ поліамідних або інших рівноцінних стрічок, кріплення 
паперу та бітумного складу або бітуму; б) складу чи бітуму 
2л  Подушка з двома шарами пластмасових стрічок, що складається з 
поліамідних або інших рівноцінних стрічок, кріплення паперу бітумного 
складу або бітуму 
п  Подушка з випресованим захисним ПЕ шлангом, що складається з ПВХ 
або іншої рівноцінної стрічки, випресованого ПЕ захисного шланга, 
кріплення паперу, бітумного складу або бітуму, кріплення паперу  
та бітумного складу, в’язкого підклеювального складу або бітуму 
в Подушка з випресованим ПВХ захисним шлангом, що складається з ПВХ, 
ПЕТФ, поліамідної або іншої рівноцінної стрічки, випресованого ПВХ 
захисного шлангу, кріплюваного паперу, бітумного складу або бітуму, 
кріпленого паперу та бітумного складу, в’язкого підклеювального складу 
або бітуму 
Броня 
Б  Броня сталевими стрічками 
П  Броня плоскими сталевими дротом 
До  Броня круглими сталевими дротиками 
Позначення Конструкція елементів захисного покрову 
Зовнішній покрив 
Г  Без зовнішнього покрову 
Без Зовнішній покрив, що складається з бітумного складу або бітуму, 
позначення просоченої кабельної пряжі або штапелірованного скловолокна, бітумного 
складу або бітуму та покриття, що оберігає витки кабелю від злипання 
Н Негорючий зовнішній покрив, що складається з негорючого складу, пряжі 
зі штапелірованного скловолокна негорючого складу та покриття, що 
зберігає витки кабелю від злипання 
Шп  Зовнішній покров з випресованим ПЕ шлангом, що складається з 
бітумного складу, в’язкого підклеювального складу або бітуму, ПВХ, 
ПЕТФ, поліамідної або іншої рівноцінної стрічки та випресованого  
ПЕ шланга 
Шв  Зовнішній покрив з випресованим ПВХ шлангом, що складається з 
бітумного складу, в’язкого підклеювального складу або бітуму, ПВХ, 
ПЕТФ, поліамідної або іншої рівноцінної стрічки та випресованого  
ПВХ шланга 
 
Таким чином, літерно-цифровий код силових кабелів на напругу до 10 
кВ відображає основні конструктивні особливості відповідних груп кабелів, 
21 
які об’єднуються поняттям марки кабелю. Кожна така група, у свою чергу, 
містить більшу або меншу кількість виробів, що відрізняються кількістю та 
перерізом, номінальною напругою. Кожен з таких виробів додатково до 
літерно-цифрового коду (марки) позначається цифровим кодом, що містить 
послідовну інформацію про кількість та переріз жил, номінальну напругу. 
Сукупність літерно-цифрового та цифрового кодів становить позначення 
даного індивідуального виробу в марці – маркорозміру. 
Завод «Южкабель» м. Харків розробив маркування кабелів з ізоляцією 
зі зшитого поліетилену (табл. 1.2). 
Приклад позначення: АПвЕгП-6 1х150/25 (кабель із зшитого 
поліетилену з алюмінієвою струмопровідною жилою, ізоляцією зі зшитого 
поліетилену, екраном з мідних дротів з поздовжньою герметизацією, 
зовнішньою оболонкою із поліетилену, з перерізом струмопровідної жили 
150 мм² та номінальним перерізом екрану 25 мм²). 
 
Таблиця 1.2 
Маркування кабелів з ізоляцією із зшитого поліетилену 
заводу «Южкабель» м. Харків 
Струмопро 3х три одножильні кабелі, скручені разом 
відна жила А алюмінієва жила 
- мідна жила (без позначення) 
Ізоляція Пв ізоляція із зшитого поліетилену 
Екрану- Е мідний екран ізольовані жили 
вання Ео загальний мідний екран сердечника трижильних кабелів 
Еоа герметизація загального екрану алюмополіетиленовою 
стрічкою 
 г поздовжня герметизація екрану водонабухаючими стрічками 
га поздовжня та поперечна герметизація екрану 
водонабухаючими стрічками та алюмополімерною стрічкою 
Б броня зі сталевих стрічок 
Броня До броня із круглих сталевих дротів 
Ак броня з алюмінієвих круглих дротів 
П зовнішня оболонка з поліетилену або кополімеру поліетилену 
зовнішня оболонка з полімерної композиції, що не поширює 
Зовнішня ПНГ горіння 
оболонка (А)* (категорія А щодо нерозповсюдження горіння в пучках за 
IЕС 60332-3) 
Пнг-HF зовнішня оболонка з полімерної композиції, що не містить 
(А)* галогенів 
22 
(категорія А з нерозповсюдження горіння в пучках) 
Пу посилена поліетиленова оболонка 
У зовнішня оболонка із ПВХ пластикату 
ВНГ зовнішня оболонка з ПВХ пластикату, що не розповсюджує 
горіння 
зовнішня оболонка з ПВХ пластикату, що не поширює 
Внгд горіння та з низьким виділенням диму та корозійноактивних 
газів 
Кліматичне - виконання У (УХЛ) (без позначення) 
виконання Т виконання Т (тропічне) 
nxS/ число жил х номінальний переріз у мм2/номінальний переріз 
 Sекр екрана у мм2 
(Ож) однодротяні жили 
 
1.3. Заходи із забезпечення надійної роботи кабельних ліній 
 
Контроль (діагностика) технічного стану є ключовим елементом 
управління терміном служби кабелів середньої напруги на всіх етапах їх 
життєвого циклу. Ефективність діагностики визначається рівнем знань 
механізмів старіння кабельних ізоляційних матеріалів, чутливістю 
неруйнівних методів контролю старіння, усуненням пошкоджень електричної 
ізоляції та локалізацією місць їх розташування по трасі, обсягом та нормами 
випробування силових кабелів підвищеною напругою, інформаційною 
підтримкою контролю та прогнозування стану [5]. 
Високовольтні кабелі середньої напруги відіграють велику роль у 
забезпеченні надійного та безперебійного електропостачання промислових та 
сільськогосподарських підприємств, житлових масивів, важливих об’єктів 
життєзабезпечення міст. 
Для контролю стану кабельних ліній (КЛ) напругою 6 (10) кВ слід 
дотримуватися ряду технічних та організаційних заходів [5]:  
1. Візуальний огляд. Регулярний візуальний огляд всієї лінії дає змогу 
виявити будь-які видимі пошкодження або слабкі місця. Наприклад, доцільно 
звертати увагу на дерева, які можуть негативно впливати на лінію. 
2. Тепловий контроль. Виявляє потенційне перегрівання у точках 
з’єднання, ізоляції або інших елементах системи. 
23 
3. Вимірювання напруги. Напруга повинна відповідати встановленому 
рівню. 
4. Випробування ізоляції. Дозволяє перевірити ефективність 
ізоляційних матеріалів та виявляти можливі проблеми. 
5. Вимірювання опору ізоляції. Періодичне вимірювання опору ізоляції 
проводять, щоб переконатися у відсутності витоку струму. 
6. Дотримання вимог нормативних документів [7-1, 7-2, 7-3] щодо 
експлуатації кабельних ліній. 
7. Безпека працівників. Необхідно забезпечити, щоб усі працівники, які 
працюють з кабельними лініями, дотримувалися відповідних правил та 
стандартів безпеки [5]. 
Періодичні технічні обстеження та обслуговування відіграють ключову 
роль у підтримці ефективності та безпеки кабельних ліній напругою 6 (10) 
кВ. Важливо також мати план реагування на аварійні ситуації та вести 
документацію про проведені роботи та зміни в кабельній лінії. 
Для планування, організації та виконання експлуатаційних та 
ремонтних заходів щодо кожної КЛ необхідні: 1) виконавчі креслення на КЛ 
та інші кабельні споруди; 2) паспорти КЛ та споруд; 3) адресні списки 
кабельних споруд. 
Паспорт КЛ складається на основі приймально-здавальної документації 
та містить таку інформацію: 1) марка кабелю та його довжина; 2) схема траси 
із зазначенням реперних відміток; 3) дані про з’єднувальні та кінцеві муфти; 
4) відомості про захист від корозії, вібрації та механічних пошкоджень; 5) 
відомості про профілактичні випробування; 6) відомості про пошкодження та 
ремонт КЛ; 7) інформація про навантаження КЛ [5]. 
Вся ця інформація повинна знаходитись у базі даних. Правильно 
складений паспорт повинен допомогти в оцінці стану КЛ та ухвалення 
своєчасного рішення про ремонт лінії. В адресному списку вказується 
найменування споруди (РП, ТП, тунель, колодязь), його диспетчерський 
номер та адреса найближчої міської будівлі. 
24 
Щороку у межах складання переліку ремонтів розробляється 
номенклатура робіт у зміст якої входить: 1) терміни виконання робіт; 
2) профілактичні огляди трас КЛ; 3) вимірювання струмових навантажень у 
періоди максимального та мінімального споживання потужності; 
4) профілактичні випробування; 5) контроль нагрівання кабелю і блукаючих 
струмів; 6) ремонт КЛ [5]. 
Для впровадження та виконання процедур управління терміном служби 
кабелів повинен бути розроблений цифровий кабельний журнал для силових 
кабелів. Журнал зазвичай є сукупністю: програмного забезпечення; бази 
даних, кількість яких не обмежена; паспорту технічного стану кабелю у 
форматі EXCEL. Журнал може включати інформацію про властивості 
кабелів, кабельних ліній, трас, щитів та коробок, приміщень, обладнання, 
систем. До такого журналу доцільно додавати рефлектограми, виконані 
сучасними рефлектометрами. В паспортах у зручному форматі для друку 
доцільно приводити нормативні та експлуатаційні характеристики кабелів, 
результати їхнього обстеження різними методами та оцінки терміну служби. 
Паспорт автоматично формується за шаблоном під час заповнення основних 
сторінок кабельного журналу [5]. 
Структура бази даних забезпечує швидкий доступ, виключає 
непотрібне повторення та забезпечує цілісність даних. Всі дані зберігаються 
у файлах у вигляді таблиць, а робота з базою даних зводяться до роботи з 
таблицями. 
Кабельна лінія складається з певної кількості кабелів, муфт та інших 
деталей. Кожному кабелю має бути поставлене у відповідність обладнання 
(джерело та споживач). Кожен кабель має ряд характеристик, які також 
зберігаються у базі даних [5]. 
Програмне забезпечення забезпечує доступ користувача до інформації, 
що зберігається у базах даних, в інтерактивному режимі за допомогою 
введення команд меню або натискання кнопок, які розташовані на робочому 
полі. 
25 
В час розвитку інформаційних технологій доцільно всю інформацію 
мати в електронному вигляді (табл. 1.3). 
 
Таблиця 1.3 
Склад єдиної бази даних  щодо функціонування кабельної мережі [5] 
Номер та назва вкладки (аркуша) Зміст листа 
1 2 
1. Електрична схема мережі Графічні зображення схеми електричної мережі 
2. Паспортні дані на кабельну лінію Дані про вибір марки, перерізу і напруги кабелю, 
вибір траси та способу прокладання. Елементи 
будівельних та монтажних конструкцій, 
розрахунок електричної та будівельної частини 
3. Ескіз траси прокладки кабельної Ескіз виконується для загального орієнтування 
лінії на території на території з нанесенням вулиць, проїздів 
4. Геодезичний план траси Контури будівель, лінії тротуарів, дерев, 
кабельної лінії підземні комунікацій (газопроводи, 
водопроводи, каналізація, бензопроводи, 
телефонні лінії, дренажі тощо). Наводиться 
рельєф місцевості та поздовжній профіль 
проекту траси кабельної лінії 
5. Дані про ґрунтово-кліматичні Температура, вологість, кількість опадів, 
параметри швидкість вітру в регіоні, тип і склад ґрунту, 
температуру та вологість на рівні прокладки 
кабелю 
6. Дані з реєстраторів про режимні Струми навантаження, рівні напруги, величини 
параметри лінії струмів короткого замикання, кількість 
перенесених кабелями коротких замикань, 
кількість однофазних замикань в мережі, 
кількість комутації в електрично зв’язаній 
мережі та кількість грозових перенапруг, 
зафіксованих на підстанції. Для розрахунку 
питомої кількості коротких замикань вводиться 
градація кабелів, що відходять від підстанцій, де 
встановлені термінали релейного захисту, 
вважаються головними, наступні – 1-е 
віддалення, за ними – 2-е віддалення тощо 
7. Дані про пробої ізоляції кабелю Дата, час, місце, причина пробою ізоляції, 
розрахунок показників надійності елементів 
кабельної мережі, коефіцієнтів кореляції з 
режимними та експлуатаційними факторами, що 
впливають на ізоляцію. Визначення ступеня 
впливу людського фактора 
 
Використання кабельного журналу формалізує виконання процедур з 
управління терміном служби кабелів, і отже, забезпечує: організацію робіт з 
26 
надійної експлуатації кабелів, передачу досвіду експлуатації, плавний 
перехід до додаткового терміну експлуатації кабелів. 
 
1.4. Причини пошкодження високовольтних кабельних ліній  
 
1.4.1. Причини зниження електричної міцності у КЛ 
 
У кабельній ізоляції причинами зниження електричної міцності в 
процесі тривалого застосування напруги (старіння ізоляції) є часткові 
розряди (ЧР) та вплив підвищених температур [1, 3]. 
Старіння ізоляції кабелів з ППІ відбувається переважно через 
присутність потужних ЧР з інтенсивністю більше 10-12 Кл і головним чином 
полягає в розвитку термічної деструкції компонентів ізоляції, що призводить 
до зростання tg δ, збільшення діелектричних втрат і наступного виходу 
кабелю зі стану теплової рівноваги. У кабелях із пластмасовою ізоляцією при 
тривалому находженні під напругою можливе виникнення дендритів, що 
поступово розвиваються від одного електрода до іншого та призводять до 
пробою ізоляції. Характерна фотографія дендриту наведена на рис. 1.5. 
Дендрити з’являються у місцях із підвищеною неоднорідністю 
електричного поля, наприклад, на поверхні жили чи товщині ізоляції. У ряді 
випадків причинами появи дендритів є ЧР, що розвиваються в газових 
включеннях або мікротріщинах. В інших випадках причинами є сторонні 
включення, які по структурі подібні до полімеру. Якщо в поліетиленову 
ізоляцію кабелів можливе попадання вологи, то ця волога може стати 
причиною виникнення дендриту і виходу з ладу ізоляції кабелю (водні 
дендрити або водні триінги). 
 
27 
 
 
Рис. 1.5. Зростання дендриту (експеримент) 
Час t прикладання напруги (хв): 1-й знімок – 2 хв., 2-й знімок – 4 хв., 3-й 
знімок – 6 хв., 4-й знімок – 9 хв. 
 
Сам дендрит складається з порожнистих каналів, заповнених газом, у 
ряді випадків із слабо навуглероженими внутрішніми поверхнями. Загальний 
ресурс τр кабелів визначається сумою двох часів: часу появи дендриту τз і 
розвитку дендриту τд . Час появи дендриту визначається максимальною 
напруженістю поля на місці виникнення неоднорідності, а час розвитку 
дендриту від моменту появи до повного пробою визначається середньою 
напруженістю [1]. 
Кабелі з ізоляцією зі зшитого поліетилену відрізняються винятковими 
електричними характеристиками: високим опором ізоляції та електричною 
міцністю, низькими діелектричними втратами. Дрейф зазначених 
характеристик майже непомітний аж до моменту пробою. Тому за ними 
важко оцінити технічний стан кабелю та прийняти правильне рішення щодо 
можливості його подальшої експлуатації. Процеси старіння поліетиленової 
ізоляції мають як загальний, так і локальний характер. До загальних процесів 
відноситься теплове старіння, що різко прискорюється після вичерпання 
антиоксидантів. До локальних процесів належить поява та зростання 
28 
деревоподібних каналів неповного пробою – дендритів, що притаманно 
кабелям напругою понад 1 кВ. 
Специфічні особливості мають процеси старіння кабелів із ізоляцією на 
основі полівінілхлоридних пластикатів. Десорбція пластифікатора та 
окислення полімеру призводять до наростання твердості ізоляції та захисних 
оболонок, що збільшує ймовірність виникнення тріщин [1]. 
Старіння ізоляції кабелів з ППІ обумовлено не тільки 
термоокислювальними процесами та деструкцією целюлози, але й 
зволоженням ізоляції, стіканням просочувального складу, корозією захисних 
оболонок [1]. 
При високій напрузі починають проявлятися порогові явища: 
а) накопичення об’ємних зарядів у товщі зістареного діелектрика, що 
призводить до перерозподілу напруженості електричного поля та утворення 
дендритів; 
б) неповні пробої ослаблених ділянок ізоляції – часткові розряди. 
У силових кабелях переважають теплові на ізоляцію, електродинамічні 
і термомеханічні на їх арматуру. 
Розрізняють чотири основні види старіння ізоляції кабелів: теплове, 
електричне, механічне та радіаційне (має місце лише на атомних 
електростанціях (АЕС). 
Теплове старіння обумовлено процесами окислення та деструкції, які 
інтенсифікуються зі зростанням температури діелектрика. Зазвичай зі 
збільшенням температури на 8÷10 ˚С ресурс зменшується вдвічі (правило 
Монтзингера). 
Електричне старіння характерне для кабелів середньої напруги (від 1 до 
35 кВ), і в основному для кабелів з XLPE або паперовою просоченою 
ізоляцією (особливо у разі витоку просочувального складу). Воно 
відбувається, в основному, під дією часткових розрядів (ЧР). Спочатку в 
суцільному твердому діелектрику (поліетилені) утворюються мікродефекти – 
газові включення розміром менше 0,1 мкм, у яких часткові розряди ще не 
29 
розвиваються. Механізм утворення мікродефектів пов’язаний з інжекцією 
зарядів із електродів до діелектрика. У товщі діелектрика виникає об’ємний 
заряд, що призводить до спотворення електричного поля та виникнення 
локальних підвищених напруженостей поля. Це і є причиною утворення 
мікродефектів – порушень суцільної структури твердого діелектрика. У 
мікродефектах, що утворилися, під дією електричного поля можуть рухатися 
електрони, набираючи енергію, достатню для розривів молекулярних 
ланцюгів. Мікродефект поступово перетворюється на макродефект або 
дендрит – деревоподібний канал неповного пробою діелектрика. У 
макродефекті вже можливе виникнення ЧР, через що старіння діелектрика 
різко прискорюється. Процес проростання дендриту завершується пробоєм 
діелектрика. 
Механічне старіння притаманно твердій ізоляції. Температурні 
коефіцієнти лінійного теплового розширення (ТКЛТР) діелектрика та металу 
різні. В результаті при змінах температури змінюється термомеханічна 
напруга в діелектрику. Тривала дія термомеханічної напруги, особливо в 
умовах одночасної дії сильних електричних полів, також веде до утворення 
мікродефектів у твердій ізоляції. Подальша еволюція їх часто спричиняє 
пробій діелектрика. Дія механічної напруги зводиться до зменшення енергії 
активації процесу деструкції, через що інтенсивність старіння збільшується. 
Радіаційне старіння притаманно устаткування атомних електростанцій 
(АЕС). Під впливом іонізуючого опромінення у діелектрику відбувається 
утворення хімічно активних радикалів, які ініціюють ланцюгові реакції 
розпаду макромолекул. 
У товщі ізоляції завжди є неоднорідності структури, у яких можуть 
накопичуватися об’ємні заряди (ОЗ). 
Неоднорідностями є: 
– межі поділу між твердою та рідкою фазами у паперово-масляній 
ізоляції; 
30 
– межі поділу середовищ у комбінованій ізоляції (наприклад, 
поліетиленова з полівінілхлоридною, поліетиленова з полівінілацетатною); 
– мікротріщини у твердій ізоляції – межі розділу ізоляції та повітряних 
прошарків; 
– дендрити – деревоподібні канали неповного пробою діелектрика, у 
тому числі викликані дифузією води (водні дендрити); 
– механічні домішки у полімері – наповнювач та його агломерати 
(згустки), сторонні домішки; 
– низькомолекулярні речовини – антиоксиданти, продукти зшивки 
полімеру (наприклад, ацетофенон у поліетилені, вулканізованому 
пероксидами); 
– дефекти структури полімеру, у тому числі й ті, що обумовлені 
процесами його старіння – окисленням, деструкцією під дією іонізуючого 
випромінювання, термомеханічної напруги; 
– межі розділу кристалічної та аморфної фаз у поліетиленовій ізоляції. 
У процесі старіння кількість неоднорідностей в ізоляції зростає. 
Відповідно зростає об’ємний заряд.  
Незалежно від механізмів старіння загальними ознаками процесів 
деструкції ізоляції кабелів, які можуть спостерігатися під час контролю в 
експлуатаційних умовах є: 
– зниження опору ізоляції Rіз (або зростання струмів витоку при 
випробуваннях постійною напругою); 
– зростання тангенса кута діелектричних втрат tgδ та ємності С; 
– зростання коефіцієнту абсорбції. 
Грубі дефекти, що з’явилися в ізоляції в процесі експлуатації, 
виявляються, як правило, шляхом випробувань підвищеною напругою. 
 
 
 
31 
1.4.2. Недоліки конструкції кабелів 
 
Ізоляція з поліетилену (ПЕ) та зшитого поліетилену (XLPE). Головний 
недолік: схильність до утворення водних триінгів (water trees) [3]. 
Умови виникнення: Поєднання трьох факторів – наявність вологи, 
висока температура та висока напруженість електричного поля. 
Механізм пошкодження: Вода (яка потрапляє через пошкоджену 
зовнішню оболонку) під дією електричного поля поступово утворює 
мікроскопічні "канальці" у матеріалі ізоляції. Ці "триінги" розростаються, 
послаблюючи ізоляцію. З часом вони можуть перерости в електричні 
триінги (electrical trees) – канали пробою, що призводять до короткого 
замикання та повного виходу кабелю з ладу. 
Складність діагностики: Водні триінги не супроводжуються 
частковими розрядами (ЧР), тому їх неможливо виявити звичайними 
методами моніторингу ЧР. Для оцінки стану потрібна спеціальна 
діагностика. 
Додатковий фактор:  Термічне старіння при перевантаженні. 
Ізоляція з паперу, просоченого маслом (ППІ) [3]. Головні 
недоліки: Чутливість до вологи та висихання. 
А. Проблема вологи: 
Причини: Пошкодження оболонки (корозія, механічні пошкодження) 
або природне старіння целюлози, що призводить до поглинання вологи. 
Наслідки: Різке зниження електричної міцності ізоляції. Міцність може 
впасти нижче рівня робочої напруги, що робить кабель ненадійним. 
Складність діагностики: Як і у випадку з водними триінгами, у вологій 
ППІ-ізоляції часткові розряди (ЧР) не виникають, що ускладнює виявлення 
проблеми. Потрібна пряма діагностика на вологість. 
Ненадійність прогнозу: Термін служби сильно залежить від якості 
виготовлення та умов експлуатації, тому неможливо точно передбачити 
ресурс кабелю. 
32 
Проблема висихання. Причини: Витікання масла з ізоляції або 
недостатнє просочення під час виробництва. 
Наслідки: Утворення порожнин, заповнених газом. У цих порожнинах 
виникають часткові розряди (ЧР), які руйнують паперову ізоляцію 
(карбонізація), що в кінцевому підсумку призводить до пробою. 
Основною причиною виходу з ладу муфт та кінцевих заглушок є два 
фактори: виникнення часткових розрядів (ЧР) та проникнення вологи [3]. 
Часткові розряди (ЧР) виникають через помилки монтажу, що 
призводить до утворення повітряних порожнин або зазорів. У цих дефектах, 
а також у зонах з концентрацією електричного поля, вже при робочій напрузі 
можуть починатися ЧР. Додатково, погано виконані контактні з'єднання 
нагріваються, прискорюючи деградацію ізоляції та створюючи нові вогнища 
для розрядів. Локалізувати такі пошкодження можна за допомогою 
діагностики ЧР [3]. 
Вологість у муфтах сама по собі не є прямим джерелом ЧР, але є 
важливим індикатором проблеми. Її виявлення є допоміжним завданням 
діагностики. Для цього рекомендується аналізувати зарядний струм під час 
тестування напругою наднизької частоти (VLF): підвищений та нестабільний 
струм може сигналізувати про вологу, а точне місце пошкодження 
визначається рефлектометром [3]. 
Дефекти, що виникають у процесі експлуатації кабельних систем, та 
методи їх виявлення. Дефекти, що виникають у процесі експлуатації 
кабельних систем, та методи їх виявлення представлено на рис. 1.6 [3]. 
Статистика основних причин пошкодження кабельних ліній (КЛ). Дані 
щодо причин виходу з ладу кабельних ліній можна структурувати двома 
способами: за першопричинами пошкодження та за типом відмови, що 
фіксується. 
1. За першопричинами: Найчастіше кабелі виходять з ладу через 
зовнішні впливи та помилки на етапах монтажу: 
33 
• Механічні пошкодження (59% сукупно): це основна причина, що 
включає як попередні, невиявлені ушкодження (43%), так і 
безпосередні пошкодження під час робіт будівельними організаціями 
(16%). 
• Дефекти монтажу та прокладання (21%): сюди належать пошкодження 
муфт та кінцевих заглушок (10%), осадка ґрунту (8%) та порушення 
технології прокладання (3%). 
• Інші причини (20%): корозія оболонок (7%), заводський брак (5%), 
старіння ізоляції (1%) та невстановлені фактори (7%). 
2. За типом відмови (фінальною подією): При реєстрації аварії 
переважна більшість є наслідком електричного пробою: 
• Короткі замикання (89.9%): багатофазні (75.7%) та однофазні на землю 
(14.2%). 
• Пошкодження муфт та оболонки (5.1%). 
• Механічні ушкодження (5%). 
Паперово-масляні Муфти PE/XLPE -кабелі 
Вода в кабелі вна слідок:  Пори, тріщини в Водяні триінги 
- руйнування паперу ізоляції (watertrees) Старіння 
 - точкова наскрізна Газові включення поліетилену 
корозія у свинцевій Проблеми з 
оболонці контактами 
 - негерметичний фланець Вода в кабелі 
муфт. (ушкодження оболонки); 
Хімічна зміна масла Вода (дифузія в оболонки з 
хлорвінілу) 
Грубі механічні 
пошкодження 
Висихання, витік масла Електричні триінги 
Діагностика часткових Діелектрична діагностика  
розрядів - Вимір зворотної напруги (RVM)  
- Вимір струму релаксації (IRC) 
 
 
Рис. 1.6. Дефекти, що виникають у процесі експлуатації кабельних 
систем та методи їх виявлення  
34 
На виникнення ушкоджень у КЛ впливає сукупність таких основних 
факторів [3, 5]: 
1. Тривалість знаходження КЛ під робочою напругою та струмами, що 
призводить до фізичного зносу ізоляції при великих термінах експлуатації. 
2. Незадовільна якість виготовлення кінцевих та сполучних муфт КЛ. 
3. Механічні пошкодження силового кабелю під час виконання 
будівельних та інших робіт у зоні трас КЛ та проявах геологічних факторів 
на території, через яку проходить лінія. 
4. Корозія захисних оболонок силового кабелю під впливом 
геохімічних, гідрологічних факторів. 
5. Систематичні та тривалі навантаження КЛ. 
6. Кількість коротких замикань в електричній мережі, що 
супроводжуються протіканням КЛ великих струмів, що викликають 
підвищене нагрівання та прискорене зношування ізоляції. 
7. Наявність на дільницях електричної мережі підвищених рівнів 
комутаційних перенапруг, які створюються вимикачами та призводять до 
електричного пробою ізоляції елементів КЛ. 
8. Невідповідність випробувальної напруги реальному рівню ізоляції 
КЛ та можливі перенапруги в електричній мережі. 
9. Збої у періодичності профілактичних випробувань ізоляції КЛ. 
10. Порушення технології виготовлення кабелів, зокрема кабельної 
ізоляції. 
11. Порушення технології прокладання кабелів (механічні напруження, 
неприпустимі вигини, механічні пошкодження при прокладанні тощо). 
12. Невідповідність кабелів умовам прокладання (підйоми, спуски, 
вертикальні ділянки, що призводять до осушення ізоляції). 
13. Високі рівні перенапруг при дугових та металевих замиканнях 
в КЛ. 
35 
14. Тривала робота ділянок КЛ з однофазними металевими і, особливо, 
з дуговими замиканнями на землю, що призводить до переходу їх у подвійні 
та потрійні замикання, а також двофазні та трифазні КЗ. 
15. Температура навколишнього середовища. Вплив сезонних коливань 
температури. 
16. Тепловий вплив кабелів, що прокладені в одній траншеї. 
17. Тепловий опір ґрунту. 
18. Ступінь компенсації струмів замикання на землю, у тому числі 
спосіб регулювання індуктивностей заземлюючих реакторів. 
19. Підвищені втрати потужності та енергії в ізоляції кабелів із великим 
фізичним зносом. 
20. Вплив перевищення відхилень показників якості електроенергії від 
норм ДСТУ EN 50160:2014 та ДСТУ 13109-97. 
Залежно від конкретних умов роль кожного із чинників сукупності, зазвичай, 
не один. 
 
1.5. Висновки до першого розділу 
 
1. У результаті аналізу встановлено, що сучасні високовольтні кабельні 
лінії, зокрема з ізоляцією з ППІ, XLPE та ПВХ, мають різні конструктивні 
особливості, які безпосередньо впливають на їхню надійність та 
довговічність. Особливо високу надійність демонструють кабелі з ізоляцією 
XLPE, проте вони чутливі до впливу часткових розрядів і водних триінгів. 
2. Виявлено основні механізми старіння електричної ізоляції: теплове, 
електричне, механічне та вологісне. Найбільш небезпечними для кабельних 
ліній є часткові розряди та процеси дендритоутворення, що призводять до 
поступової деградації діелектричних властивостей ізоляції. 
3. За статистичними даними, найбільш поширеними причинами 
пошкоджень кабельних ліній є попередні механічні ушкодження (≈43%), 
36 
безпосередні механічні впливи під час будівельних робіт (≈16%) та дефекти 
монтажу муфт (≈10%). Це свідчить про необхідність підвищення контролю 
якості будівельно-монтажних робіт і посилення заходів захисту трас 
кабельних ліній. 
3. Показано, що при експлуатації кабельних ліній значну роль відіграє 
правильна організація технічного обліку. Запровадження кабельного журналу 
та паспортизації КЛ дозволяє систематизувати інформацію про конструкцію, 
параметри, умови прокладання та результати випробувань, що забезпечує 
підвищення ефективності діагностики та прогнозування ресурсу. 
4. Сучасна стратегія забезпечення надійності кабельних ліній повинна 
ґрунтуватися на комплексному підході: плановій діагностиці із 
застосуванням різних методів, впровадженні цифрових систем обліку та 
моніторингу, а також на проведенні превентивних заходів для зниження 
ризику аварійних відмов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 
РОЗДІЛ 2 
АНАЛІЗ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ ПОШКОДЖЕНЬ КАБЕЛЬНИХ 
ЛІНІЙ 
 
2.1 Методика визначення місця ушкодження кабельних мереж 
 
Електропостачання сучасного будь якого об’єкта має задовольняти 
основним вимогам, найголовнішим із яких є надійність електропостачання 
[6]. Державні установи, житлові масиви, об'єкти народного господарства, 
різні види електротранспорту, а також системи управління та контролю – все 
це входить до складу мегаполісу та робота всіх цих структур безпосередньо 
залежить від електропостачання. Тому пошкодження мережі живлення може 
призвести не тільки до суттєвих економічних втрат, але й до вагомих 
наслідків. 
Міські електричні мережі повинні задовольняти низкі вимог, а саме: 
- надійність електропостачання споживачів. Одна з основних вимог 
до міських електричних мереж. Оскільки до складу підприємств, що 
обслуговуються, входять і споживачі першої категорії, то ця вимога є і 
найважливішою. Надійність електропостачання споживачів першої категорії 
забезпечується наявністю автоматизованого резервного вводу, 
спрацьовування якого відбувається менше секунди. Таким чином, живлення 
споживачів є безперебійним. Надійність споживачів другої категорії 
пояснюється можливістю переведення навантаження на резервне ввід на час, 
який необхідний для виробництва даних перемикань. Пошкодження обох 
ліній електропередач залишить без напруги споживачів як першої, так і 
другої категорії. Таким чином, надійність електропостачання споживачів 
першої та другої категорій залежатиме від швидкості визначення 
пошкодженої ділянки та виконання аварійно-відновлювальних робіт; 
38 
- якість електричної енергії. Параметри цієї вимоги регламентуються 
ДСТУ, а також внутрішніми регламентами та інструкціями підприємств. До 
даних показників у електромережних підприємствах в основному відносять 
відхилення за частотою та напругою від номінального значення. Внутрішні 
інструкції не суперечать державним стандартам, а навпаки, підсилюють ці 
допустимі діапазони відхилень у менших межах; 
- техніко-економічна обґрунтованість електроенергетичного 
обладнання. Витрати на обслуговування, експлуатацію та ремонт повинні 
бути доцільні, відповідно до обґрунтованого та прийнятого рішення, як з 
технічної так і з економічної точки зору; 
- безпека експлуатації. об’єкти електроенергетики, а саме: лінії 
електропередач, трансформаторні підстанції та розподільні пункти повинні 
задовольняти норми ДСТУ для їх безпечного обслуговування. 
Порушення електропостачання, що виникає повинно бути усунене в 
найкоротші терміни. Для міських електричних мереж особливо це актуально, 
оскільки передача електричної енергії споживачеві здійснюється за 
допомогою кабельних мереж. Вони знаходять все більше застосування в 
міських мережах, адже такі способи передачі електроенергії безпечніші та 
естетичніші [7]. Усунення несправностей у цих лініях займає тривалий час, 
оскільки цьому процесу передують земляні роботи. Тому пошук 
пошкодженої ділянки є одним із головних завдань при відновленні 
електропостачання в аварійних ситуаціях. 
Навчений оперативний персонал діє згідно з розробленими 
методиками. У разі короткого замикання в кабельній лінії спрацьовує 
релейний захист цієї ділянки, тим самим ізолюючи місце пошкодження. 
Після цього обладнання, що відключилося повинно бути оглянуто [8]. У 
розподільчих мережах захист мереж середньої напруги передбачається лише 
у розподільчих пунктах (РП). Таким чином, вимкнений вимикач на РП, 
знеструмить весь ланцюг заживлених від нього трансформаторних підстанцій 
(рис. 2.1). 
39 
 
Рис. 2.1. Спрощена електрична схема ланцюжка підстанцій 
 
Оперативний персонал, який прибуває на місце спрацювання релейного 
захисту, оглядає відключене обладнання та доповідає безпосередньому 
керівнику необхідну інформацію та чекає вказівки для подальших дій [8]. У 
цьому випадку відключення вимикача Q1 призведе до знеструмлення перших 
секцій шин на всіх ТП у ланцюжку. Якщо підключені однотрансформаторні 
підстанції та живляча одна лінія, то споживач залишається без електричної 
енергії на весь період ліквідації аварії. При системі живлення від двох 
40 
незалежних ліній, як показано на рис. 2.1, пошкоджену виключену лінію, 
можна зарезервувати, при цьому виконавши необхідні перемикання на 
трансформаторних підстанціях [9]. На рис. 2.1 показаний тільки середній 
клас напруги, трансформатори ТП та інше низьковольтне обладнання на 
схему не нанесено, тому першочерговим завданням у розподільних мережах, 
що резервуються є відновлення електропостачання споживачів. До 
виконання даних заходів схема вимикача, що відключився, повинна бути 
розібрана для виключення його мимовільного та помилкового 
спрацьовування [10]. Після того, як всіх споживачів заживлено, проводиться 
визначення пошкодженої ділянки кабельної лінії. Перед цим повинні бути 
виконані всі необхідні технічні та організаційні заходи, які забезпечують 
безпеку цих робіт. Пошкоджена лінія визначається за допомогою 
спеціальних приладів, що вимірюють опір ізоляції (мегаомметр, покажчик 
пошкодження кабелю (рис. 2.2)). Вимірювання проводяться на вибраній ТП, 
що зазвичай знаходиться в середині ланцюжка в обидві сторони. 
Вимірювання тривають, до тих пір поки пошкоджена кабельна ділянка не 
буде локалізована. Після цього може бути визначена доцільність зміни схеми 
електропостачання методом оперативних перемикань. 
  
а) б) 
Рис. 2.2. а) мегаомметр ALT-1010; б) показник пошкодження кабелю 
ППК-1 
41 
Даний метод дозволяє визначити пошкоджену лінію між підстанціями. 
Якщо ланцюжок підстанцій невеликий, як показано на рис. 2.1, визначення 
так званої «зони» пошкодження може зайняти нетривалий час, але в 
ланцюжку з п'яти і більше підстанцій, необхідний час цих робіт може 
затягнутися на години. 
 
2.2. Відносні методи визначення пошкоджень у кабельних мережах 
 
Подальші роботи з пошуку місця короткого замикання вже 
здійснюються електротехнічною лабораторією. Для найбільш успішного та 
точного визначення місця пошкодження кабельної лінії необхідна інформація 
про характер ушкодження [11]. За характером виникнення пошкодження в 
кабельних мережах можуть бути стійкими та нестійкими. Стійкими 
ушкодженнями є короткі замикання (КЗ), низькоомні витоки та обриви. До 
нестійких ушкоджень відносяться пробої, що зволожені місця порушення 
ізоляції тощо [4]. 
Визначення місця пошкодження у кабельних лініях – це взаємозалежні 
операції, які потребують вирішення окремих видів завдань. Основними 
операціями є – відшукання зони ушкодження та знаходження самого 
пошкодження на ділянці кабельної лінії. Перш ніж визначати місце 
пошкодження, знаходиться зона (ділянка кабельної лінії) з метою 
прискорення та підвищення точності роботи. При цьому використовуються 
як відносні (неточні), так і абсолютні (точні) методи визначення 
пошкодження кабельних мереж [12]. 
Успішне рішення операції відносними методами, а саме визначення 
зони знаходження місця пошкодження, дозволяє значно скоротити час і 
трудомісткість точного визначення пошкодження, оскільки зона обстеження 
кабельної лінії значно менша. Це є найбільш актуальним для міських 
кабельних мереж. При цьому спочатку приладом, що використовується при 
відносному методі, визначають зону знаходження пошкодження, а потім 
42 
більш точними приладами в зоні знаходження місця пошкодження, 
визначають точне місцезнаходження пошкодження [1]. 
Основними методами визначення зони пошкодження кабельних ліній є [1]: 
- імпульсний метод; 
- метод коливального розряду; 
- метод петлі; 
- ємнісний метод. 
 
2.2.1. Імпульсний метод 
 
За допомогою імпульсного методу визначаються однофазні та 
багатофазні замикання, а також будь-які обриви струмопровідних жил. 
Сучасні прилади досить точні, щоб визначити зону пошкодження. 
Суть методу полягає в уловлюванні відбитих імпульсів, що 
посилаються від імпульсного генератора, що підключається до кабельної 
лінії. До складу цієї установки входить блок керування, генератор імпульсів, 
приймач та графічний індикатор. Підключення цього приладу до кабелю 
представлено на рис. 2.3. 
 
Рис.2.3. Підключення імпульсного приладу до кабельної лінії [8] 
 
У сучасних установках генерація імпульсів, прийом сигналів та 
індикація виконуються в одному пристрої (рис. 2.3) основними складовими 
частинами якого є 1 – вимірювач неоднорідностей лінії Р5-10, 2 – 
43 
з’єднувальний кабель; 3 – провід захисного заземлення; 4 – пошкоджений 
силовий кабель. У процесі роботи проводять такі операції: 
- зондування кабелю імпульсною напругою (зондувальні імпульси 
подаються в лінію з імпульсного генератора); 
- прийом імпульсів, відбитих від місця ушкодження (відбиті імпульси 
надходять з лінії приймача, у якому виробляються необхідні перетворення з 
них); 
- виділення відображень від місця пошкодження на тлі завад; 
- визначення відстані до пошкодження по часовій затримці відбитого 
імпульсу щодо зондуючого (виробляються також у приймачі і виводяться на 
графічному індикаторі). 
Справа в тому, що пошкодження в кабелі помітно зменшують його 
опір. До цих ушкоджень відносять стійкі короткі замикання, де є 
електричний зв'язок між фазами або між фазами та землею. Запливаючі 
пробої не відносяться до цієї категорії, тому що їх опір змінюється в 
залежності від прикладеної напруги та навантаження. Як правило, при цих 
пошкодженнях опір у кабелі перевищує 200 Ом. Стійкі ж замикання 
знижують цей опір до мінімуму і цим викликають неоднорідність параметрів 
кабелю. Як тільки імпульсний прилад підключений та готовий до роботи 
можна робити рефлектомерію. Зондуючі сигнали, що генеруються приладом, 
проходять всередину струмоведучої кабельної жили. Внаслідок 
неоднорідності опору кабельної лінії, відбувається відображення 
зондувальних імпульсів та повернення їх у приймач приладу [12]. 
Отримана залежність на графічному індикаторі аналізується 
оператором та визначається за нею наявність ушкодження та відстань до 
нього. Відстань до місця пошкодження визначається за допомогою часу та 
швидкості. Час проходження імпульсу необхідно розділити на два, тому що 
цей час до місця пошкодження та назад до генератора імпульсу (2.1). 
 
44 
L t v
x = x ,        (2.1) 
2
 
Швидкість імпульсу практично незмінна (для мереж 10 кВ вона складає 
160 м/мкс). Таким чином, ця залежність відстані від часу, називається 
рефлектограмою, яка показує реакцію лінії на зондуючий імпульс (рисунок 
2.4). 
 
Рис.2.4. Рефлектограми визначення пошкодження кабельних ліній 
 
Більше того, за знаком відбитого імпульсу визначається характер 
пошкодження. Від’ємний імпульс говорить про замикання, а додатній про 
пошкодження типу обриву. Початковий імпульс так само відображається на 
приладі. Невеликі ж відображення викликані неоднорідністю хвильового 
опору у кабельних муфтах. При розшифровці рефлектрограми всі ці значення 
враховуються та аналізуються. 
Основними перевагами даного методу є швидкість і наочність, тому що 
достатньо зробити вимірювання на одному кінці лінії, не роблячи жодних дій 
на іншому кінці, але як відносного методу у складних міських мережах цей 
метод не є дієвим. На рис. 2.5 представлено принципову однолінійну схему 
траси кабельної лінії. 
45 
 
Рис.2.5. Однолінійна схема траси кабельної лінії 
 
При використанні даного приладу з розподільчого пункту (РП) 
визначити зону пошкодження дуже складно, оскільки в міських умовах 
кабельна траса являє собою безліч поворотів і без використання спеціальної 
карти визначити, на якій відстані пошкодження просто неможливо [9]. Даний 
спосіб може бути доцільно застосований як абсолютний метод, коли зона вже 
визначена і пошкодження потрібно знайти на суворо обгородженій ділянці. 
Тому визначення зони місця ушкодження кабельної лінії імпульсним 
методом не є швидким та доцільним. 
 
2.2.2. Метод коливального розряду 
 
Метод коливального розряду призначений для визначення відстані до 
місця пошкодження в кабельних лініях, при запливаючому пробої, або коли в 
місці пошкодження відбуваються електричні розряди. 
Такі ушкодження мають характер «змінного» опору ізоляції. При 
запливаючому пробої, кабель має властивості непошкодженого але при 
проходженні по ньому підвищеної напруги відбувається пробій [14]. 
46 
Електричний сигнал, що посилається при цьому, а саме пробивна напруга, 
буде мати специфіку загасаючих коливань. Під впливом підвищеної напруги 
відбуватимуться пробої в кабелі. Їх виникнення здійснюються один за одним 
і продовжуються через різні часові проміжки. Зниження випробувальної 
напруги призводить до припинення пробоїв. Ізоляція кабелю також може 
відновлюватися через якийсь час і для виникнення пробою пошкодженої 
ділянки необхідно буде підвищувати випробувальну напругу. Найбільш 
поширений запливаючий пробій у сполучних муфтах [15]. 
Метод коливального розряду так само називають хвильовим, так як 
виникнення пробою в місці пошкодження викликає появу в кабельній лінії 
хвильових процесів при перебігу в ній струму [15]. Ці процеси, як і 
електромагнітні коливання, характеризуються періодом поширення. За цією 
характеристикою можна визначити місце до пошкодження ділянки. При 
даному методі використовується прилад, основними складовими елементами 
якого є: джерело високої напруги та опір, величина якого значно більша за 
хвильовий опір лінії. У кабельну лінію подається напруга, яку поступово 
підвищують. Тим самим відбувається виникнення розряду, що носить 
характер загасаючих коливань. Вимірюючи період вільних коливань, 
визначають відстань до місця ушкодження кабелю за формулою 
 
L v Т
x = ,        (2.2) 
4
 
де  v – швидкість поширення хвилі в кабельній лінії,  
Т – період вільних коливань. 
Щоб визначити місце пошкодження за цим методом, необхідно лінію 
доводити до стану пробою. Здійснюється це подачею підвищеної напруги, 
при цьому виникають сигнали, що генеруються високовольтним генератором 
імпульсів, який генерує імпульсні розряди, які виникають у місці короткого 
замикання [15]. 
47 
При подачі високої напруги на затискачі кабелю у місці пробою 
виникає рівна за величиною, а протилежна за знаком хвиля і через час, що 
зчитується вона досягає кінця кабелю. Полярність напруги на ділянці, звідки 
відбуваються вимірювання змінюється на позитивну, так як коефіцієнт 
відображення у місці короткого замикання негативний [15]. 
Хвиля, відбиваючи від кінця кабелю, знову поширюється до місця 
пошкодження без зміни полярності. Час її поширення збільшується вдвічі з 
моменту пробою. Потім, вже за час 3t хвиля йде до вимірюваного кінця і 
змінює свою полярність на негативну. За час 4t завершується хвильовий 
період при досягненні хвилі місця пробою. Коли хвиля досягає вимірюваного 
кінця лінії фронт електромагнітної хвилі відбиваючись йде у бік виникнення 
короткого замикання, оскільки вихідні опори джерела та кабельної лінії не 
рівні. Далі хвиля знову досягає місця ушкодження і, відбиваючись, рухається 
до вимірюваного кінця кабельної лінії. Тривалість цього процесу 
визначається тривалістю пробою пошкодженої ділянки. За допомогою 
вимірювання зміни часу фронтів електромагнітних хвиль і визначається 
відстань до місця пошкодження [15]. 
Отже, відстань до місця пошкодження можна визначити із 
співвідношення (2.3), порівнюючи подвійний пробіг хвилі. 
 
t 2Lx
3 − t1 = ,           (2.3) 
v
 
де t1 і t3, відповідно, час поширення хвилі. 
Графік залежності напруги від часу при даному коливальному процесі 
представлений рис. 2.6. 
 
 
 
 
48 
 
Рис. 2.6. Графік залежності напруги від часу під час пробою кабелю 
 
Часто для роботи приладу, що працює за хвильовим принципом, 
потрібен окремий пристрій приєднання по струму (імпульсного 
струмоперетворювача) і високовольтний імпульсний генератор, що є 
джерелом високої напруги, у якого на виході є у включеному стані 
високовольтний конденсатор, а також спеціальний розрядник, з якого 
високовольтні імпульси надходять у кабельну лінію. Місце пошкодження 
кабельної лінії, а саме відстань до нього визначається автоматично 
спеціальним приладом, принципова схема якого представлена рис. 2.7 [15]. 
 
Рис. 2.7. Структурна схема підключення приладу при визначенні місця 
пошкодження зони кабелю хвильовим способом 
 
Перевагою даного методу в тому, що він є найбільш ефективним 
методом визначення місця пошкодження при пробої в кабелі. Недоліками є: 
49 
складність аналізу отриманих імпульсних характеристик, тому що 
запливаючий пробій є нестабільним процесом, що унеможливлює стале 
повторення хвильових процесів – це призводить до можливості появи 
помилок вимірювань. Більше того, так само як і з імпульсним методом, тут 
не вирішується процес швидкого відшукання зони, оскільки розгалуженість 
міських кабельних мереж вимагатиме покрокового проведення вимірювань з 
кількох розподільчих пунктів чи підстанцій. 
 
2.2.3. Метод петлі 
 
Метод петлі або петльовий метод Муррея застосовується для пошуку 
місця короткого замикання [1]. При цьому обов'язковою умовою 
використання даного методу є наявність хоча б однієї неушкодженої жили 
кабелю. Тобто можливе пошкодження більш як двох жил призведе до 
непридатності методу петлі. Принцип методу Муррея ґрунтується на 
використанні схеми одноплечевого мосту (рис. 2.8). 
 
 
Рис. 2.8.Принципова схема вимірювального моста постійного струму 
 
50 
Для того щоб схема правильно працювала необхідно пошкоджену і 
непошкоджену жилу кабелю з'єднати перемичкою на одному кінці лінії. 
Переріз перемички при цьому не повинен бути більшим за переріз жил 
кабелю, тому що її опір сильно впливає на точність вимірювань, так само як і 
перехідні опори між контактами жили та перемички. Тому всі з'єднання 
мають бути зроблені ретельно [1]. 
Схема являє собою чотириплечовий міст, до складу якого входять 
гальванометр (G), джерело живлення, регульовані опори (r1, r2) і перемичка. 
Регульовані опори підключені так, щоб r1 був регульованим опором 
непошкодженої жили кабелю, а r2 - є регульованим опором пошкодженої 
жили кабелю. Гальванометр підключається до кінців кабелю в місці, де 
відбуваються вимірювання. L – це довжина всієї кабельної лінії, а Lx 
відповідно довжина від місця підключення моста до місця пошкодження 
кабельної жили. Джерело живлення є акумуляторною батареєю, найчастіше 
типу АКБ-10-6. Якщо мають місце великі перехідні контактні опори, 
використовують сухі акумулятори іншого типу [1]. 
Опір ділянки кабелю Rx пропорційний довжині цієї ділянки Lx, тобто 
довжині пошкодженої жили від кінця, що вимірюється до місця 
пошкодження (рис. 2.9). Відповідно опір Ry пропорційний довжині L–Lx. 
 
 
Рис. 2.9. Принципова схема вимірювального мосту постійного струму 
51 
Змінюючи значення r1 і r2 здійснюється регулювання пропорційних 
один одному опорів 
 
r1 R
= y ,           (2.4) 
r2 Rх
 
Щоб пропорційність була відповідна, регулювання здійснюють до тих 
пір, доки показання гальванометра не будуть дорівнювати нулю. 
Відстань L та Lx також можуть бути визначені з співвідношення, так як 
довжини цих ділянок пропорційні їх опорам. За формулою (2.5) проводиться 
розрахунок довжини до місця пошкодження: 
 
L 2 ⋅ L ⋅ r
х =
2 ,      (2.5) 
r1 + r2
 
Якщо поміняти кінці проводів приладу та його стрілка відхиляється у 
зворотний бік, це говорить про те, що коротке замикання знаходиться на 
початку вимірюваної лінії. Перевірка точності вимірювань даного методу 
проводиться також з допомогою моста. Для цього необхідно змінити кінці 
виводів проводів, що відходять від приладу до кабелю і провести 
дослідження повторно. Результат нового вимірювання має бути L-Lk. В 
результаті цієї вивірки потрібно підсумовувати отримані значення обох 
вимірювань і співставляти з довжиною кабелю помноженою на два. Якщо ці 
значення суттєво відрізняються, то похибка перевищує допустимі значення, 
що свідчить про необхідність повторного проведення вимірювань. Перед 
тим, як проводити повторні вимірювання, необхідно перевірити всі контакти 
в експериментальній схемі [12]. 
Найбільш широке поширення, у зв'язку з технічними показниками 
щодо визначення зони пошкодження кабельних ліній отримали прилади, що 
працюють за принципом Муррея, у складі яких є мости постійного струму 
52 
[8]. Визначення місця пошкодження кабелю можливе при замикані однієї чи 
двох жил відносно оболонки, при перехідному опорі постійному струму, у 
місці пошкодження трохи більше 5 кОм. Точність вимірювань, а також 
чутливість приладу залежать від підведеної напруги та перехідного опору 
ізоляції в місці короткого замикання. Отже, співвідношення цих величин 
повинні суворо відповідати цим параметрам і не перебувати у допустимих 
межах відхилення від номінальних значень. Аналізуючи даний метод 
визначення зони короткого замикання можна дійти невтішного висновку, що 
цей метод має недостатню точність. Петльовий метод був одним із 
найперших методів визначення місця пошкодження кабелів, тому 
використання у сучасних системах електропостачання його практичність 
сумнівна. Більше того, він так само недостатньо доцільний у сучасних 
міських мережах, де потрібно в короткі терміни визначити зону 
пошкодження та провести секціонування, оскільки процес визначення 
пошкодження досить трудомісткий і займає значну кількість часу. Так само 
межі застосування даного методу невеликі, у зв'язку з тим, що при 
пошкодженні трьох фаз схема вже необхідним чином працювати не буде і 
звичайний обрив жили, без замикання її на оболонку, так само не може бути 
визначений за допомогою петльового методу. 
 
2.2.4. Ємнісний метод 
 
Ємнісний метод призначений для визначення зони пошкодження 
кабельних ліній. До типів пошкоджень, які можуть бути визначені за 
допомогою цього методу відносяться обриви однієї або кількох жил кабелю. 
Найчастіше такі пошкодження виникають у сполучних муфтах. Як і вище 
викладених методах тут визначається відстань від вимірюваного кінця лінії 
до місця ушкодження. Заснований даний метод на зміні ємності між 
кабельними жилами та бронею (оболонкою) кабелю, яка має бути заземлена 
[1]. Ємність кабелю тут безпосередньо залежить від його довжини. 
53 
Експериментальна установка може представляти собою спеціальний міст на 
змінному струмі, а також балістичний гальванометр на постійному струмі. 
На рис. 2.10 представлена мостова схема на змінного струму [1]. 
 
Рис. 2.10. Експериментальна електрична схема на основі моста  
змінного струму 
 
Плечі моста утворюють регульовані опори r1, r2, r3 та еталонну 
ємність C, які входять до складу схеми. На одну діагональ моста підводиться 
змінна напруга підвищеної частоти, найчастіше звукова, значення якої 
коливається в межах 1000 Гц. До іншої діагоналі підключається телефон або 
підсилювач, що працює на змінному струмі зі стрілочним або цифровим 
індикатором. Опори r1 і r2 регулюють так, щоб еталонна ємність С і опір r3 
були тотожними. Тобто, в результаті, падіння напруги на опорах r1 і r2 
повинні бути практично рівні за величиною і фазою. Залежно від приладу, 
що підключається, про це може говорити або мінімальна чутність або 
мінімальне відхилення стрілки індикатора, тобто виконується тотожність [1]: 
 
54 
r1 С
= х ,           (2.6) 
r2 С
де Cx – це ємність вимірюваної жили, в якій сталося пошкодження. 
За допомогою даної пропорції визначають ємність обірваної жили 
 
С r1 ⋅С
х = ,           (2.7) 
r2
 
Так як довжина кабелю пропорційна його ємності, то відстань до 
пошкодженої ділянки знаходиться за співвідношенням 
 
L Lx ⋅С= ,           (2.8) 
Сх
 
Аналогічно ємність пошкодженої кабельної жили може бути визначена 
за допомогою балістичного гальванометра. Експериментальна електрична 
схема представлена рис. 2.11. 
 
 
Рис. 2.11. Вимірювальна схема з балістичним гальванометром на 
постійному струмі 
 
55 
За допомогою опору r здійснюють регулювання чутливості 
гальванометра. Після того, як чутливість відрегульована до мінімальних 
значень, перемикач П2 встановлюють у положення, що відповідає замиканню 
кабельної жили з верхнім контактом перемикача. Зарядні струми, які при 
цьому проходять за схемою, фіксуються гальванометром, що відповідає 
відхиленню його стрілки на кут α1. Далі, щоб отримати точне вимірювання, 
регульованим опором підвищують чутливість гальванометра. Заміри 
проводяться декілька разів, при цьому роблячи нове вимірювання жили, 
необхідно схему розряджати щоразу, встановлюючи перемикач у положення, 
що відповідає з'єднанню із землею. З одержаних значень вимірювань 
обчислюється середнє значення. Кут відхилення стрілки приладу α2 
визначається на еталонній ємності, при тому значенні r. Ємність обірваної 
жили при цьому буде визначатися із виразу 
 
С α1 ⋅С
х = ,           (2.9) 
α2
 
Відстань до місця пошкодження визначається за виразом 
 
L Lе ⋅С ⋅С
= 1 ,      (2.10) 
С1 +С2
 
де C1 – ємність, виміряна з одного кінця жили, що перевіряється 
С2 – ємність, виміряна з протилежного кінця вимірюваної жили. 
Даний метод має ряд недоліків, при порівнянні його з сучасними 
методиками. Його застосування займає досить тривалий період часу і 
точність вимірювань значно поступається імпульсному методу. Так само 
межами його застосування є обриви в кабельних жилах, тобто при коротких 
замиканнях зону пошкодження визначити не вдасться. Таким чином, його 
56 
застосування в міських розподільних мережах не є доцільним, тому що 
вимагає і точних розрахунків, і карт з кабельними трасами. 
 
2.3. Абсолютні методи визначення пошкоджень у кабельних 
мережах 
 
Абсолютні методи визначення пошкоджень у кабелях називаються 
топографічними. У ході їх застосування місце пошкодження може бути 
визначено і вказано як на карті, так і безпосередньо над кабелем [1]. 
У міських умовах найбільшої популярності отримали саме абсолютні 
методи, оскільки відстань між підстанціями відносно невелика і межі 
застосування цих методів відповідають цим вимогам. Так само вони точніші і 
наочніші, що є не маловажливим визначальним фактором. До абсолютних 
методів належать: 
- індукційний; 
- акустичний; 
- метод накладної рамки. 
 
2.3.1. Індукційний метод 
 
Заснований даний метод на реєстрації сигналів, які наведені 
електромагнітним полем, що підключається до кабелю від генератора. 
Використання цього методу проводиться не тільки при знаходженні місць 
коротких замикань, але і для трасування. Схема підключення представлена 
рис. 2.12 [1]. 
57 
 
Рис. 2.12. Експериментальна схема підключення генератора звукової 
частоти (ГЗЧ) до кабелю 
 
Важливою умовою застосування цього методу є явно виражені 
міжфазні короткі замикання [16]. До них відносяться як двофазні, так і 
трифазні КЗ, перехідний опір між жилами не повинен перевищувати десяти 
Ом [16]. Генератор звукової частоти підключається до пошкоджених жил 
кабельної лінії. Кінці кабельних жил на іншій стороні повинні бути 
ізольовані один від одної та розведені у сторони. Струм від генератора 
подається з частотою до 1200 Гц при напрузі 100-200 В. При його 
проходженні з однієї жили до іншої відбувається збільшення магнітного 
поля. Електромагнітні сигнали, що проходять по кабелю, наводяться 
індукційною рамкою (антеною) в підсилювач та телефон. Оператор, який 
здійснює пошук, проходить вздовж кабельної траси і прослуховує її. Місце 
пошкодження визначається за типом звуку – посилюється при наближенні до 
нього та зменшується при віддаленні. Також у корективи "прослуховування" 
повинні бути введені кабельні муфти. При проходженні ними генерованої 
частоти сигнал посилюється, а періодичність зменшується. Знаходження 
однофазного КЗ теоретично можливе, але практично здійснити цю роботу 
дуже складно. Це пов’язано з тим, що ГЗЧ може генерувати сигнал на броню 
кабелю. Під час прослуховування рамкою звук за місцем пошкодження не 
зменшується, ц відбувається внаслідок того, що струм замкнутої жили на 
броню поширюється в обидві сторони. Тому з метою отримання найбільшої 
точності даний метод застосовується тільки при багатофазних коротких 
58 
замиканнях. Також слід враховувати, що при прокладанні кабелю на глибину 
більше півтора метра сигнал стає все слабшим і тим самим ймовірність 
припуститися помилки при визначенні місця пошкодження підвищується. 
 
2.3.2. Акустичний метод 
 
Основою даного методу є створення іскрових високовольтних розрядів 
у місці пошкодження, що спричиняє звукові коливання. Цей метод є 
оптимальним, оскільки види ушкоджень, які можна виявити дуже різні. Для 
того щоб електричний розряд був створений правильно, необхідно, щоб 
перехідний опір у місці замикання був більше 40 Ом з наявністю необхідного 
іскрового проміжку. Тому пошкодження має бути явно вираженим. 
Створенню цієї умови передують роботи з пропалювання кабелю 
спеціальною установкою постійного струму. Пропалювання проводиться 
ступінчасто при високій напрузі. При проведенні робіт з відшукання до 
пошкодженої жили підводиться випробувальна напруга. Схема заміщення 
випробувальної установки представлена рис. 2.13 [1]. 
 
 
Рис. 2.13. Схема заміщення випробувальної установки 
 
Імпульсні розряди створюються за допомогою конденсаторів, у яких 
накопичується заряд від випрямляча. Як тільки напруга досягає свого 
пробивного значення, весь накопичений заряд витрачається, і в місці 
пошкодження відбувається пробій, що супроводжується звуковою хвилею. 
Приймачем даного сигналу можуть бути як п'єзодатчик, так і 
59 
електромагнітна система, яка здійснює перетворення механічних збурень в 
електричний сигнал. Оператор визначає місце пошкодження найбільш 
вираженого сигналу. 
 
2.3.3. Метод накладної рамки 
 
За допомогою даного методу можуть бути визначені короткі однофазні 
короткі замикання. Принцип дії аналогічний індукційному – до пошкодженої 
жили приєднується генератор звукової частоти, а оператор за допомогою 
приймача виконує реєстрацію сигналів. Тільки в цьому випадку приймачем є 
індукційна рамка. Важливою умовою визначення місця пошкодження цим 
методом є знаходження кабелю у відкритому просторі, так само перехідний 
опір у місці замикання має бути невеликим. У ході роботи, оператор, 
проходячи вздовж кабельної траси, прослуховує сигнали, що надходять йому 
в телефон з рамки. При обертанні рамки навколо осі кабелю виникає два 
сильні і два слабкі характерні сигнали. Ця ознака вказує, що рамка 
знаходиться біля місця ушкодження. Це пов’язано з тим, що магнітне полі 
характеризується струмом, який протікає від жили до броні. При знаходженні 
за методом рамки, на місці пошкодження зміна звукових сигналів не 
спостерігається, тому що поле буде характеризуватися тільки струмом, що 
протікає по кабельній оболонці. 
 
2.4. Висновки до другого розділу 
 
1. Встановлено, що відносні методи (імпульсний, коливального 
розряду, петльовий та ємнісний) дозволяють локалізувати зону 
пошкодження, однак характеризуються низькою точністю та значними 
часовими витратами, що обмежує їх ефективність у сучасних міських 
електричних мережах. Абсолютні методи (індукційний, акустичний та метод 
60 
накладної рамки) є більш точними та наочними, дозволяють визначати місце 
пошкодження безпосередньо на трасі кабелю й забезпечують швидке 
відновлення електропостачання. 
2. Встановлено, що найбільш перспективними для практичного 
застосування є імпульсний та акустичний методи, які у поєднанні з 
сучасними діагностичними комплексами можуть значно скоротити час 
аварійно-відновлювальних робіт. Таким чином, для підвищення надійності та 
безперебійності електропостачання доцільним є комплексне застосування 
відносних та абсолютних методів із пріоритетом новітніх технологій 
контролю та діагностики кабельних лінії. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
61 
РОЗДІЛ 3 
АНАЛІЗ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ ДІАГНОСТИКИ ТА КОНТРОЛЮ 
СТАНУ ІЗОЛЯЦІЇ ВИСОКОВОЛЬТНИХ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ 
 
3.1. Метод оперативної діагностики та контролю технічного стану 
ізоляції кабельної лінії на основі вимірювання та аналізу часткових 
розрядів 
 
Частковий розряд (ЧР) – це локальний електричний пробій малої 
потужності, який частково пробиває ізоляцію не викликаючи при цьому 
значної зміни напруги між електродами [17]. 
Причина виникнення ЧР – наявність у ізоляційному матеріалі дефектів 
(наприклад, газових порожнин або мікрочастинок домішок). У цих зонах 
електричне поле стає неоднорідним, і його напруженість може значно 
перевищувати міцність самого дефекту, що й призводить до локального 
пробою. 
Для оцінки стану ізоляції використовують наступні основні 
характеристики часткових розрядів [18]: 
− здавлений заряд (q): величина заряду, яка при швидкому введенні на 
електроди викликає таку саму зміну напруги, як і реальний ЧР; 
− фазово-часові параметри: момент виникнення імпульсу (фазовий кут), 
тривалість циклу вимірювання, регулярність появи імпульсів; 
− частотні параметри: частота повторення імпульсів та частота їх 
проходження (N) – кількість імпульсів за секунду; 
− енергетичні параметри: середній струм, потужність та квадратичний 
параметр (сума квадратів зарядів за час); 
− статистичні розподіли: залежність кількості та величини імпульсів від 
їх заряду (q) і фазового кута. 
62 
Екстремальні значення: найбільший неодноразово зафіксований заряд. 
Параметри напруги: напруга виникнення ЧР (мінімальна напруга, за 
якої вони з'являються) та напруга загасання (напруга, за якої вони 
припиняються). 
Процес визначення цих характеристик включає три основні етапи: 
− реєстрацію електричного сигналу, що містить ЧР; 
− фільтрацію сигналу (апаратну та програмну) для видалення перешкод; 
− обробку відфільтрованого сигналу для виділення та обчислення 
необхідних параметрів. 
 
3.1.1 Реєстрація часткових розрядів 
 
Реєстрація часткових розрядів здійснюється шляхом фіксації 
різноманітних ефектів, які вони генерують. У зв'язку з цим існують такі 
методи детектування ЧР [17]: 
1. Електричний метод. Вважається найбільш точним, оскільки 
реєструє електричні імпульси безпосередньо в ланцюзі. 
2. Електромагнітний метод. Базується на виявленні 
електромагнітного випромінювання ЧР. Незважаючи на точність, має 
обмежену дальність дії, що ускладнює пошук дефектів в обладнанні. Однак 
він ефективний для локалізації пошкоджень на лініях електропередачі. 
3. Акустичний метод. Фіксує звукові хвилі, що виникають під час 
розряду та застосовується переважно для локалізації дефектів. 
4. Хімічний метод. Полягає в аналізі газів або сполук, що 
утворюються при розкладі ізоляції (наприклад, в маслі). Через свою 
специфіку метод не придатний для діагностики кабельних ліній. 
63 
5. Оптичний метод. Детектує світлове УФ-випромінювання 
розряду. Основне застосування – моніторинг обладнання зі скляною 
ізоляцією (для кабельних ліній не використовується). 
6. Термічний метод. Виявляє місцеве нагрівання спричинене ЧР. Є 
універсальним і застосовується для локалізації дефектів, у тому числі в 
кабелях. 
Для моніторингу стану ізоляції кабельних ліній 6…10 кВ із зшитого 
поліетилену оптимальною є комбінація методів: електричний – для 
виявлення та аналізу параметрів часткових розрядів, та один з методів 
локалізації — для точного визначення місця дефекту. 
Відомі три основні схеми реєстрації часткових розрядів електричним 
методом у лабораторних умовах (рис. 3.1) [18]. 
 
 
а)  
б) 
 
в) 
Рис. 3.1. Основні схеми реєстрації часткових розрядів [6] із 
підключенням пристрою під’єднання: а) схема із coupling-конденсатором; 
б) серійна LC-резонансна схема з конденсатором; 
в) еквівалентна схема з конденсаторною моделлю дефекту ізоляції та 
вимірювальним колом 
 
64 
Хоча всі три схеми придатні для реєстрації сигналів часткових розрядів 
(ЧР), перевагу слід віддавати еквівалентній схемі з конденсаторною моделлю 
дефекту. Її ключова перевага полягає у простоті апаратної фільтрації завад. 
Важливою особливістю даної схеми є можливість її калібрування штучними 
імпульсами, що дозволяє перевірити точність вимірювань [17]. Це забезпечує 
високу метрологічну достовірність та повторюваність результатів. При 
правильному налаштуванні схема ефективно реєструє сигнали ЧР, одночасно 
компенсуючи зовнішні перешкоди. 
Для реєстрації часткових розрядів (ЧР) та моніторингу їх 
характеристик промисловість пропонує широкий спектр датчиків (рис. 3.2).  
 
  
а) б) 
  
в) г) 
Рис. 3.2. Датчики для реєстрації часткових розрядів: а) трансформатор 
струму; б) підключувальний конденсатор; в) акустичний сенсор; г) 
електромагнітна антена, що фіксує ЧР у діапазоні частот від 400 до 900 
МГц 
 
65 
До основних типів датчиків належать [19]: 
• резистивні датчики; 
• високочастотні трансформатори струму на феритових осердях, які 
інтегруються в кола струмів витоку на землю; 
• акустичні (ультразвукові) датчики; 
• електромагнітні датчики; 
• ємнісні датчики (конденсаторного типу). 
 
3.1.2. Способи фільтрації завад 
 
Хоча сучасні пристрої для вимірювання часткових розрядів (ЧР) 
демонструють високу ефективність при реєстрації сигналів, ключовою 
проблемою залишається відокремлення корисних сигналів ЧР від завад. 
Останні можуть виникати внаслідок роботи різноманітного 
електрообладнання (наприклад, частотних перетворювачів, газорозрядних 
ламп), перехідних процесів у мережі або зовнішніх електромагнітних 
впливів. 
Для боротьби із завадами використовують два основні підходи: 
апаратний (наприклад, смугові фільтри) та програмний. До програмних 
методів обробки сигналу належать: 
− Вейвлет-перетворення; 
− використання нейронних мереж; 
− системи розпізнавання образів; 
− фрактальний аналіз. 
Окремим напрямом досліджень є локалізація джерел ЧР. Для цього 
застосовують такі методи: 
− використання електромагнітних та акустичних сенсорів; 
− аналіз кореляційних залежностей; 
− комбінація Вейвлет-перетворень із нейронними мережами; 
66 
− методи математичної морфології; 
− аналіз спектральної потужності сигналу; 
− побудова енергетичних діаграм для класифікації джерел. 
Складність вимірювань зростає у разі одночасної присутності кількох 
джерел ЧР в одному об'єкті. Для їх розрізнення та ідентифікації 
запропоновано: 
− акустичне детектування; 
− теорію нечітких множин; 
− нейромережеві алгоритми. 
Актуальними завданнями також є моніторинг ЧР в екранованих 
силових та низьковольтних кабелях, а також при наявності постійної 
складової в напрузі. 
Важливим аспектом є аналіз динаміки змін характеристик ЧР у часі для 
прогнозування залишкового ресурсу ізоляції. Наприклад, дослідження [19] 
показують, що перед пробоєм спостерігається характерна зміна потужності 
ЧР: різке зростання, незначне зниження та подальше критичне підвищення, 
що сигналізує про небезпеку. 
 
3.1.3. Джерела часткових розрядів 
 
Основними джерелами інтенсивних часткових розрядів (ЧР) є дендрити 
– деревоподібні структури неповного пробою, що формуються з дефектів у 
матеріалі ізоляції [20]. Ці дефекти можуть виникати ще на етапі 
виготовлення (наприклад, газові пори діаметром 1…30 мкм, що утворюються 
під час вулканізації поліетилену або тверді домішки) або в процесі 
експлуатації внаслідок природного старіння, деструкції та деполімеризації 
матеріалу. Окрім того, джерелами ЧР часто стають дефекти монтажу, такі як 
неякісно встановлені кабельні муфти. 
67 
Механізм розвитку ЧР у газових включеннях. Наявність дефектів 
призводить до того, що під дією електричного поля в них виникають ЧР, які, 
у свою чергу ініціюють ріст дендритів. Якщо дефект заповнений газом, ЧР 
виникають при значно нижчій напруженості поля порівняно з суцільним 
діелектриком, оскільки діелектрична проникність газу є нижчою [20]. Це 
пояснює, чому інтенсивність часткових розрядів може бути особливо 
високою на початкових стадіях деградації ізоляції. 
Небезпека вологого середовища та водний трінінг. Мікропори в 
ізоляції можуть бути заповнені водою, яка міститься в матеріалі або проникає 
ззовні. Наявність води може спричинити утворення дендритів, канали яких 
заповнені рідиною – це явище відоме як водний трінінг [20]. Хоча вода має 
вищу діелектричну проникність, ніж газ, водний трінінг у багатьох випадках 
є більш небезпечним. Коли ЧР виникають у заповнених водою каналах, 
проявляється електрогідравлічний ефект (ефект Юткіна) [20], що значно 
посилює руйнівний вплив на ізоляцію. 
Електрогідравлічний ефект (ефект Юткіна) проявляється у виникненні 
потужних гідродинамічних імпульсів при проходженні електричного розряду 
в рідині. Ці імпульси, діючи на стінки каналів водного триінгу, значно 
прискорюють ріст дендритів, що може різко скоротити час від початкової 
стадії пошкодження до повного пробою ізоляції. 
Додатковий негативний вплив водного триінгу пов'язаний з 
накопиченням об'ємного заряду у водних прошарках під час випробувань 
ізоляції постійною напругою. Цей заряд створює додаткове електричне поле, 
яке також сприяє прискореному розвитку дефектів. 
Діагностичний потенціал аналізу ЧР. Глибоке дослідження механізмів 
росту дендритів і водного триінгу відкриває можливості для підвищення 
точності інтерпретації сигналів часткових розрядів [21]. Зокрема, вважається, 
що за характеристиками сигналів ЧР можна визначити стадію розвитку 
дендрита. 
Як показано в дослідженні [21], ключовими ознаками є: 
68 
1. Симетричність появи імпульсів ЧР у позитивній та негативній 
півхвилях напруги. 
2. Форма піку сигналу ЧР. 
На ранніх стадіях спостерігаються згладжені вершини імпульсів та 
відсутність симетрії. На пізніх, небезпечних стадіях, коли пробій є імовірним, 
з'являється симетрія, а вершини імпульсів стають чіткими та загостреними. 
 
3.1.4 Обладнання для реєстрації та аналізу характеристик 
часткових розрядів у кабельних лініях 
 
На сьогоднішній день ринок пропонує широкий спектр обладнання для 
діагностики та моніторингу стану ізоляції електрообладнання на основі 
аналізу характеристик часткових розрядів. Серед ключових виробників 
такого спеціалізованого обладнання можна виділити: 
• OMICRON Electronics (Австрія); 
• Power Diagnostic GmbH (PDG, Німеччина); 
• IPEC Ltd (Велика Британія); 
• Doble Engineering Company (США); 
• HV TECHNOLOGIES, Inc. (США); 
• Qualitrol / ISA (США); 
• Megger Group Limited (Велика Британія/Швеція); 
• B2 Electronics (Швеція); 
• EA Technology (Велика Британія); 
• Prysmian Group (Італія); 
• SebaKMT (Німеччина); 
• LS Cable & System (Південна Корея); 
• TE Connectivity (Швейцарія); 
69 
Ці компанії пропонують як портативні прилади для періодичних 
вимірювань, так і стаціонарні системи для безперервного моніторингу стану 
ізоляції силових трансформаторів, генераторів, кабельних ліній та іншого 
електрообладнання високої напруги. 
Випущене обладнання можна поділити на: 
• системи періодичного контролю, 
• системи моніторингу, 
• системи пошуку джерела часткових розрядів. 
До систем періодичного контролю належать До систем періодичного 
контролю належать прилади Smart Cable Guard, «Плутон», PDS Insight, 
HVPD Kronos Portable Monitor (табл. 3.1, рис. 3.3) та інші. Ці системи 
оснащені необхідним набором сенсорів для проведення періодичного 
контролю характеристик часткових розрядів. 
Деякі з таких приладів (наприклад, Smart Cable Guard) можуть 
застосовуватись також для тимчасового моніторингу стану ізоляції у 
випадках, коли існує відомий проблемний відрізок кабельної лінії або муфта. 
У подібних ситуаціях прилад встановлюється на певний проміжок часу для 
спостереження за динамікою зміни характеристик ЧР з метою мінімізації 
ймовірності пробою ізоляції. 
Для стаціонарного моніторингу характеристик часткових розрядів 
використовують системи Smart Cable Guard, HVPD Kronos Permanent 
Monitor, HVPD Longshot Diagnostic OLPD Test Unit (табл. 3.2, рис. 3.4) тощо. 
Вказані системи встановлюються стаціонарно для спостереження за 
станом ізоляції. Як правило, вони оснащені програмним забезпеченням, яке 
дозволяє автоматично аналізувати характеристики часткових розрядів і 
видавати сигнали про виникнення джерела ЧР персоналу підприємства для 
проведення заходів з ремонту проблемного ділянки лінії електропередачі або 
муфти з метою уникнення пробою ізоляції. 
 
70 
Таблиця 3.1 
Порівняння параметрів приладів для періодичного контролю ЧР 
Smart HVPD 
 Cable «Плутон» ЕКСІМ- SebaKMT PDS Kronos 
Guard ПРИЛАД Insight Portable 
Monitor 
Кількість каналів 20 9 2 1 – 24 
вимірювання ЧР 
Діапазон 
реєструємих ЧР, 0,5–20, 
МГц 200–1000 0,5–10 1–15 0,01–20 5–60 0,1–50 
Амплітуда 
реєструємих 20– 100 пКл 
високочастотних 100000 – До 10000 – 100 нКл – 
імпульсів, мВ 
Диначічний Від -70 
діапазон вхідних до -25 -70 -70 -80 -70 – 
сигналів, dB 
Інтерфейс 
зв’язку з USB USB USB USB, 
комп’ютером Ethernet USB Ethernet 
Діапазон робочих 
температур Від -20 Від -20 до Від -20 до Від -40 Від -20 Від -20 
приладу, 0С до +40 +45 +70 до +60 до +40 до +45 
 
а)  б) 
Рис. 3.3. Прилади періодичного контролю характеристик часткових 
розрядів: а) HVPD Kronos,; б) PDS Insight 
 
 
 
71 
Таблиця 3.2 
Порівняння параметрів приладів для стаціонарного моніторингу ЧР 
 Smart Cable Guard HVPD Kronos HVPD Longshot 
Permanent Monitor Diagnostic OLPD 
Test Unit 
Кількість каналів 
вимірювання ЧР 20 24 4 
Діапазон 
реєстрованих ЧР, 0,1 – 45 або 30 - 300 0,1 – 50 До 200 
МГц 
Інтерфейс зв'язку з RS-485, Ethernet 
комп'ютером USB Ethernet USB, Ethernet 
Діапазон робочої 
температури Від –40 до +60 Від –20 до +45 Від +5 до +40 
приладу, °С 
 
 
  
 
а) б) 
Рис. 3.4. Прилади для моніторингу характеристик часткових розрядів: а) 
HVPD Kronos,; б) HVPD Longshot Diagnostic OLPD Test Unit 
 
Для пошуку джерел часткових розрядів використовуються пристрої 
CSM-1, AR-200, AR-300, AR-500, UltraTest, UHF-Recorder (табл. 3.3). 
Вказані прилади застосовуються для визначення джерела ЧР за їхніми 
акустичними або електромагнітними сигналами. 
 
 
72 
Таблиця 3.3 
Порівняння параметрів приладів для пошуку ЧР 
 CSM 1 AR-200 AR-300 AR-500 UltraTest UHF-
Recorder 
Кількість 
каналів  1 ак. 1 ак. 4 ак. та 1 
вимірювання ел. 1–3 ак. 1 
ЧР 
Діапазон 
реєстрованих 0,1 – 
1000 0,03 – 0,3 0,03 – 0,3 0,03 – 0,3 0,02 – 0,1 100 – 900 
ЧР, МГц 
Інтерфейс ZigBee, 
зв'язку RS-485 USB USB USB USB Радиоканал 
Діапазон 
робочої Від -40 Від -40 Від -40 Від -40 Від -40 Від -40 до 
температури до +60 до +60 до +60 до +60 до +60 +60 
приладу, °С 
 
3.2. Метод оперативної діагностики та контролю технічного стану 
ізоляції кабельної лінії на основі безперервного вимірювання 
температури ізоляції із використанням вбудованих оптичних ліній 
 
Метод діагностики та контролю температури ізоляції високовольтної 
кабельної лінії проводиться вимірюванням температури ізоляції кабельної 
лінії в областях з точністю до метра. Ця інформація дає змогу 
обслуговуючому персоналу контролювати роботу кабельної лінії по всій її 
довжині та визначати ділянки з підвищеними температурами для виявлення 
пошкоджених сегментів [22]. 
Температура кабельної лінії не може змінюватися швидко; 
максимальний час для зміни температури може становити декілька хвилин. 
Тому один прилад-реєстратор цілком можна використовувати для контролю 
температури кількох кабельних ліній (фаз однієї кабельної лінії). Для цього 
до системи моніторингу додається оптичний мультиплексор-перемикач, який 
послідовно комутує оптичні вимірювачі та дозволяє підключати до одного 
виходу кілька оптоволоконних ліній. 
73 
Використання одного мультиплексора дозволяє відмовитися від 
застосування кількох пристроїв-регістрів оптичних сигналів, що знижує 
загальну вартість системи температурного моніторингу. 
Параметри систем температурного моніторингу значною мірою 
залежать від типу використовуваного оптичного волокна. При застосуванні 
багатомодових оптичних волокон досягається найкраще контрастна 
роздільна здатність та можливість більш точного вимірювання температури. 
Використання одномодового оптичного кабелю дозволяє контролювати 
лінії значно більшої довжини, але при цьому просторова роздільна здатність і 
точність вимірювання температури в кілька разів гірші. Для систем 
температурного моніторингу кабельної лінії з одномодовим оптичним 
волокном потрібні більш дорогі лазерні джерела [22]. 
Система температурного моніторингу (рис. 3.5) в основному 
призначена для контролю технологічних режимів роботи кабельної лінії, 
оскільки точне знання поточної температури кабелю дозволяє швидко 
змінювати навантаження лінії, якщо система моніторингу показує її 
перевантаження. 
Проте оптичне волокно як основний засіб для діагностики вважається 
недостатньо інформативним. Це пов’язано з тим, що виникнення та розвиток 
дефектів в ізоляції високовольтних кабельних ліній до моменту пробою дуже 
рідко супроводжується помітним підвищенням температури [22]. 
Усі основні дефекти в кабелях з ізоляцією зі сшитого поліетилену на 
стадії зародження мають локальний характер, тому процеси руйнування в 
цих пошкоджених зонах призводять лише до зменшення ефективного шару 
ізоляції в з’єднувальних муфтах або самому кабелі [22]. 
Розвиток дефектів у високовольтних кабелях із ізоляцією зі сшитого 
поліетилену завершується не підвищенням температури з подальшим 
пробоєм, як це відбувається в кабелях низької напруги, а повноцінним 
польовим високовольтним пробоєм. Це відбувається в той момент, коли 
товщина ізоляції дефектного ділянки між жилою і екраном скорочується до 
74 
неприпустимого значення. При цьому температура в зоні дефекту в ізоляції 
під час розвитку дефекту практично не змінилася, але різко збільшилася в 
момент безпосереднього дугового пробою та виходу кабельної лінії з ладу. 
Позитивним аспектом використання системи моніторингу розподілу 
температури вздовж кабельної лінії є можливість точно визначати місце 
після аварійного виходу кабельної лінії з ладу. 
На кінцевій схемі розподілу температури аварійної кабельної лінії буде 
видно, що після зони пробою повністю відсутня інформація про температуру 
кабельної лінії, оскільки на даній ділянці разом із силовим кабелем відбулося 
руйнування і оптичного волокна — розподіленого сенсора температури. 
Важливим фактором надійності ізоляції кабельної лінії є її тепловий 
режим роботи. Зі спостережень параметрів у кабельній лінії відомо, що існує 
залежність опору ізоляції та рівня часткових розрядів від температури 
кабельної лінії. Практичне застосування систем температурного моніторингу 
показує, що вони є важливим джерелом інформації для надійної експлуатації 
кабельної лінії [22]. 
Принцип роботи системи. Робота системи температурного моніторингу 
ізоляції базується на методі оптичної рефлектометрії (Fiber Optic Distributed 
Temperature Sensing, DTS) (рис. 3.5) [22]. 
 
Рис. 3.5. Система температурного моніторингу з використанням 
оптичного волокна 
 
75 
Система складається з [22]: 
• джерела поляризованого світла, 
• оптичного волокна, яке розміщується у поперечному перерізі кабельної 
лінії або кріпиться до кабельної лінії зовні, 
• приймача світлового променя. 
Принцип дії полягає в аналізі спектра відбитого світла від 
неоднорідностей волокна, що дозволяє визначати розподіл температури 
вздовж кабельної лінії. 
На рис. 3.6 а) під номерами 1, 2, 3 зображені амплітуди, що 
відповідають локальним дефектам, на рис. 3.6, б) представлено спектр 
щільності для кабельної лінії з розподіленими дефектами. 
Зворотне розсіювання надає інформацію про температуру в ізоляції 
кабельної лінії в будь-якому місці вздовж лінії з роздільною здатністю 1 м та 
точністю до 1°С. Оскільки система вимірювання працює на основі сигналів, 
що передаються по оптичних волокнах, наявність електромагнітного впливу 
на блок контролю системи не має значення [22]. 
 
  
а) б) 
Рис. 3.6. Графіки спектрів щільності 
 
Інформація про температуру ізоляції кабельної лінії дозволяє адекватно 
оцінювати тепловий режим КЛ та визначати характер дефекту, що 
розвивається в ізоляції (тепловий або електричний), що, у свою чергу, надає 
76 
необхідну інформацію для прийняття рішення щодо подальшої експлуатації 
КЛ. 
Розподілені системи вимірювання температури (DTS) – це декілька 
оптоелектронних пристроїв, які вимірюють температуру за допомогою 
оптичних волокон, що функціонують як лінійні датчики. 
Температура реєструється вздовж оптичного кабелю-датчика по всьому 
безперервному профілю. Висока точність визначення температури 
досягається на великих відстанях. Як правило, у системах DTS можна 
визначити температуру з просторовим розділенням 1 м з точністю ±1°С і 
роздільною здатністю 0,01°С [22]. 
Фізичні величини, такі як температура або тиск, впливають на 
скловолокно та локально змінюють характеристики пропускання світла у 
волокні. Внаслідок розсіювання світла у кварцових скляних волокнах місце 
зовнішнього фізичного впливу можна визначити так, що оптичні волокна 
використовуються як лінійний датчик. 
Оптичні волокна виготовлені з легованого кварцового скла. Кварцове 
скло – це форма діоксиду кремнію (SiO₂) з аморфною твердою структурою. 
Теплові ефекти викликають коливання кристалічної решітки у твердих 
структурах. Коли світло проходить через термічно збуджені коливальні 
молекули, відбувається взаємодія між фотонами та електронними 
молекулами. 
Розсіювання світла, також відоме як комбінаційне розсіювання світла, 
відбувається в оптичному волокні. Воно обумовлене термічним впливом 
молекулярних коливань, і тому розсіювання світла несе інформацію про 
локальну температуру, де сталося розсіювання [22]. 
Насправді комбінаційне розсіювання світла має дві частоти зміщення 
компонентів: Стоксову та Анти-Стоксову. Амплітуда Анти-Стоксової 
компоненти сильно залежить від температури, тоді як амплітуда Стоксової 
компоненти – ні. Тому метод зондування Raman-based потребує фільтрації 
для виділення відповідних частотних складових і полягає у записі 
77 
співвідношення між амплітудою Анти-Стокса, яка містить інформацію про 
температуру. 
На рисунку 3.7 показано спектр розсіяного світла в оптичних волокнах, 
якщо в волокно запускається світло з однією довжиною хвилі λ₀. 
Метод Brillouin-based базується на вимірюванні частоти, на відміну від 
Raman-based; це є їхньою основною відмінністю [22]. 
 
Рис. 3.7. Схематичне зображення спектра розсіяного світла з однією 
довжиною хвилі сигналу, що поширюється у волоконних датчиках 
 
Система вимірювання температури складається з регулятора (джерела 
лазера, оптичного модуля, ВЧ-міксера, приймача та мікропроцесора) та 
кварцового скловолокна як лінії-датчика температури (рис. 3.8). 
Волоконно-оптичний кабель є пасивним і не має окремих точок 
зондування, тому його можна виготовити на основі стандартів 
телекомунікаційних кабелів. При цьому розробнику системи-інтегратора не 
доводиться турбуватися про точне розташування кожної точки зондування. 
Вартість проектування та монтажу системи зондування на основі 
розподілених волоконно-оптичних датчиків менша, ніж при використанні 
традиційних датчиків [23]. 
78 
Крім того, оскільки сенсорний кабель не має рухомих частин, його 
термін служби перевищує 30 років, а планові витрати на обслуговування та 
експлуатацію значно менші, ніж для звичайних датчиків. 
Переваги волоконно-оптичних технологій зондування включають [23]: 
• велику кількість контрольованих точок по всьому волоконно-
оптичному датчику; 
• стійкість до електромагнітних перешкод та вібрацій; 
• стійкість до вологи та корозії; 
• відсутність активних електронних ланцюгів уздовж кабелю; 
• високу надійність і безпеку для використання у вибухонебезпечних 
зонах (потужність лазера нижче рівня, що може викликати займання). 
 
Рис. 3.8. Схематичне зображення світла під час проходження через 
оптоволокно 
 
Кожна ділянка системи складається з одного оптоволоконного кабелю 
(датчика температури) із чотирма окремими волокнами та може кріпитися 
вище або нижче кабельної лінії. Кожна ділянка може бути підключена через 
оптичний роз’єм або склеєна разом. 
Проєкт зосереджений на безперервному моніторингу. Тут система 
моніторингу базується на технології комбінаційного розсіювання світла, яка 
обрана для розподіленого моніторингу температури [22]. 
79 
Як описано вище, розподілені волоконно-оптичні датчики повинні 
виявляти зміни температури з просторовим розділенням 0,05°С. Просторове 
розділення залежить від довжини кабелю датчика, і зазвичай ця довжина 
становить від 1 м до 10 км [23]. 
Розподілене управління даними та аналіз програмного забезпечення є 
невід’ємними та повністю сумісними частинами розподіленої системи 
моніторингу для зберігання даних, обробки, подання та аналізу, а також для 
контролю одного або кількох параметрів. Основні функції програмного 
забезпечення призначені для автоматичного вимірювання на датчиках. 
Оператор має можливість переглядати результати вимірювань у реальному 
часі на датчиках у графічній формі. Програмне забезпечення відображає 
інформацію на моніторі про різні відхилення у вигляді графіка по всій 
довжині кабельної лінії. 
На рис. 3.9 представлено результати вимірювань температури 
кабельної лінії системою OTS у режимі реального часу. Вздовж осі X 
(горизонтальна) в метрах відкладена довжина кабельної лінії, по осі Y 
(вертикальна) в 0С відкладені значення температури [23].  
 
 
Рис. 3.9. Результати вимірювань температури ізоляції 
 
80 
Аналізуючи графік, можна побачити поодинокі стрибки температури 
ізоляції на певних ділянках кабельної лінії. Ці стрибки температури можуть 
виникати через зовнішні температурні впливи на ізоляцію кабельної лінії або 
в момент протікання по кабелю підвищеного струму, що викликає стрибки 
температури на найбільш зношених ділянках ізоляції. 
Програмне забезпечення обробляє результати вимірювань від усіх 
кабелів, що підключені до системи. Програма зберігає всю інформацію, яка 
надходить від датчика у єдиній структурованій базі даних. Усі дані можуть 
бути експортовані в будь-яке інше програмне забезпечення, включаючи MS 
Excel та MS Access. Також система дозволяє кільком користувачам 
одночасно отримувати доступ до програмного забезпечення з різних ПК 
(локально або віддалено через модем чи локальну мережу). 
Блок RTTR, який додатково вбудований у систему, дає можливість 
розраховувати температуру кабельної лінії, її струмове навантаження, а 
також визначати дефекти в КЛ. 
Параметри вхідних сигналів для блоку RTTR [23]: 
• температура ізоляції (вимірюється контролером); 
• температура навколишнього повітря (також вимірюється контролером; 
додаткова траса оптоволоконного кабелю прокладається вздовж 
кабельної лінії на відстані 0,5–1 м від ізоляції кабелю); 
• характеристики КЛ (переріз, товщина ізоляції, розташування 
оптоволокна); 
• умови монтажу (у блок програмуються дані про умови прокладки 
кожної ділянки з точністю 5–10 м). 
Переваги розрахунків за допомогою модуля RTTR: 
• визначення реальної температури навколишнього середовища; 
• визначення температури ізоляції; 
• можливість прогнозувати аварійну ситуацію (розраховує аварійні 
процеси за часом, струмом і температурою). 
 
81 
Блок RTTR дозволяє більш точно оцінити реальну ситуацію. На рис. 
3.10 представлено два окремі графіки: температури оболонки та температури 
провідника [22]. 
У встановленому режимі графік температури оболонки не сильно 
відрізняється від графіка температури провідника, але через деякий час у 
перехідному режимі ця різниця стає суттєвою. 
Після настання перехідного періоду, в точці початку аварійного 
режиму, можна спостерігати різке підвищення температури оболонки та 
провідника, що призводить до неминучого зносу ізоляції та зменшення її 
електричної міцності. 
Подальше підвищення температури може спричинити високовольтний 
пробій ізоляції і виведення кабельної лінії з ладу. 
 
 
Рис. 3.10. Аналіз графіків температури провідника та температури 
оболонки КЛ системою RTTR 
 
Безперервний моніторинг є важливим для цього проєкту; сигнали 
повинні бути класифіковані як загрози, передаварійні та аварійні. Кожна 
загроза класифікується за кольором (наприклад, зелений – відсутність загроз, 
82 
жовтий – передаварійний стан, червоний – аварія) для легкої ідентифікації. 
Розумні сигналізатори також вказують призначення зон для кожного кабелю 
різної довжини. Повинна бути передбачена можливість зміни чутливості 
системи або її незалежності від інших систем, підключених до кабельної 
лінії. Кожна система може бути індивідуально налаштована під місцеві 
кліматичні умови навколишнього середовища. 
 
3.3. Низькочастотний (VLF) метод діагностики технічного стану 
ізоляції високовольтної кабельної лінії  
 
Випробування на стійкість дуже низькою частотою (VLF) – це 
застосування синусоїдальної форми хвилі змінного струму, зазвичай 0,01–0,1 
Гц, для оцінки якості електричної ізоляції у високих ємнісних 
навантаженнях, таких як кабелі. Під час випробування кабелі піддаються 
випробувальній напрузі, значно вищій, ніж за нормальних умов експлуатації. 
Вища випробувальна напруга дозволяє слабким точкам або попередньо 
пошкодженим ділянкам кабелю пробитися під час випробування, а не під час 
його експлуатації. По суті, випробування на стійкість VLF – це випробування 
«добре чи не добре», також відоме як випробування «добре/не добре» [24]. 
Якщо порівнювати НЧ 0,1 Гц з частотою промислової частоти (50 
Гц), вимоги до потужності та струму під час випробування кабелю за тієї ж 
випробувальної напруги в 600 разів нижчі. Це має додаткову перевагу, 
оскільки розмір випробувального приладу можна значно зменшити, що 
дозволяє використовувати його як дуже портативний високовольтний тестер. 
Прикладом цього є VLF-тестер Frida (рис. 3.11), який може генерувати 
випробувальну напругу до 24 кВ RMS або 34 кВ пікової напруги та важить 
лише 22 кг [25]. 
Завдяки синусоїдальній формі хвилі напруги, VLF також може 
використовуватися для діагностики тангенса кута дельта та діагностики 
часткових розрядів. 
83 
 
Рис. 3.11. VLF-тестер Frida [25] 
 
Коли кабель піддається значно вищій випробувальній напрузі, ніж та, 
що зазвичай спостерігається під час експлуатації, будь-які дефекти в кабелі 
зазнають вищих рівнів напруги, які можуть зростати всередині ізоляції. Це 
явище, відоме як «деревоподібність», і ці дерева виникають у місцях 
підвищення напруги, де є порожнечі, виступи, забруднення або водяні 
дерева. Термін «деревоподібність» походить від їхньої гілоподібної 
структури, що нагадує дерево [26]. 
Електричні дерева – це канали карбонізації, що виникають внаслідок 
часткових розрядів в ізоляції. Як тільки електричне дерево виростає 
достатньо великим і перекриває електроди кабельної системи, відбувається 
прорив ізоляції кабелю. Водяні дерева – це деревоподібні структури, що 
утворюються внаслідок електрохімічної взаємодії електричного поля та 
потрапляння води всередину кабелю. Їхній ріст надзвичайно повільний, але 
вони діють як посилювачі напруги, що може сприяти утворенню 
електричного дерева (рис. 3.12) [26]. 
84 
 
Рис. 3.12. Водяне дерево, яке перетворюється на електричне дерево 
 
Керівництво IEEE 400.2-2013 вказує, що при польових випробуваннях 
екранованих силових кабельних систем з використанням дуже низької 
частоти (VLF) (менше 1 Гц) використовується для екранованих силових 
кабелів номінальною напругою 6…10 кВ. У табл. 3.4 представлено 
рекомендовані рівнів напруги, які необхідно застосовувати під час 
монтажних, приймальних та технічних випробувань силових кабелів 
середньої напруги залежно від номінального значення кабельної системи 
(міжфазна напруга). Як правило, випробування на витривалість VLF 
передбачають випробування кабелів до 3U0 , де U0 – номінальна фазна 
напруга до землі [26]. 
Час випробування VLF має тривати від 15 до 60 хв, залежно від віку 
кабеля та типу проведеного випробування. Наприклад, для старих кабельних 
ліній рекомендується мінімальний час випробування 30 хвилин. Для 
особливо важливих кабелів, таких як лінії живлення, слід розглянути 
можливість збільшення часу до 60 хвилин. Для монтажних та/або 
приймальних випробувань мінімальний рекомендований час становить 60 
хвилин [26]. 
 
 
85 
Таблиця 3.4 
Рекомендовані рівні напруги при випробуванні VLF [23] 
 
 
Таким чином, рекомендований час випробування визначається на 
основі швидкості росту електричного дерева в ізоляції, яке виникає через 
часткові розряди. 
При синусоїдальному НЧ 0,1 Гц швидкість росту дерева каналу у 
XLPE-кабелях становить 10,9–12,6 мм/год, а для ізоляції товщиною 5,6 мм 
(типовий кабель 10 кВ) цього достатньо, щоб за 30 хвилин випробування 
дефект проявився і викликав пробій. 
Порівняння форм хвилі [23]: 
• промислова частота (50/60 Гц): 2,2–5,9 мм/год. 
• косинусоїдальна прямокутна НЧ (0,1 Гц): 3,4–7,8 мм/год. 
• синусоїдальна НЧ (0,1 Гц): 10,9–12,6 мм/год → найбільш ефективна 
для виявлення дефектів. 
Таким чином, за 30 хвилин при 0,1 Гц синусоїдальному VLF з 
напругою 3U₀ забезпечується визначення значимі дефектів в кабелі 
проявляться саме під час випробувань, а не в експлуатації. 
Це дозволяє одразу локалізувати і усунути пошкодження, зменшуючи 
ризики аварій та витрати на ремонти під час роботи мережі. 
86 
Слід відмітити, що останнім часом наукові дослідження вказують на 
ключову проблему, яка виникла при використанні випробувань постійною 
напругою (DC Hipot) для кабелів із полімерною ізоляцією (XLPE, EPR): 
Основні моменти  [23]: 
1. Чому раніше застосовували DC-випробування: 
− метод простий і дешевий у реалізації; 
− тривалий час застосовувався для кабелів з паперово-масляною 
ізоляцією (які добре переносили DC). 
− з появою XLPE-кабелів цей метод спочатку теж використовували. 
2. Що стало проблемою для XLPE/EPR: 
− при подачі постійного електричного поля відбувається міграція носіїв 
заряду в один бік; 
− у мікродефектах ізоляції накопичується об’ємний заряд; 
− після закінчення випробування та подачі змінної напруги (в нормальній 
експлуатації) цей заряд викликав посилення локального електричного 
поля; 
− прискорений розвиток електричного дерева → передчасні відмови 
кабелів у роботі. 
3. Ілюстрація ефекту (рис. 3.13): 
− під час DC-випробування → у дефекті формується “пастка” для 
зарядів; 
− після ввімкнення змінної напруги → поля накладаються, створюючи 
подвійну напругу в осередку дефекту; 
− різко зменшується час до пробою. 
4. Результат: 
− DC-випробування визнали непридатними для полімерних кабелів; 
− в більшості міжнародних стандартів (IEEE 400, IEC 60502, CENELEC 
HD 620, а також сучасні ДСТУ/ГОСТ) метод заборонено або 
рекомендовано не застосовувати для XLPE/EPR-ізоляції; 
87 
− впровадження методів VLF (0,1 Гц), часткових розрядів (PD), та tan δ 
(тангенс кута діелектричних втрат). 
−  
 
Рис. 3.13. Об'ємні заряди, що утворюються в порожнинах полімерних 
кабелів під час випробувань постійним струмом 
 
Таким чином, на основі проведеного аналізу можна зробити висновок: 
− випробування VLF прості при  реалізації комунальними 
підприємствами та не потребують спеціалізованих послуг; 
− частота відмов під час випробувань кабельної системи становить від 
0,2 до 4% для 30-хвилинних випробувань, що проводяться за рівнями 
напруги IEEE 400.2; 
− стандарт IEEE 400.2 пропонує рекомендовані рівні часу та напруги для 
випробувань, але точні параметри неможливо визначити, оскільки 
швидкість росту дефектів невідома та може значно відрізнятися; 
− випробування VLF на рівнях випробувань IEEE 400.2 не пошкоджують 
«хорошу» ізоляцію кабельних систем, але використовуються для 
визначення існуючих дефектів ізоляції до руйнування під час 
випробування, а не під час експлуатації. Причина полягає в тому, що 
низькоенергетичне руйнування кабелю, що тестується, призводить до 
менших побічних збитків та знижує ймовірність незапланованих 
відключень через руйнування під час експлуатації. 
88 
3.4. Порівняльний аналіз методів діагностики стану ізоляції 
високовольтних кабельних ліній 
 
Методи діагностики стану ізоляції високовольтних кабельних ліній 
(ВКЛ) дозволяють підвищити надійність експлуатації енергосистем та 
мінімізувати ризики аварійних відключень. У підрозділах 3.1-3.3 було 
детально розглянуто три основні методи діагностики КЛ: 
− вимірювання та аналіз часткових розрядів (ЧР); 
− безперервний температурний моніторинг із використанням оптичних 
ліній; 
− низькочастотні (VLF) випробування. 
Наведемо їхній порівняльний аналіз. 
Метод часткових розрядів (ЧР). Метод базується на реєстрації 
електричних імпульсів, що виникають у місцях локальних дефектів ізоляції – 
газових включеннях, водних каналах, дендритах, мікропорожнинах, місцях 
неякісного монтажу муфт. 
Переваги: 
−  найбільш інформативний щодо ранніх стадій деградації ізоляції; 
− можливість локалізації дефектів за допомогою датчиків; 
− сучасні системи моніторингу оснащені інтелектуальними 
алгоритмами; 
− метод відповідає міжнародним стандартам IEC, IEEE, CIGRÉ. 
Недоліки: 
− висока вартість систем; 
− потреба у висококваліфікованому персоналі; 
− чутливість до електромагнітних перешкод. 
Висновок: метод ЧР є базовим для прогнозної діагностики та оцінки 
ресурсу кабелів. 
 
 
89 
Метод безперервного вимірювання температури (DTS). Метод 
ґрунтується на оптичній рефлектометрії у вбудованих або накладних 
оптоволоконних сенсорах. 
Переваги: 
− забезпечує суцільний контроль уздовж кабелю; 
− нечутливий до електромагнітних полів; 
− дозволяє інтегрувати RTTR-модулі; 
Недоліки: 
− дефекти полімерної ізоляції рідко супроводжуються нагріванням; 
− висока вартість обладнання; 
− складність ремонту оптоволоконної системи. 
Висновок: метод DTS є допоміжним для контроля теплових режимів та 
аварійних ділянок. 
Низькочастотний метод (VLF). Метод передбачає прикладання 
синусоїдальної напруги частотою 0,01–0,1 Гц, що дозволяє виявити слабкі 
місця в ізоляції. 
Переваги: 
− простота реалізації та портативність; 
− низькі енергетичні вимоги; 
− ефективне виявлення критичних дефектів; 
Недоліки: 
− частково руйнівний характер випробувань; 
− результати обмежуються форматом «добре/погано»; 
− ризик додаткового пошкодження старих кабелів. 
Висновок: метод VLF доцільний для приймально-монтажних та 
періодичних випробувань. 
 
 
 
 
90 
Таблиця 3.5 
Порівняльна характеристика методів діагностики та контролю КЛ 
Метод Інформативність Вплив на 
кабель Вартість/складність Сфера 
застосування 
Висока: 
Часткові зародкові Діагностика, 
розряди (ЧР) дефекти, Неруйнівний Висока моніторинг, 
прогноз ресурсу прогнозування 
Контроль 
DTS Середня: лише теплового 
теплові дефекти Неруйнівний Дуже висока режиму, 
аварійні 
ситуації 
Низька: Приймальні та 
VLF виявлення Частково Низька періодичні 
слабких місць руйнівний випробування 
 
Таким чином на основі проведеного аналізу сучасних методів 
діагностики та контролю встановлено, що найбільш інформативним і 
перспективним є метод часткових розрядів, який дозволяє на ранніх стадіях 
виявляти дефекти та прогнозувати залишковий ресурс кабелю. Метод DTS 
виконує допоміжну функцію, забезпечуючи тепловий контроль і точне 
визначення аварійних ділянок. Метод VLF є випробувальним і 
підтверджувальним, проте не може розглядатися як універсальний засіб 
діагностики через частково руйнівний характер. 
Найбільш ефективною стратегією є комплексне застосування всіх 
трьох методів: VLF як базового випробувального, ЧР як основного 
діагностичного, DTS як допоміжного теплового контролю. Це забезпечує 
повну картину стану ізоляції ВКЛ та підвищить надійність роботи 
енергетичних систем. 
 
 
 
91 
3.5. Розробка концепції системи діагностики та контролю стану 
ізоляції високовольтних кабельних ліній 
 
Класичний підхід до обслуговування кабелів ґрунтувався на планово-
попереджувальних ремонтах (за графіком, незалежно від стану). Сучасна 
концепція – це технічне обслуговування за станом (Condition-Based 
Maintenance) та попереджувальна діагностика (Predictive Maintenance). 
Основна ідея: Не чекати поки ізоляція вийде з ладу, а постійно або 
періодично оцінювати її стан, виявляти ранні ознаки деградації та планувати 
ремонтні заходи тоді, коли це дійсно необхідно. Це у свою чергу підвищить 
надійність і знизить витрати.  
У своїй роботі за стратегію для розробки структурної схеми системи 
діагностики та контролю стану ізоляції високовольтних кабельних ліній беру 
результати, отримані в підрозділі 3.4, а саме комплексне застосування трьох 
методів діагностики та контролю: VLF як базового випробувального, ЧР як 
основного діагностичного, DTS як допоміжного теплового контролю. 
Подальше апаратне впровадження цієї системи забезпечить своєчасне 
виявлення дефектів, прогнозувати залишковий ресурс кабельних ліній та 
знизити ризик аварійних відмов за рахунок поєднання випробувальних, 
діагностичних і моніторингових методів. 
Структурна схема розробленої системи комплексної діагностики стану 
ізоляції кабельних ліній представлена на рис. 3.14.  
1. Центральний блок обробки даних та прийняття рішень – це «мозок» 
системи. Він включає: 
• базу даних, яка призначена для зберігання даних КЛ (тип, довжина, 
історія монтажу та ремонтів), результати всіх попередніх 
діагностичних сесій; 
• програмне забезпечення, що містить алгоритми для: 
o Аналізу даних кожного методу. 
92 
o Кореляції даних між методами (наприклад, підвищений tgδ у 
певній точці + активні ЧР у тій же точці + аномальна 
температура = критичний дефект). 
o Формування інтегральної оцінки стану ізоляції. 
o Генерації звітів та рекомендацій. 
• Інтерфейс оператора, що призначений для візуалізації результатів 
(графіки, карти температури, спектри ЧР), керування вимірюваннями 
та налаштування системи. 
 
Рис. 3.14. Структурна схема системи комплексної діагностики стану 
ізоляції КЛ 
 
2. Модуль 1: Базовий випробувальний метод (VLF – Very Low 
Frequency) 
• Роль: Оцінка загального стану ізоляції всього кабелю та її міцності. 
93 
• Компоненти: VLF-генератор (0,1 Гц), система вимірювання тангенса 
кута діелектричних втрат (tgδ) та струму витоку. 
• Що вимірює: 
o tgδ (tan delta): Показує загальний рівень втрат у ізоляції. 
Збільшення tgδ, особливо залежність його від напруги, свідчить 
про старіння або зволоження ізоляції. 
o Струм витоку: Контроль цілісності ізоляції. 
• Логіка в комплексі: VLF виконує роль «скринінгу». Якщо tgδ 
перевищує норму для даного типу кабелю, система автоматично вказує 
на необхідність глибшого дослідження методом ЧР для пошуку 
локальних дефектів. 
3. Модуль 2: Основний діагностичний метод (ЧР - Часткові Розряди) 
• Роль: Виявлення, локалізація та квантифікація локальних дефектів 
(тріщини, порожнечі, включення), які є основним попередником 
пробою. 
• Компоненти: Високочастотні датчики струму (наприклад, HFCT - High 
Frequency Current Transformer), що встановлюються на земляну жилу 
кабелю, система реєстрації та аналізу ЧП. 
• Що вимірює: 
o Інтенсивність (заряд) ЧР. 
o Частоту появи імпульсів. 
o Фазове розподілення імпульсів. 
o Локалізацію джерела ЧР вздовж кабелю. 
• Логіка в комплексі: 
1. Запускається після або паралельно з VLF-тестуванням (під час 
прикладення напруги). 
2. Система локалізує дефект з точністю до кількох метрів. 
3. Координати знайденого дефекту передаються в центральний 
блок. 
94 
4. Модуль 3: Допоміжний тепловий контроль (DTS - Distributed 
Temperature Sensing) 
• Роль: Постійний моніторинг теплового стану кабелю в реальному часі, 
виявлення перегріву. 
• Компоненти: DTS-монітор (лазерний аналізатор) та оптичне волокно, 
прокладене вздовж кабельної траси. 
• Що вимірює: Профіль температури вздовж усієї довжини кабелю з 
точністю до метра. 
• Логіка в комплексі: 
o Постійний моніторинг: DTS працює як фоновий процес, 
фіксуючи температуру навантаження. 
o Верифікація дефектів: Центральний блок накладає координати 
дефекту, знайденого ЧР, на температурний профіль від DTS. 
Якщо в місці дефекту спостерігається локальне підвищення 
температури («гаряча точка»), це підтверджує критичність 
дефекту, оскільки він активний не тільки під час високої напруги, 
але й під робочим навантаженням. 
o Контекст для VLF/tgδ: Підвищена температура по всій довжині 
може вказувати на перевантаження або погану теплопровідність 
грунту, що впливає на інтерпретацію загальних втрат (tgδ). 
Алгоритм роботи системи діагностики (приклад циклу 
діагностики) 
1. Ініціалізація: Оператор обирає кабельну лінію з бази даних. Система 
завантажує її історію. 
2. Фоновий моніторинг (DTS): Система відображає актуальний 
температурний профіль кабелю. 
3. Базове тестування (VLF): 
o Автоматично подається VLF-напруга (наприклад, 1,5-2U₀). 
o Проводиться вимірювання tgδ та струму витоку. 
95 
o Якщо tgδ в нормі: Система може рекомендувати продовжити 
експлуатацію з плановим контролем. 
o Якщо tgδ підвищений або є аномалія: Система автоматично 
ініціює детальну діагностику ЧР. 
4. Детальна діагностика (ЧР): 
o Під час подачі VLF-напруги система ЧР реєструє, аналізує та 
локалізує джерела часткових розрядів. 
o Результати (координати, інтенсивність) зберігаються. 
5. Комплексний аналіз та прийняття рішення: 
o Центральне ПЗ накладає всі дані на карту кабелю: 
 Точка А: Високі ЧР + підвищений tgδ + локальна «гаряча 
точка» на DTS → ВИСОКИЙ РИЗИК. Рекомендація: 
плановий ремонт. 
 Точка Б: Помірні ЧП + незначне підвищення tgδ + нормальна 
температура → ПОМІРНИЙ РИЗИК. Рекомендація: 
включити в план наступної діагностики. 
 Вся лінія: Нормальні ЧП + підвищений tgδ + рівномірно 
підвищена температура  → 
ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ/ЗОВНІШНІ УМОВИ. Рекомендація: 
аналіз режиму роботи. 
6. Формування звіту: Система генерує детальний звіт з графіками, 
картами, оцінками ризику та чіткими рекомендаціями для 
експлуатаційного персоналу. 
Перевагами розробленої комплексної схеми системи діагностики: 
• Підвищення достовірності: Кожен метод підтверджує або спростовує 
результати іншого. 
• Мінімізація помилок: Ризик помилкового виведення з експлуатації або, 
навпаки, аварії через неправильну діагностику значно знижується. 
• Проактивне технічне обслуговування: Дозволяє перейти від ремонту за 
відмовою до планового ремонту за станом. 
96 
• Економія коштів: Запобігання аваріям та необґрунтованої заміни 
кабелів, що ще мають ресурс. 
 
3.6. Висновки до третього розділу 
 
У третьому розділі проведено комплексний аналіз сучасних методів 
діагностики та контролю стану ізоляції високовольтних кабельних ліній, що 
мають вирішальне значення для підвищення надійності електроенергетичних 
систем та запобігання аварійним відключенням. 
Досліджено три ключові напрями діагностики: метод часткових 
розрядів (ЧР), метод безперервного температурного моніторингу на основі 
оптичних волокон (DTS) та низькочастотні випробування (VLF). 
Порівняльний аналіз показав, що: 
• Метод часткових розрядів є найбільш інформативним і перспективним, 
оскільки дозволяє виявляти дефекти ізоляції на ранніх стадіях, 
здійснювати прогнозування залишкового ресурсу кабельної лінії та 
відповідає міжнародним стандартам. 
• Метод DTS має допоміжний характер, забезпечуючи контроль 
теплового режиму та можливість точного визначення аварійних 
ділянок, проте його діагностичні можливості обмежені. 
• Метод VLF є ефективним інструментом для приймальних і 
періодичних випробувань, але має частково руйнівний характер і 
забезпечує лише бінарну оцінку стану ізоляції 
(«придатний/непридатний»). 
Запропонована схема комплексної системи діагностики стану ізоляції 
КЛ, яка поєднує три взаємодоповнюючі методи діагностики: VLF-
тестування, реєстрацію часткових розрядів (ЧР) та розподілений тепловий 
контроль (DTS), що дозволяє здійснювати проактивний моніторинг із 
високою точністю та надійністю. Структура системи включає центральний 
блок обробки даних, який інтегрує інформацію від усіх модулів, забезпечує 
97 
кореляцію результатів, формує інтегральну оцінку стану ізоляції та генерує 
рекомендації для експлуатаційного персоналу. Алгоритм роботи системи 
передбачає послідовне виконання діагностичних етапів: від фонового 
теплового моніторингу до базового VLF-тестування та детального аналізу 
ЧР, що забезпечує комплексність та обґрунтованість результатів. 
Таким чином, на основі отриманих результатів найбільш ефективною 
стратегією діагностики та моніторингу високовольтних кабельних ліній є 
комплексне застосування зазначених методів: використання VLF як базового 
випробувального методу, ЧР – як основного діагностичного, DTS – як 
допоміжного засобу теплового контролю. Такий підхід дозволяє сформувати 
повну діагностичну картину, своєчасно виявляти дефекти, прогнозувати 
залишковий ресурс кабельної ізоляції та, як наслідок, підвищити надійність і 
безпечність функціонування енергетичних систем.  
Практична реалізація комплексного підходу може бути використана 
енергетичними підприємствами для створення інтелектуальних систем 
моніторингу кабельних мереж, здатних у реальному часі відстежувати 
розвиток дефектів та сигналізувати про аварійні стани для впровадження 
превентивних заходів з метою зменшення ймовірності аварійних відмов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
98 
ВИСНОВКИ 
 
У магістерській кваліфікаційній роботі проведено комплексний аналіз 
конструктивних особливостей, причин пошкоджень та методів діагностики 
силових кабельних ліній. На підставі виконаних досліджень сформульовано 
такі висновки: 
1. Сучасні кабельні лінії з ізоляцією з ППІ, XLPE та ПВХ мають різні 
експлуатаційні характеристики та рівень надійності. Найвищі показники 
продемонстрували кабелі з ізоляцією XLPE, проте вони є чутливими до 
часткових розрядів і водних триінгів. 
2. Встановлено основні механізми старіння електричної ізоляції, що 
мають тепловий, електричний, механічний та вологісний характер. 
Найбільшу небезпеку для працездатності кабельних ліній становлять процеси 
дендритоутворення та розвиток часткових розрядів, які поступово 
призводять до зниження діелектричної міцності ізоляції. 
3. Досліджено методи визначення місць пошкоджень кабельних ліній: 
− встановлено, що відносні методи (імпульсний, коливального 
розряду, петльовий та ємнісний) дозволяють локалізувати зону 
пошкодження, однак характеризуються низькою точністю та значними 
часовими витратами, що обмежує їх застосування у сучасних електричних 
мережах; 
− абсолютні методи (індукційний, акустичний та накладної рамки) 
є більш точними та наочними, дозволяють визначати місце пошкодження 
безпосередньо на кабельній лінії та забезпечують швидке відновлення 
електропостачання. 
В результаті аналізу встановлено, що найбільш перспективними для 
практичного застосування є імпульсний та акустичний методи, які у 
поєднанні з сучасними діагностичними комплексами значно скорочують час 
аварійно-відновлювальних робіт. Таким чином, для підвищення надійності та 
безперебійності електропостачання доцільним є комплексне застосування 
99 
відносних та абсолютних методів із пріоритетом новітніх технологій 
контролю та діагностики. 
4. Досліджено три ключові напрями діагностики стану ізоляції силових 
кабельних ліній: метод часткових розрядів (ЧР), метод безперервного 
температурного моніторингу на основі оптичних волокон (DTS) та 
низькочастотні випробування (VLF). Порівняльний аналіз показав, що: 
− метод часткових розрядів є найбільш інформативним і 
перспективним, оскільки дозволяє виявляти дефекти ізоляції на ранніх 
стадіях та прогнозувати залишковий ресурс кабельної лінії, а також 
відповідає міжнародним стандартам; 
− метод DTS виконує допоміжну функцію, забезпечуючи контроль 
теплових режимів та точне визначення аварійних ділянок, проте його 
діагностичні можливості є обмеженими; 
− метод VLF є ефективним для приймальних і періодичних 
випробувань, але має частково руйнівний характер і забезпечує лише бінарну 
оцінку стану ізоляції («придатний/непридатний»). 
5. Запропонована схема комплексної системи діагностики стану 
ізоляції КЛ стану ізоляції силових КЛ, яка поєднує три взаємодоповнюючі 
методи діагностики: VLF-тестування, реєстрацію часткових розрядів (ЧР) та 
розподілений тепловий контроль (DTS), що дозволяє здійснювати 
проактивний моніторинг із високою точністю та надійністю. Структура 
системи включає центральний блок обробки даних, який інтегрує 
інформацію від усіх модулів, забезпечує кореляцію результатів, формує 
інтегральну оцінку стану ізоляції та генерує рекомендації для 
експлуатаційного персоналу. Алгоритм роботи системи передбачає 
послідовне виконання діагностичних етапів: від фонового теплового 
моніторингу до базового VLF-тестування та детального аналізу ЧР, що 
забезпечує комплексність та обґрунтованість результатів. 
Таким чином, на основі отриманих результатів найбільш ефективною 
стратегією діагностики та моніторингу високовольтних кабельних ліній є 
100 
комплексне застосування зазначених методів: використання VLF як базового 
випробувального методу, ЧР – як основного діагностичного, DTS – як 
допоміжного засобу теплового контролю. Такий підхід дозволяє сформувати 
повну діагностичну картину, своєчасно виявляти дефекти, прогнозувати 
залишковий ресурс кабельної ізоляції та, як наслідок, підвищити надійність і 
безпечність функціонування енергетичних систем.  
Практична реалізація комплексного підходу може бути використана 
енергетичними підприємствами для створення інтелектуальних систем 
моніторингу кабельних мереж, здатних у реальному часі відстежувати 
розвиток дефектів та сигналізувати про аварійні стани для впровадження 
превентивних заходів з метою зменшення ймовірності аварійних відмов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
101 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 
 
1. Степанов Ю. С., Ісаєнко В. П. Методи діагностики та моніторингу 
стану кабельних ліній. – Київ: КНУБА, 2018. – 276 с. 
2. Сайт ВАТ «Одескабель». Режим доступу: 
https://odeskabel.com/ua/about/odeskabel-sogodni.html  
3. Засади основних методів контролю стану електроустановок 
споживачів. Т. 2: Комутаційні апарати та кабельні лінії напругою понад 1000 
В : навч. посіб. / О.О. Ситник, Я.С. Бедерак, К.М. Ключка, С.Ю. Протасов / 
М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси: видавець 
Третяков О. М., 2024. – 180 с. 
4. Boggs S. Electrical Insulation for Power Cables. – New York: IEEE Press, 
2017. – 352 p. 
5. ДСТУ EN 61000-4-30: 2022 Електромагнітна сумісність (ЕМС). 
Частина 4-30. Методи випробувань і вимірювань. Методи для вимірювання 
якості електроенергії (EN 61000-4-30:2015, IDT; IEC 61000-4-30:2015, IDT). 
6. Правила улаштування електроустановок. ПУЕ 5-тє вид., перероб. та 
доповнене. – Х.:, 2017. – 736 с. 
7. Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів [Текст]: 
Наказ Міністерства палива та енергетики 25.07.2006, № 258 (у редакції 
наказу Міністерства енергетики та вугільної промисловості13.02.2012  № 91). 
8. НПАОП 0.00-1.58-12 Правила охорони праці під час експлуатації 
електроустаткування та електромереж. 
9. Системи електропостачання. Елементи теорії та приклади розрахунків: 
навчальний посібник / М. Й. Бурбело, О. О. Бірюков, Л. М. Мельничук – 
Вінниця: ВНТУ, 2011. – 204 с. 
10. Snringfield T. Fault location methods for overhead lines / Snrіngfield T., 
Marihart D, Stevens R. // Power Apparatus and System . – 2004. – v. 31. 
102 
11. Мельниченко А. Ф., Шидловський А. К. Високовольтні кабелі та 
кабельні мережі. – Київ: Наукова думка, 2012. – 488 с. 
12. Левченко С. П., Іванченко В. Ю. Діагностика електричної ізоляції 
кабелів середньої напруги // Вісник Харківського національного університету 
радіоелектроніки. – 2020. – № 2. – С. 45–52. 
13.  Методи і засоби захисту від обриву проводу та пошук місця 
пошкодження у розподільній мережі зі складною топологією напругою 6–35 
кВ: монографія / П. Д. Лежнюк, М. В. Кутіна. - Вінниця : ВНТУ, 2014. - 152 с. 
14. Cavallini A., Montanari G. Partial Discharge Testing of Electrical 
Equipment // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. – 2017. – 
Vol. 24, № 6. – P. 3563–3572. 
15. ДСТУ EN 50393:2017. Випробування кабельних з’єднань та кінцевих 
муфт. – Київ: Мінекономрозвитку України, 2018. – 38 с. 
16. Литвин Д.В., Семко І.Б. Використання датчиків короткого замикання в 
кабельних мережах 10 кВ // Збірник тез доповідей студентської науково-
практичної конференції ЧДТУ (23–24 квітня 2024 р.) [Електронний ресурс] / 
упоряд.: Єгорова О. В., Захарова О. В., Тичков В. В. та ін.; М-во освіти і 
науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. Черкаси: ЧДТУ, 2024. С. 46. 
17.  CIGRÉ Technical Brochure No. 438. Guide for Partial Discharge 
Measurements in Compliance to IEC 60270. – Paris: CIGRÉ, 2010. – 96 p. 
18.  CIGRÉ Technical Brochure No. 815. Experiences with partial discharges in 
service. – Paris: CIGRÉ, 2020. – 144 p. 
19. Сайт компанії «Анвіт». Режим доступу:  
https://www.anwit.kiev.ua/katalogua/acoustic-transducers  
20. ДСТУ EN 60270:2016. Вимірювання часткових розрядів. – Київ: 
Мінекономрозвитку України, 2017. – 54 с. 
21. Dissado L., Fothergill J. Electrical Degradation and Breakdown in Polymers. 
– London: Peter Peregrinus, 1992. – 586 p. 
103 
22. Kurimoto H., Okamoto T. On-line monitoring of power cables using 
distributed temperature sensing (DTS) // IEEE Transactions on Power Delivery. – 
2019. – Vol. 34, № 2. – P. 912–919. 
23. Сайт компанії «Укрсенсор». Режим доступу:  https://ukrsensor.com.ua/  
24. Nemeth E. Practical experience of diagnostic of power cable lines by the 
voltage – response method // Inter. Wissenschafteiches Kolloguium. 18–
21.05.1995. Ilmtnau. – Bg.4. – S. 699-708. 
25. Сайт HV TECHNOLOGIES, Inc. Режим доступу: 
https://www.hvtechnologies.com/contact-us/  
26. IEEE Std 400-2012. Guide for Field Testing and Evaluation of the Insulation 
of Shielded Power Cable Systems. – New York: IEEE, 2012. – 78 p.
Репозиторій ЧДТУ
