Диагностика кабелей с СПЭ-изоляцией

Версия для печати

В настоящее время в России отмечен всплеск интереса к диагностическим системам, позволяющим проводить диагностику электрооборудования неразрушающими методами контроля. ОАО «ФСК ЕЭС» в «Положении о технической политике ОАО «ФСК ЕЭС» в распределительном электросетевом комплексе» четко сформулировало общую тенденцию развития в данном вопросе: «В кабельных сетях следует перейти от разрушающих методов испытаний (высоковольтные испытания выпрямленным постоянным напряжением) на неразрушающие методы диагностики состояния кабеля с прогнозированием состояния изоляции кабеля» (НРЭ № 11, 2006 г., п.2.6.6.).

Наиболее распространёнными и эффективными методами неразрушающего контроля высоковольтных кабельных линий являются:

Живой интерес к методикам обусловлен следующими причинами:

* - Особенностью неразрушающих методов испытаний является то, что:

1. Измерение тангенса диэлектрических потерь

Одним из серьёзных преимуществ испытательного напряжения частотой 0,1Гц синусоидальной формой волны является возможность применения диагностики методом измерения тангенса угла диэлектрических потерь.

Диагностика с использованием измерения тангенса угла потерь предоставляет информацию относительно характеристик старения кабелей как с СПЭ так и с бумажно-пропитанной изоляцией. Можно различать новые, слегка и сильно поврежденные кабели (Рис.4).

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь позволяет:

Значение тангенса угла потерь измеряется при различных уровнях напряжения в диапазоне от 1xUo до 2xUo, а затем производится их анализ. Рассматривая данный процесс на примере системы измерения тангенса угла PHG-TD, производства компании BAUR, можно запрограммировать до 8 измерений на каждое установленное напряжение в диапазоне. После чего система измеряет ток утечки, и тангенс угла потерь, определяет среднее значение и формирует отчёт о состоянии изоляции. После всех проведённых измерений на всех указанных напряжениях мы получаем график с установленными критериями, где мы наглядно видим отношение измеренного тангенса диэлектрических потерь к величине напряжения по которым можно определить состояние изоляции кабеля в целом.

Рекомендуемые нормы оценки состояния изоляции кабельных линий с СПЭ-изоляцией.

Состояние изоляции считается хорошим (не требующим замены), если:

tg ? (2 Uo) < 1,2 % и / или
[tg ? (2 Uo) - tg ? (Uo)] < 0,06 %

Плохое состояние (требующее повышенного внимания и локального выявления слабых мест изоляции), если :

tg ? (2 Uo) > 2,2 % и / или
[tg ? (2 Uo) - tg ? (Uo)] > 1,0 %

Рекомендуемые нормы оценки состояния изоляции кабельных линий с бумажно-пропитанной изоляцией.

Состояние изоляции считается хорошим (не требующим замены), если:

tg ? (2 Uo) < 3,5 % и / или
[tg ? (2 Uo) - tg ? (Uo)] < 1,2 %

Плохое состояние (требующее повышенного внимания и локального выявления слабых мест изоляции), если :

tg ? (2 Uo) > 7,3 % и / или
[tg ? (2 Uo) - tg ? (Uo)] > 3,6 %

Тем не менее, на значения тангенса угла диэлектрических потерь оказывает влияние локальная интенсивность частичных разрядов в кабеле. Поэтому, получая неудовлетворительные результаты измерений тангенса угла, нельзя констатировать непригодность кабеля к дальнейшей эксплуатации. Данный метод позволяет быстро и без негативного влияния на кабель получить общую картину состояния изоляции и в дальнейшем проблемные кабели взять под контроль.

2. Измерение частичных разрядов и локализация их источника

Частичный разряд - это частичный электрический пробой в диэлектрическом материале, который возникает в газовых и водяных включениях внутри изоляции, в результате чего образуется пространство между проводником и экраном. Единица измерения частичного разряда – пико Кулон (пКл). Критерием, общим для всех производителей новых средневольтных кабелей из СПЭ-изоляции, является 5 пКл. При этом участки кабели с уровнем частичных разрядов 100пКл и выше использовать нельзя.

Основная опасность частичных разрядов связана со следующими факторами:

Частичные разряды разрушают изоляцию кабеля, медленно и незаметно выводят сам кабель из строя. Его полное разрушение – всего лишь вопрос времени, это может занять и несколько часов, и несколько дней, и даже несколько лет. Наиболее частые источники частичных разрядов – это разделки концевых и соединительных муфт.

Измерение частичных разрядов и определение их источника позволяет существенно повысить достоверность диагностики изоляции кабелей тем, что выявляет места и участки с явно выраженной дефектностью изоляции. Метод измерения частичных разрядов, в свою очередь, обеспечивает получение достоверной информации об ошибках монтажа или изменениях электрических свойств какого-либо участка изоляции кабеля, которые еще не привели к пробою.

Вовремя определив место образования частичных разрядов, вы сможете отремонтировать кабель прежде, чем он станет совершенно непригодным для использования и повлечет аварию и перебой в электроснабжении.

Программно-аппаратные комплексы PHG-PD производства компании BAUR предлагают два алгоритма измерения частичных разрядов:

Оба алгоритма предполагают наличие допустимого предела частичных разрядов на кабель, превышение которого должно быть зафиксировано системой. Далее задается:

Временной алгоритм является более трудоемким, поскольку оператор вынужден работать с большим массивом информации, и используется реже; в основном при первичной диагностики состояния изоляции кабельной линии. Числовой – менее трудоёмкий, при этом оптимально подходит для последующих измерений кабеля целью которых является отслеживание динамики состояния изоляции конкретного кабеля. Данные отражаются в следующем виде (Рис. 5).

Пики на графике – всплески активности частичных разрядов. Далее происходит анализ каждый из выявленных частичных разрядов с выделением явно выраженных. После чего определяется расстояние на кабеле до его источника.

Результат – графическое отражение количественно-интенсивного состояния частичных разрядов на кабеле (Рис. 6)

Где по оси ОХ откладывается интенсивность частичных разрядов, а по оси ОУ – значение их электрического заряда, на основании которого уже делаются выводы об общем состоянии изоляции кабеля и его отдельных фрагментов. Далее, используя устройство PD-locator, оператор уже на трассе выявляет очаги скопления частичных разрядов.

Особенности систем регистрации частичных разрядов

Предлагаем Вам два типа систем диагностики частичных разрядов:

1) PD-Portable

Портативная система регистрации частичных разрядов, которая состоит из генератора СНЧ-напряжения (Frida, Viola), блока связи и блока регистрации частичных разрядов.

Особенностями данной системы являются:

  1. Упрощенная схема работы системы, не предполагает предварительной зарядки постоянным током, а выдает результат в режиме on-line.
  2. Малые габариты и вес, позволяющие использовать систему в качестве переносной или монтировать практически на любом шасси.
  3. Высокая точность измерений.
  4. Простота эксплуатации.
  5. 1.Испытательное напряжение – Uo, что позволяет проводить диагностику состояния кабельных линий 35 кВ длиной до 13 км, а также кабелей 110 кВ.

2) PHG –системы

Универсальная система диагностики состояния кабельных линий, включающие следующие подсистемы:

Особенностями данной системы являются:

  1. Упрощенная схема работы системы, не предполагает предварительной зарядки постоянным током, а выдает результат в режиме on-line.
  2. Универсальность: четыре прибора в одном (испытательная установка выпрямленным напряжением до 80 кВ с функцией первичного прожига (до 90 мА), генератор СНЧ-напряжения до 80 кВ, система измерения тангенса угла потерь, система регистрации частичных разрядов)
  3. Возможность постепенного формирования системы от генератора высокого напряжения до системы диагностики кабельных линий
  4. Простота эксплуатации
  5. Возможность проведения полной диагностики состояния кабельной линии
  6. Возможность трассировки кабеля.
  7. Оценка динамики старения изоляции на основе архивов данных по результатам испытаний

При помощи данных системы решаются следующие задачи: